聚氨酯化學(xué)灌漿在細(xì)小貫穿裂縫中的應(yīng)用

郝中立，陳現(xiàn)偉，劉　祥

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

聚氨酯化學(xué)灌漿在細(xì)小貫穿裂縫中的應(yīng)用

郝中立，陳現(xiàn)偉，劉祥

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

【摘要】在水利工程混凝土施工中，由于溫度應(yīng)力及基礎(chǔ)約束等產(chǎn)生的細(xì)小貫穿裂縫，采用新型聚氨酯灌漿液進(jìn)行處理，效果顯著。本文綜述了聚氨酯化學(xué)灌漿材料的特點(diǎn)及工藝流程。

【關(guān)鍵詞】混凝土；溫度應(yīng)力；細(xì)小裂縫；聚氨酯；化學(xué)灌漿

由于混凝土組成材料、施工工藝、內(nèi)外溫差等各種原因不可避免地造成混凝土產(chǎn)生細(xì)小貫穿裂縫，不僅影響結(jié)構(gòu)物的外觀質(zhì)量，還可能對整個(gè)建筑物產(chǎn)生直接的危害，影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，降低混凝土強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)物的使用性能及壽命。對水工建筑物來說，混凝土中貫穿裂縫的產(chǎn)生，對水位線以下的裂縫，會(huì)造成水沿裂縫滲漏；對水位線以上的裂縫，則會(huì)由于氣溫的反復(fù)變化，使裂縫中的毛細(xì)水對結(jié)構(gòu)物造成進(jìn)一步的損害，從而可能造成結(jié)構(gòu)物的破壞。

聚氨酯灌漿是混凝土細(xì)小裂縫滲水處理的一項(xiàng)非常有效的施工方法。針對結(jié)構(gòu)龜裂造成的裂縫，采用高壓灌注單液型（親水性）聚氨酯封堵裂縫，不僅減少了施工過程中的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能保證對細(xì)小裂縫的處理質(zhì)量，縮短施工工期，降低施工成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1　混凝土裂縫成因

1）溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。在混凝土中出現(xiàn)最多的裂縫就是由于溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，施工過程中，基礎(chǔ)溫差、混凝土內(nèi)外溫差過大或由于其他原因產(chǎn)生的應(yīng)力釋放等是混凝土溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的主要原因。根據(jù)溫度應(yīng)力裂縫表現(xiàn)形式的不同，溫度應(yīng)力裂縫可分為表面裂縫、深層裂縫、貫通裂縫3種。

2）基礎(chǔ)約束貫穿裂縫?；A(chǔ)約束貫穿性裂縫是由于施工期混凝土最高溫度下降到穩(wěn)定溫度，體積收縮變形受到基礎(chǔ)限制而產(chǎn)生的。基礎(chǔ)貫穿裂縫情況較復(fù)雜，多數(shù)因?yàn)榛炷羵?cè)表面長期暴露，在氣溫驟降反復(fù)作用下，開始時(shí)僅出現(xiàn)表面裂縫，以后逐漸下延并加深，最終貫穿。或者因?yàn)橘N坡重力式擋墻墻后巖石表面不平整，局部有凹坑或尖角，混凝土澆筑層厚度突變，造成局部應(yīng)力集中，極易發(fā)生裂縫。

2　裂縫處理方案的選擇

對混凝土貼坡?lián)鯄ι铣霈F(xiàn)的溫度裂縫，經(jīng)研究討論采用傳統(tǒng)處理方法，對其進(jìn)行切槽填縫和埋設(shè)灌漿盒，采用磨細(xì)水泥與普通環(huán)氧漿液灌漿的效果均較差，不能達(dá)到貫通及永久封堵，并且由于封縫操作，對原混凝土結(jié)構(gòu)造成新的損害。為此，針對較細(xì)和相對滲水較小的貫通裂縫，最終確定采取左右交叉打斜孔，再進(jìn)行高壓灌漿的方法進(jìn)行施工。灌漿材料采用HX-669單液型（親水性）聚氨酯灌漿材料，其粘度為560Pa·s、凝膠時(shí)間為30s、遇水膨脹率為45%、包水性（10倍水）55s、發(fā)泡率450%。采用該施工工藝對水利工程中出現(xiàn)的細(xì)小裂縫滲水進(jìn)行處理，既經(jīng)濟(jì)又易操作，且處理效果顯著。

3　聚氨酯灌漿材料的特點(diǎn)

1）固化速度快，反應(yīng)時(shí)間在數(shù)十秒到數(shù)十分鐘內(nèi)，遇水迅速反應(yīng)、發(fā)泡、固化，最終生成不溶于水的體型結(jié)構(gòu)凝膠體。

2）漿液遇水反應(yīng)，釋放出CO2氣體，使?jié){液產(chǎn)生很大的膨脹壓力，從而推動(dòng)漿液向裂縫四周及深處滲透擴(kuò)散，封堵細(xì)小裂縫，直到反應(yīng)結(jié)束時(shí)停止。由于膨脹而產(chǎn)生了二次擴(kuò)散現(xiàn)象，所以比其他類型的化學(xué)灌漿材料有較大的滲透半徑和固結(jié)體積比。

3）抗?jié)B性能好，有很高的耐化學(xué)和生物侵蝕的能力，膨脹性大，韌性好，與鋼筋混凝土有較好的粘結(jié)強(qiáng)度，特別是隨著水壓的增高，形成的固結(jié)體也越堅(jiān)固，強(qiáng)度和不透水性也隨之增高，永久性止水。

4　聚氨酯灌漿工藝流程

1）施工準(zhǔn)備。施工前準(zhǔn)備好穿戴防護(hù)器具（如手套、護(hù)目鏡），單液型（親水性）聚氨酯灌漿液、單液型高壓灌漿機(jī)、高壓注漿管、高壓止水針頭、防滲透水泥基滲透型結(jié)晶抗壓密封劑、SDS定點(diǎn)鉆頭、電鉆機(jī)等器材。

2）查縫定位。對于潮濕基層，先清掃結(jié)水，待基層全部清掃干凈、表面稍為干燥時(shí)，仔細(xì)尋找裂縫，用記號(hào)筆沿裂縫做好標(biāo)記；對于干燥基層，清理后用打氣泵吹除表面灰塵。

3）布孔、鉆孔。由于混凝土細(xì)小貫穿裂縫形狀不規(guī)則，故在布孔時(shí)須沿著裂縫方向兩側(cè)最低處左或右5～10cm處交叉布孔，孔距為25～30cm，鉆孔時(shí)孔經(jīng)采用Ф14mm鉆頭，鉆孔與裂縫斷面夾角為25°～30°，并交叉在底板中部的1/3范圍內(nèi)，循序由底處向高處鉆，鉆至最高處時(shí)埋設(shè)止水針頭，鉆孔深度至結(jié)構(gòu)厚度一半深，鉆孔必須穿過裂縫，但不得將混凝土結(jié)構(gòu)打穿。

4）清孔。將裂縫內(nèi)的粉塵先用氣泵沖洗干凈，然后再用清洗機(jī)沖洗灌漿孔，直至灌漿孔出水清澈則可進(jìn)行下步操作。

5）安裝止水針頭。將止水針頭埋設(shè)在鉆孔內(nèi)，并且保證未使用前的針頭橡膠部分及孔壁干燥，防止其打滑，同時(shí)用專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊針頭，防止針頭與周圍之間有空隙。

6）連接單液型高壓灌漿機(jī)。將單液型（親水性）聚氨酯注漿液注入單液型高壓灌漿機(jī)中，連接電源并將料杯及注漿管內(nèi)的殘余物擠出，直到聚氨酯藥劑噴出為止，再將單液型高壓灌漿機(jī)連接止水針頭。

7）灌漿。啟動(dòng)單液型（親水性）高壓灌漿機(jī)電源，將單液型（親水性）聚氨酯注漿液通過針頭注入混凝土貫穿裂縫中，立面灌漿順序由下而上，當(dāng)相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5min，即可停止本孔灌漿。移至臨孔，直至灌不進(jìn)漿為止，待所有孔都灌漿完畢后，回到先前第一孔，再次灌漿以保證壓力最大化。

8）清理施工現(xiàn)場。灌漿完成后，仔細(xì)檢查，墻面裂縫無滲水即可去掉灌漿嘴，同時(shí)將溢出的灌漿液清理干凈，用防滲透水泥基滲透型結(jié)晶抗壓密封劑對灌漿口進(jìn)行修補(bǔ)，確?；炷镣庥^質(zhì)量。

5　結(jié)語

在水利工程中采用聚氨酯封堵細(xì)小貫穿裂縫,能夠克服水利工程特有的條件,從經(jīng)濟(jì)和效益的角度分析具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）封堵的速度、材料能夠適應(yīng)水利工程野外隨季節(jié)變化的氣候條件,很多時(shí)候需要帶水作業(yè)，施工環(huán)境比較惡劣。節(jié)約費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率。

2）材料無毒，能夠滿足水利工程環(huán)境保護(hù)要求，使水資源在上游區(qū)不受污染，滿足下游人群的飲水要求。

3）施工工藝簡單、速度快、效果好，滿足了水利工程季節(jié)性強(qiáng)、時(shí)間性強(qiáng)的要求，為工程縮短了施工時(shí)間。

總之，聚氨酯灌漿是水利工程中混凝土細(xì)小裂縫處理的一項(xiàng)非常有效的施工方法，此方法工藝先進(jìn)、操作簡便、施工速度快，不僅能保證施工質(zhì)量，而且能夠提高工作效率，縮短施工工期，降低裂縫處理成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]韓法元,許波,徐衛(wèi)河.水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料性能影響因素的研究[J].河南化工,2004（6）:16－18.

[2]趙暉,何鳳,劉益軍,等.水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料的研制[J].化工新型材料,2005（8）:61－63.

（責(zé)任編輯 張玉燕）

【中圖分類號(hào)】TU755.8

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-01-0061-02

收稿日期：2014-12-17

作者簡介：郝中立（1980—），男，工程師