高滲透改性環(huán)氧樹脂及OPU類聚氨脂在隧洞襯砌裂縫修補中的應(yīng)用

孫志明

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院， 遼寧 沈陽 110006)

高滲透改性環(huán)氧樹脂及OPU類聚氨脂在隧洞襯砌裂縫修補中的應(yīng)用

孫志明

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院， 遼寧 沈陽 110006)

隧洞裂縫的修補材料有多種，針對干裂縫、滲水裂縫及襯砌表面缺陷分別采用EZ-01高滲透改性環(huán)氧樹脂、OPU類聚氨脂、環(huán)氧樹脂等材料進行修補。本文詳細介紹了三種材料的選定及其優(yōu)點、配合比和施工工藝，通過壓水試驗及抽查鉆芯取樣進行質(zhì)量檢驗，證明EZ-01高滲透改性環(huán)氧樹脂、OPU類聚氨脂在不同類型裂縫處理中均能取得較好的效果，降低了造價，節(jié)約了工期，對同類工程有借鑒意義。

隧洞； 裂縫修補； 高滲透改性環(huán)氧樹脂； OPU類聚氨脂

1 工程概況

為滿足水利水電工程各項任務(wù)的需要，在地面以下開鑿的各種隧洞稱之為水工隧洞，水工隧洞可分為泄洪隧洞、引水發(fā)電和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞等。為了保證水工隧洞安全有效的運行通常需要對隧洞進行襯砌，由于溫控措施不嚴、混凝土養(yǎng)護不善、混凝土部分倉位存在脫模時間早、局部振搗不到位、洞段局部滲水等影響，隧洞襯砌會產(chǎn)生裂縫[1]。裂縫的存在會造成洞內(nèi)高速水流對混凝土襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強烈的沖磨、空蝕作用，給隧洞的整體結(jié)構(gòu)安全、耐久性等帶來較大的危害。因此對襯砌裂縫部位做灌漿及修補處理，以確保隧洞的使用壽命和安全穩(wěn)定運行。

2 隧洞襯砌裂縫修補方案

2.1 裂縫處理原則

規(guī)范中混凝土裂縫修補原則主要有以下兩條：?應(yīng)按成因與性狀選擇適當?shù)男扪a方法；?應(yīng)根據(jù)裂縫的性質(zhì)選擇合適的修補材料和修補時機。水利規(guī)范中常用4種方法處理。

2.1.1 涂刷法

利用混凝土表層網(wǎng)狀裂紋的毛細作用或微細獨立裂縫(裂縫寬度≤0.2mm)吸收低黏度且具有良好滲透性的修補膠液，封閉裂縫通道。適用于漿材難以灌入細而淺的裂縫，以及深度未到達鋼筋表面的裂縫。

2.1.2 粘貼法

采用土工膜或者其他柔性貼片等結(jié)合相配套的界面劑，密實、牢固、平整地粘貼在基層混凝土表面。適用于大面積漏水(蜂窩麻面等不易確定具體滲水位置、變形縫,裂縫寬度≤0.2mm等)的防滲堵漏。

2.1.3 鑿槽嵌填法

在構(gòu)件表面沿裂縫走向騎縫鑿出深度、寬度為5～6cm，并延縫的兩端延長5～20cm，在槽面晾干或烘干后涂刷界面劑，然后填充剛性或柔性材料。適用于修補較寬的裂縫(裂縫寬度≥0.5mm)、深度較淺的裂縫或者裂縫中有填充物，用灌漿法很難達到效果的裂縫，該處理方法簡單，費用低。

2.1.4 灌漿法

利用灌漿設(shè)備(壓力0.2～0.5MPa)將補縫材料注入混凝土裂縫(0.2mm<裂縫寬度<0.5mm)，達到閉塞的目的。灌漿法適用范圍較廣，從小裂縫到大裂縫均可適用，處理效果明顯。

裂縫處理應(yīng)依據(jù)規(guī)范裂縫處理原則并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，考慮總工期及造價問題，可將裂縫分三類：?縫寬大于0.3mm的干裂縫；?小于0.6mm的漏、滲水裂縫；?小于0.3mm的細微裂縫。對三種性質(zhì)的裂縫采用三種不同性質(zhì)的修補材料進行修補，對于細微裂縫?采用涂刷法處理，干裂縫?用(不帶壓力)灌漿處理，漏、滲水裂縫?采用(帶壓力)灌漿處理方法。漏、滲水裂縫處理，可在固結(jié)灌漿后進行。裂縫處理原則上在低溫季節(jié)進行。

2.2 裂縫修補材料選擇

裂縫修補材料有多種，針對隧洞襯砌裂縫的實際情況分析[2]，表面淺裂縫主要采用環(huán)氧樹脂漿液處理，該漿液由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑等組成，材料強度高、抗沖腐蝕性好、耐磨性強，性能優(yōu)良且施工方便、快捷，不需要加熱，無毒無污染。縫寬大于0.3mm的干裂縫比較多，采用EZ-01高滲透改性環(huán)氧樹脂處理，該材料具有較高的滲透性，能延混凝土的毛細管道自外向內(nèi)滲入3～10mm，固化后形成一個固結(jié)增強膜，抗?jié)B壓力高，滲入混凝土內(nèi)部起到修復(fù)補強的作用，以提高抗裂能力，耐腐蝕性良好，施工中可不用帶壓力施工，裂縫表面封閉后直接灌漿處理，不受灌漿設(shè)備影響，極大提高施工效率。對于漏、滲水裂縫處理選用OPU類聚氨脂進行處理，該種材料抗?jié)B壓強能達到0.68MPa以上，比一般防水材料高很多，抗壓強度4.9～19.6MPa，能較好起到補強加固作用。在灌漿機的壓力下擠入裂縫中，遇水反應(yīng)產(chǎn)生硬質(zhì)泡沫，慢慢把水擠出來，膨脹率大，不收縮，對基層有很強的黏著力、韌性好、化學性能極佳。

2.3 修補材料配合比

2.3.1 縫寬大于0.3mm的干裂縫修補配比

選用EZ-01高滲透改性環(huán)氧樹脂，分A、B組分，其中A組分：環(huán)氧樹脂100，二丁脂20，稀釋劑20～30；B組分:乙二胺15，改性劑8。

注漿配比(質(zhì)量比): A組分5～6，B組分1～1.5。

2.3.2 漏、滲水注漿修補配比

選用OPU類聚氨脂。

注漿配比(質(zhì)量比):聚氨脂100，稀釋劑10～20。

2.3.3 細微裂縫修飾配比

a. 環(huán)氧樹脂。A組分:環(huán)氧樹脂100，二丁脂 20，稀釋劑20～30；B組分：乙二胺15，改性劑8。

b. 表面修飾材料配比。配比(質(zhì)量比)：A組分5～6，B組分1～1.5，填料配合比：白水泥3，施工水泥1，修補膠1～2。

3 隧洞襯砌裂縫修補施工工藝

3.1 縫寬大于0.3mm的干裂縫注漿修補

工藝流程見圖1。

圖1 干裂縫注漿修補工藝流程

3.1.1 搭架子

用輕便腳手架搭建修補工作平臺，以求穩(wěn)固、安全，且有安全防護措施，便于修補操作。

3.1.2 裂縫標識及清理

裂縫修補前要對裂縫的分布、長度和寬度進行測量，并做記錄。沿裂縫寬約10cm范圍內(nèi)的混凝土表面進行清理，不得存有松動浮渣。裂縫中不得進入水或被塵土堵塞，必要時可用吸塵器吸除裂縫中塵土。

3.1.3 騎縫貼注漿嘴

用環(huán)氧樹脂膠泥,沿著裂縫騎縫把注漿嘴貼好，每隔200～300mm貼一個注漿嘴，也可根據(jù)裂縫的具體情況加密或減少。

3.1.4 封縫

用環(huán)氧樹脂膠泥把注漿嘴之間的裂縫表面封死，不得漏漿。

3.1.5 注漿

豎向縫從下至上注漿，待上一個注漿嘴出漿時，在其注漿嘴上安裝吸滿漿液的注漿器飽壓，再繼續(xù)上一個注漿嘴的注漿，依次類推，直到注完為止[3]。橫縫可從左向右或從右向左注漿。注漿時若貼注漿嘴的膠泥或封縫膠泥漏漿，要迅速堵漏，待不漏漿時，再繼續(xù)注漿。

3.1.6 清理

侍漿液硬化后，清理掉注漿嘴及封縫膠泥，用角磨機打磨平整。

3.1.7 檢驗

采取取芯及壓水試驗兩種質(zhì)量檢查方法進行檢查。

3.1.8 修飾

使用機械或手工的方法，把已調(diào)好顏色和混凝土本色甚本一致的高分子水泥漿液,涂刷或噴涂己注完漿并打磨平整的混凝土表面即可。

3.2 漏、滲水裂縫注漿修補

工藝流程見圖2。

圖2 漏、滲水裂縫修補工藝流程

3.2.1 選定注漿點

如表面混凝土有漏、滲水，要根據(jù)漏、滲水裂縫的走向和部位，確定打孔點，每隔200～500mm打一個注漿孔。

3.2.2 打孔

對準選定的注漿點，用直徑14cm鉆頭打孔，孔深根據(jù)混凝土襯砌厚度確定。

3.2.3 安放注漿嘴

用電鉆打孔且置入注漿嘴，注漿嘴需露出混凝土表面不少于20mm，便于操作，擰緊，以封閉漿液，減少外溢。

3.2.4 注漿

用高壓注漿管連接注漿機與注漿嘴，用注漿機注漿,設(shè)計注漿壓力0.5MPa[4]。

3.2.5 清除注漿嘴

待注漿材料充分凝固后，拆除注漿嘴，用環(huán)氧樹脂封閉，待凝固后用細磨片磨平。

3.2.6 表面修飾

在已打磨平整的混凝土表面,用手刷或噴涂已調(diào)好顏色和混凝土本色甚本一致的高分子水泥漿液。

3.3 細微裂縫及局部缺陷修補

3.3.1 清理缺陷表面或細微裂縫

清理缺陷表面用角磨機打磨缺陷表面或細微裂縫,把松動的地方清理掉[5],若有油漬,用稀釋劑清理干凈。

3.3.2 缺陷表面找平

找平缺陷表面用抹子將環(huán)氧樹脂膠泥仔細均勻抹平缺陷部位。

3.3.3 噴涂混凝土表面

噴涂混凝土表面，待環(huán)氧樹脂硬化后,用角磨機打磨,然后噴涂一邊和混凝土顏色基本一致的高分子水泥漿液。

4 裂縫質(zhì)量檢查

對于化學灌漿處理的裂縫，參照襯砌混凝土設(shè)計強度值齡期，待灌漿結(jié)束28d后對裂縫處理質(zhì)量進行檢測，主要采用壓水試驗的檢測方法。為了對裂縫灌漿質(zhì)量進一步檢查，采取抽查取芯的方式對裂縫處理質(zhì)量進行檢查，主要檢查灌漿飽滿度和密實度。

4.1 壓水試驗檢查

貫穿性裂縫、深層裂縫和對結(jié)構(gòu)整體性影響較大的裂縫，每條縫至少布置一個檢查孔。其他裂縫每100m布置不少于3個檢查孔；當處理總長度小于100m時，需布置3個檢查孔。布孔位置現(xiàn)場選定，并進行壓水試驗。現(xiàn)場7個檢查孔壓水試驗壓力試驗值為0.3MPa,均能穩(wěn)壓10min以上，由此判定灌漿飽滿密實。

4.2 取芯質(zhì)量檢查

可采用φ100取芯鉆機，對EZ-01高滲透改性環(huán)氧樹脂及OPU類聚氨脂兩種處理方法處理的裂縫進行取芯檢查，共取芯兩處。芯樣長度分別為30cm、27cm，芯樣完整性良好，根據(jù)芯樣外觀質(zhì)量，可以看出灌漿填充物飽滿度密實。

5 結(jié) 語

輸水隧洞襯砌混凝土質(zhì)量要求較高，在施工中受各種因素影響，難免會產(chǎn)生各種裂縫。隧洞裂縫修補首先根據(jù)現(xiàn)場實際情況結(jié)合規(guī)范對裂縫進行標識分類，然后對不同形式的裂縫采用具有針對性的處理材料進行處理，該種裂縫處理方案具有以下優(yōu)點：

a. 針對隧洞襯砌不同性質(zhì)的裂縫采用不同的處理方法，在質(zhì)量檢查中通過壓水試驗及隨機鉆芯取樣，觀察到灌漿材料能穿透結(jié)構(gòu)裂縫內(nèi)部進行固化、穩(wěn)定，且效果明顯，滿足要求，保證了襯砌結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，灌漿材料的選定是合理的。

b. 采用環(huán)氧樹脂處理隧洞襯砌淺表裂縫單價約為260元/m,采用高滲透改性環(huán)氧樹脂處理大于0.3mm的干裂縫單價約為780元/m，采用OPU類聚氨酯處理漏、滲水裂縫單價約為820元/m，三種方案結(jié)合使用工程投資總造價比單一的處理方案節(jié)省許多，處理效果明顯。

c. 隧洞裂縫處理過程中不同類別裂縫處理材料及工具不同，彼此作業(yè)面獨立、互不干擾，除滲水裂縫依賴于灌漿設(shè)備外，其余性質(zhì)裂縫可以同時處理，工人處理靈活性比較好，大大縮短了裂縫處理工期，降低了成本。

隧洞裂縫處理過程，應(yīng)依據(jù)規(guī)范要求并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在較短的時間內(nèi)對隧洞的裂縫進行針對性的處理，既能滿足工程的結(jié)構(gòu)安全及耐久性要求，又降低了成本，節(jié)約工期。

[1] 渠雪梅.水工隧洞混凝土缺陷成因、預(yù)防措施及處理方案[J].山西水利科技，2013:44-45.

[2] 陳晉陽，李洪生.中小型隧洞混凝土裂縫缺陷修補處理技術(shù)[J].小水電，2013(3):97-99.

[3] 史忠義，楊偉，張海霞.三里坪電站引水隧洞混凝土施工及缺陷處理[J].人民長江，2012,43(6):74-78.

[4] 張秀梅，孫志恒，夏世法，等.無損檢測及混凝土裂縫處理[J].中國水利水電科學研究院學報，2007,5(2):158-161.

[5] 李維洲.環(huán)氧砂漿在隧洞襯砌混凝土質(zhì)量缺陷處理中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2012，48(10):59-60.

Application of high permeability modified epoxy resin and OPU polyurethane in tunnel lining crack repair

SUN Zhiming

(LiaoningWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Shenyang110006,China)

There are many repair materials for tunnel cracks, EZ-01 high permeability modified epoxy resin, OPU polyurethane, epoxy resin and other materials are respectively adopted aiming at surface defects such as dry cracks, water penetration cracks and lining surface defects. In the paper, the selection, advantages, mixing ratio and construction technology of three materials are introduced in detail. The quality is tested through water pressure test and sampling core boring sampling. It is proved that EZ-01 high permeability modified epoxy resin and OPU polyurethane can achieve better effects in the treatment of different cracks, thereby lowering construction cost and saving construction duration. It has reference significance for similar projects.

tunnel; crack repair; high permeability modified epoxy resin; OPU polyurethane

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.06.014

TV554

B

1005-4774(2017)06- 0056- 04