泄洪闸底板与闸墩裂缝处理技术措施

2010-04-08马国栋张树辉刘延明

黑龙江水利科技 2010年5期

马国栋，张树辉，刘延明

（1.黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达 151400;2.富裕县水务局，黑龙江富裕 161200）

1 概述

泄洪闸底板与闸墩裂缝是泄水建筑物混凝土（特别是抗冲耐磨混凝土）表面经常存在的问题。大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的。因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。国家规范对混凝土构筑物的裂缝有不同的控制范围和要求。规范对在不同环境下混凝土构筑物，在不同的介质情况下，所规定的混凝土裂缝宽度也不同。对混凝土构筑物的裂缝我国在《混凝土结构设计规范》GBJ10—89表3·3·4中规定允许裂缝宽度为0.2～0.3 mm。要处理好混凝土裂缝问题，需通过分析裂缝产生原因，详细的裂缝调查，通过试验，确定适合该工程混凝土裂缝的处理措施。

2 裂缝成因分析

影响混凝土结构开裂的原因很多，特别是与材料、温度、基础约束、施工养护及分层分块等因素有关。混凝土材料本身呈脆性和不均匀性，因此以上原因都会引起混凝土开裂。水工建筑物产生裂缝主要有以下几种：

1）混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。

2）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。

3）在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。

4）当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨，体积增大3倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。

6）在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发较快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

7）构件超载产生的裂缝。例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

8）当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

9）当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

以上裂缝在泄水建筑物抗冲耐磨混凝土表面普通存在，经处理后，可以满足过水条件。在处理时应详细检查，具体分析是哪种原因造成的裂缝，再采取相应的处理措施。

3 裂缝检查

1）统计裂缝的条数、长度、表面开裂度及详细的部位，并对裂缝的追踪调查结果进行说明。

2）所有的裂缝均进行绘制成图，为下一步裂缝处理提供基本依据。成果送业主、监理、设代审核。

3）会同业主、监理、设代对牛腿及牛腿与闸墩交界面进行详细检查。

4）重要部位的裂缝进行混凝土无损探伤。

在统计裂缝分布的基础上，与业主、监理、设代共同协商选择重要部位的裂缝进行混凝土无损探伤，可以选用设备型号为DOC2000进行现场检测。该设备不需要钻孔，可以直接在混凝土表面检测，利用计算机进行频谱分析，测试结果准确，已在国内外工程中应用。

4 裂缝处理方案的确定

常用的混凝土裂缝的处理多为如下方法：

4.1 表面处理法

包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。

4.2 填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度＜0.3 mm，深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。

4.3 灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

4.4 结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

5 裂缝处理技术措施

5.1 室内试验

5.1.1 选用材料

在闸底板与闸墩的裂缝处理上，采用化学灌浆法施工简便，效率高，而且处理效果显著。而多数已建工程实例应用中，多选用Denepo×40环氧树脂浆材作为工程泄洪闸底板与闸墩裂缝处理材料。该材料具有以下特点：

1）超低黏度、高渗透力、固含量为100%的双组分环氧树脂浆材。

2）特别适合干燥或潮湿环境中的混凝土裂缝或超细裂缝的结构黏结，封闭多孔的低密度混凝土。

3）具有良好的耐久性、使用方便、对使用者没有危害，对环境没有污染。

5.1.2 试验方法

选取3块混凝土标准试块（10 cm×10 cm×10 cmC40混凝土），两侧埋入直径16 mm高强螺拴，裂缝宽度设置为3～5 mm。注浆步骤为：①清理混凝土表面;②清洁裂缝;③封闭四周裂缝;④埋注浆嘴及注浆管;⑤注浆。测试两个指标：①注浆前后混凝土超声波检测;（有试验仪器可做此项检测）;②拉拔试验检测裂缝黏结强度指标。

5.1.3 试验目的

通过室内试验，确定浆液配合比，确定施工工艺。

5.2 现场施工

5.2.1 根据对裂缝检测结果，确定施工工艺流程

裂缝调查→打灌浆孔→压风检查→封闭裂缝→埋注浆管、注浆→拆除灌浆器→拆除底座→表面清理修整

5.2.2 具体施工措施

1）第一步：处理泄洪闸闸墩裂缝，灌浆顺序为自下而上压力灌浆：①搭设钢管架工作平台至闸顶或吊笼升降;②沿裂缝两侧打灌浆孔，深度30 cm，穿过裂缝;③压风检查每孔的通视情况;④埋设专用注浆嘴;⑤封闭裂缝。根据仪器检测结果，如果裂缝开裂至中墩，对中墩永久缝首先使用HAFlex弹性聚氨酯灌浆材料封闭;如果裂缝未至中墩，则采用Denepo×40环氧树脂浆材灌浆;⑥采用专用环氧灌浆泵进行压力灌浆，灌浆压力由设备自动控制，现场可随时调整。注浆枪对准注浆嘴压力注浆，直至第二个注浆嘴出浆，自下而上，稳压30 min，直至结束。

2）第二步：处理泄洪闸底板裂缝：①沿裂缝两侧5 cm用钢丝刷清除表面浮浆、油污等，如果有渗水点、线，用喷灯烤，迅速覆盖高强环氧胶泥。之后用细铜刷刷净缝内灰尘;②沿裂缝方向黏贴灌浆底座，间隔30～40 cm，遇有裂缝交叉部位，必须放置底座。其余部位采用高强环氧胶泥涂抹，压实裂缝;③待胶泥固结后，自下而上，自左而右层层灌浆，直至结束;④表面清理修整。