水電工程混凝土滲漏綜合治理技術
發布時間:2014-08-09
1、概述
在水利水電工程和市政、人防、隧道等工程中,一些建築物由於設計不合理、施工不規範或維護不當而引起的混凝土
滲漏水現象非常普遍。而那些運行時間較長的水工建築物,因長期在水壓力的作用下,混凝土由於碳化、凍融破壞或腐蝕介質侵蝕等原因也會引起不同程度的
滲漏。混凝土的
滲漏會導致鋼筋的鏽蝕,這將會降低混凝土的強度,縮短其使用壽命;從另一方麵來說,對於水庫大壩,由於混凝土的
滲漏會直接影響到大壩的安全運行,嚴重的甚至會影響到下遊廣大居民的生命安全,因此對於混凝土
滲漏的治理就顯得非常重要。如何采取有效的止水材料和方法來防治混凝土
滲漏shuiyichengweishuidianxingyemuqianjixujiejuedewenti。huadongyuankeyansuochangqiyilaiyizhicongshijianzhuwudefangshenjiaguchuli,zaiduoniandegongzuoshijianzhong,bujinmosuochujiejuebutong
滲漏情況的處理辦法,也研製開發了一係列新型防滲止水材料,本文就對這方麵的工作進行一些簡單的總結。
2、
滲漏成因簡析
混凝土的
滲漏通常可以分成三種情況,即點、線及麵
滲漏。
2.1 “點”漏
“點”漏是指不連續的、無規律的
滲漏現象,主要表現形式為孔洞
滲漏水。產生點
滲漏的原因主要有:混凝土施工不當造成的孔洞、模板對穿螺孔及其它孔眼未及時封堵或封堵不當引起的
滲漏、鋼筋鏽蝕引起的
滲漏、穿牆管等細部構造留設處理不當引起的
滲漏和二次施工或裝修施工不慎,破壞了原
防水層造成的
滲漏等。
2.2 “線”漏
“線”漏是指連續的、或有一定規律的,並以縫漏作為其主要表現形式的
滲漏現象,線漏可分為變形縫和非變形縫兩種,主要包括伸縮縫、沉降縫、施工縫和裂縫等。產生線漏的主要原因有:(1)變形縫防水設計、施工不合理;(2)止水銅片、止水帶等材料質量不佳或由於老化等原因而引起的止水失效;(3)未按施工規範要求留設施工縫或未對新老混凝土結合進行嚴格處理,造成施工縫
滲漏;(4)因混凝土配合比不當,導致幹燥收縮增大,或因結構變形、溫度應力等原因使混凝土產生裂縫;(5)不同材質之間接縫因防水處理不當,所產生的
滲漏。
2.3 “麵”滲
“麵”滲是指混凝土大麵積潮濕和微
滲水,俗稱“冒汗”。產生麵
滲漏的原因主要有:(1)基坑降水未達到設計要求,為了搶進度,混凝土帶水澆注,在水壓力作用下,形成
滲水通道;(2)混凝土澆注過程中,由於混凝土拌合不均勻,振搗不密實,從而出現蜂窩、麻麵等引起的
滲漏;(3)混凝土養護不當,造成早期失水嚴重,或因混凝土配合比不當,如水灰比過大,形成毛細管孔隙,從而形成
滲水通道。
3、混凝土
滲漏治理方案的提出
滲漏治理方案是混凝土
滲漏處理的關鍵,設計人員應對結構設計、防水構造設置、混凝土施工質量和
防水材料品質及維護保養等因素進行分析,找出產生
滲漏的原因和
滲漏水的來源,並結合水工建築物的防水要求,根據
滲漏水的特點和
防水材料性能及
施工工藝選擇相應的
防水材料和
施工工藝。
可供選擇的
防水材料種類繁多,如
防水卷材、
防水塗料、密封材料、剛性
防水材料、化學灌漿材料等等。從
防水施工工藝上來看,有貼、塗、嵌、抹、堵、灌等多種工藝。但
滲漏水治理與
防水施工有很大區別。
防水施工通常是主動防水,
防水材料、施工方案的選擇餘地較大,可以從容施工,可采用貼、塗、嵌、抹等工藝從迎水麵進行防水處理。而
滲漏水治理則是被動防水,往往是對已產生
滲漏的工程進行防水處理,而且經常是從背水麵處理,有時還要帶水作業,難度較大,限製了卷材、塗料及密封膠等多種
防水材料的選用。對
滲漏水處理通常采用一些速凝材料如:五礬
防水膠泥、水玻璃水泥、石膏水泥堵漏材料和各種快硬水泥、堵漏劑等等。這些材料均具有較好的堵漏效果,用於帶水作業時
滲漏點的堵漏或麵滲的臨時封堵是有效的。但由於水泥速凝要產生的大量水化熱,冷卻後會產生相應的收縮應力,從而導致砂漿或膠泥開裂、起殼、剝落。此外,速凝材料僅僅是在混凝土的表麵進行處理,雖然可使混凝土表麵保持幹燥,但混凝土中的
滲水通道和孔隙仍然充水。長此以往,會使鋼筋產生鏽蝕,混凝土的強度下降;鏽蝕引起的膨脹會導致鋼筋的混凝土保護層脹裂,進而產生
滲漏。因此僅僅采用速凝材料從表麵進行封堵是無法有效地保護混凝土的。根據以上分析,筆者提出了“治本為主,治表為輔,表本結合,綜合治理”的治理原則。所謂“治本為主”,是指在混凝土
滲漏水處理中應盡可能地選擇合適的
防水材料和工藝封閉混凝土內部的
滲水通道和孔隙,從而達到既防滲堵漏又保護混凝土免除水的侵蝕的雙重目的。“治表為輔”是指當混凝土內部的
滲水通道和孔隙非常細小難以封閉時,可采用噴、抹、堵、塗、嵌等工藝作為輔助手段從混凝土表麵進行防滲處理。二者的有效結合、綜合治理,便可達到良好的
滲漏治理效果。
4、
防水材料和
施工工藝簡述
一般來說,
防水施工可根據所采取的“灌、堵、嵌、噴、塗、貼”等不同工藝而選用不同的
防水材料。
4.1 灌漿工法
“灌”即灌漿工法,灌漿工法就是采用泵送設備以一定的壓力將一些具有特殊性能的灌漿材料灌入混凝土、岩石縫隙或地層中,使其在空隙中擴散、凝固,從而封閉縫隙,達到防滲、堵漏、補強、加固的目的。灌漿工法出現於19世shi紀ji初chu,采cai用yong灌guan漿jiang技ji術shu以yi解jie決jue土tu建jian工gong程cheng的de有you關guan技ji術shu難nan題ti,至zhi今jin已yi有you近jin二er個ge世shi紀ji的de曆li史shi。隨sui著zhe灌guan漿jiang技ji術shu的de廣guang泛fan應ying用yong,灌guan漿jiang材cai料liao得de到dao了le較jiao大da的de發fa展zhan。灌guan漿jiang材cai料liao從cong最zui早zao的de石shi灰hui和he粘zhan土tu、水泥,發展到今天的水泥――水(shui)玻(bo)璃(li)漿(jiang)液(ye)和(he)各(ge)種(zhong)化(hua)學(xue)灌(guan)漿(jiang)漿(jiang)液(ye)。而(er)灌(guan)漿(jiang)材(cai)料(liao)的(de)開(kai)發(fa)與(yu)應(ying)用(yong),又(you)反(fan)過(guo)來(lai)推(tui)動(dong)了(le)灌(guan)漿(jiang)工(gong)法(fa)在(zai)更(geng)廣(guang)泛(fan)的(de)領(ling)域(yu)內(nei)的(de)應(ying)用(yong)。化(hua)學(xue)灌(guan)漿(jiang)是(shi)用(yong)高(gao)分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)配(pei)製(zhi)成(cheng)的(de)溶(rong)液(ye)作(zuo)為(wei)漿(jiang)液(ye)的(de)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)灌(guan)漿(jiang)技(ji)術(shu)。漿(jiang)液(ye)灌(guan)入(ru)地(di)基(ji)或(huo)建(jian)築(zhu)物(wu)裂(lie)隙(xi)中(zhong),經(jing)凝(ning)固(gu)後(hou),可(ke)以(yi)達(da)到(dao)較(jiao)好(hao)的(de)防(fang)滲(shen)、堵漏和補強加固的效果。化學灌漿材料應具有較好的可灌性,其膠凝時間可根據工程需要調節。有的可在瞬間固化,適用於大流量
漏水、湧水的處理;有的膠凝時間長,起始粘度低,適用於混凝土細微裂縫的
滲漏處理。可供選擇的化學灌漿材料有很多,常用的有水玻璃類、木質素類灌漿材料、丙烯酰胺類灌漿材料、丙烯酸鹽類灌漿材料、聚氨酯類灌漿材料、環氧樹脂灌漿材料、甲基丙烯酸酯類灌漿材料、脲醛樹脂類、其(qi)它(ta)類(lei)化(hua)學(xue)灌(guan)漿(jiang)材(cai)料(liao)等(deng)等(deng)。一(yi)般(ban)可(ke)根(gen)據(ju)孔(kong)隙(xi)的(de)大(da)小(xiao)和(he)材(cai)料(liao)的(de)可(ke)灌(guan)性(xing)選(xuan)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)化(hua)灌(guan)材(cai)料(liao)。水(shui)溶(rong)性(xing)聚(ju)氨(an)酯(zhi)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)親(qin)水(shui)性(xing),遇(yu)水(shui)可(ke)分(fen)散(san)、乳化進而凝固,適用於潮濕或帶水部位的防滲堵漏處理。LW型水溶性聚氨酯的固結體是一種彈性體,伸長率達300%,而且具有遇水膨脹性能,其體積膨脹率達273%,具有彈性止水和以水止水的雙重功能,尤其適用於變形縫的處理。而HW水溶性聚氨酯的可灌性好,強度高,可以起到補強的作用,將LW與HW以yi合he適shi的de比bi例li混hun合he,就jiu能neng得de到dao不bu同tong性xing能neng的de漿jiang液ye,可ke滿man足zu不bu同tong工gong程cheng的de需xu要yao。而er低di粘zhan度du環huan氧yang灌guan漿jiang材cai料liao由you於yu起qi始shi粘zhan度du低di,可ke灌guan性xing好hao,而er且qie強qiang度du非fei常chang高gao,適shi用yong於yu細xi微wei裂lie縫feng的de封feng閉bi和he補bu強qiang加jia固gu。幾ji種zhong常chang用yong的de化hua學xue灌guan漿jiang材cai料liao性xing能neng見jian表biao1。4.2 封堵
“堵”shizhiduikongdonghuofengmiandefengdu,duiyuhuaxueguanjianglaishuo,zheshishigongguochengzhongyidaobibukeshaodegongxu,fengduzhiliangdehaohuaihuizhijieyingxianghuaxueguanjiangdexiaoguo。zaiganzaotiaojianxia,kegongxuanzedefengducailiaojiaoduo,rugaofenzituliao、聚合物水泥砂漿或普通水泥砂漿等。在
滲漏tiaojianxia,bixuxiancaiyongkuaisuduloucailiaojinxingfengdu,jiangshuicongguanjiangguanzhongyinchu,biyaoshikezaibiaomiantumogaofenzituliaohuojuhewushuinishajiangjinxingjiaqiangchuli。changyongdekuaisuduloucailiaoyouwufan
防水膠泥、水不漏、堵漏靈、防水寶、堵漏王等等。但在水下作業時,上述材料卻無法滿足工程的要求,為此,華東院研發了SXM水下快速密封劑和PBM聚合物混凝土兩種水下專用堵漏材料。SXM水下快速密封劑可在幾分鍾內快速凝固,1天的抗壓強度可達25MPa以上,適用於潮濕表麵甚至水下混凝土表麵裂縫的快速封堵。PBM聚合物混凝土係互穿網絡高分子材料,具有可在水中快速固化、強度增長迅速,與混凝土和金屬粘結強度高等特點,而且它在水中可自流平、自密實,同時還可以進行薄層澆注,適用於水下混凝土孔洞和裂縫的快速封堵。SXM水下密封劑和PBM聚合物混凝土的性能見表2及表3
4.3 嵌縫
“嵌”是shi指zhi沿yan裂lie縫feng鑿zao槽cao,並bing在zai槽cao中zhong嵌qian填tian彈dan塑su性xing或huo剛gang性xing止zhi水shui材cai料liao,以yi達da到dao封feng閉bi裂lie縫feng的de目mu的de。一yi般ban來lai說shuo變bian形xing縫feng宜yi采cai用yong彈dan塑su性xing止zhi水shui材cai料liao,且qie在zai迎ying水shui麵mian采cai用yong塑su性xing止zhi水shui材cai料liao,而er在zai背bei水shui麵mian則ze采cai用yong彈dan性xing止zhi水shui材cai料liao,非fei變bian形xing縫feng則ze可ke采cai用yong剛gang性xing止zhi水shui材cai料liao。彈dan性xing密mi封feng材cai料liao種zhong類lei有you許xu多duo,如ru聚ju氨an酯zhi材cai料liao、丙烯酸酯材料、有you機ji矽gui材cai料liao等deng,應ying用yong也ye較jiao廣guang泛fan。塑su性xing止zhi水shui材cai料liao以yi往wang常chang用yong的de有you聚ju氯lv乙yi烯xi膠jiao泥ni等deng,但dan這zhe些xie材cai料liao由you於yu需xu加jia熱re施shi工gong,施shi工gong極ji不bu方fang便bian,且qie環huan境jing汙wu染ran嚴yan重zhong,目mu前qian已yi逐zhu漸jian淘tao汰tai。SR塑性止水材料是華東院結合我國麵板堆石壩工程而專門為麵板壩周邊縫和伸縮縫止水研製的嵌縫止水材料,具有接縫變形適應性強、抗滲耐老化性好、與混凝土基麵粘接性強、冷施工操作簡便、材料成本低等特性,在我國麵板壩工程建設中獲得廣泛應用,到目前為止,已先後在包括黑龍江蓮花電站、吉林鬆江河電站、新疆烏魯瓦提電站、廣州抽水蓄能電站、浙江天荒坪抽水蓄能電站、湖北古洞口電站等近五十項大中型麵板壩工程以及數百項水利及民用工程中得到應用,均取得了良好的工程防滲效果。其主要性能見表4。
4.4 噴塗
“噴”是指聚合物水泥砂漿噴塗。聚合物水泥砂漿簡稱PCM,shicaiyongshuinihejuhewuzuoweijiaojieliaolaijiaojieguliaodeshajiang,dangshuiniyushuixingchengshuinishidetongshi,juhewuruyebenshentuoshuiganzaozaishajiangjiliaobiaomianxingchengleyouzizhanxinghezhanjiexingdejuhewubomo,fengbileshajiangneidexiweiliefenghemaoxitongdao,jiangshuinishihetianliaolaogudijiehezaiyiqi。yinci,juhewushuinishajiangjuyouyouliangdefangshui、抗凍、防腐、防碳化及其它物理力學性能,已在水電、交通、土建、市政等工程中得到廣泛的應用。華東院在開展國家“八五”攻關項目“普定碾壓混凝土拱壩築壩技術”過程中,針對混凝土表麵防滲材料的要求和聚合物水泥砂漿的特性研製了聚合物水泥砂漿PCCM。與普通的水泥砂漿相比,PCCM的粘結強度提高了2―3倍,極限拉伸值提高了3―4倍,抗拉彈模降低了2―3倍,抗裂係數提高了20多倍,防碳化能力提高了約3倍;PCCM具有明顯的減水性,優良的耐久性、抗衝刷性和耐老化性能。PCCM經浙江省衛生防疫站檢驗為實際無毒類。聚合物水泥砂漿PCCM主要力學性能見表5。
4.5塗布
“塗”就是指在裂縫表麵塗刷合成高分子
防水塗料,這種塗料是以合成橡膠或合成樹脂為主要成膜物質,具有理想的防水防滲效果。常用的合成高分子
防水塗料有聚氨酯、環氧
防水塗料等。聚氨酯
防水塗料是一種通用的
塗膜防水材料,其特點和性能就不在此贅述。鑒於許多混凝土裂縫的處理要在潮濕甚至水下環境中進行,這裏介紹一種新型的
塗膜防水材料――HK-96係列增厚型環氧塗料。HK-96增厚塗料是一種性能優越的係列環氧塗料,主要用於混凝土、金屬、塑料和木材等材料的粘結和防水處理,混凝土裂縫封縫處理及水上或水下金屬結構的防腐蝕處理。HK961用於幹燥麵,強度增長快;HK962用於潮濕麵;HK963為水下塗料;HK964為彈性塗料。特別是962和963具有可在潮濕麵,甚至水下的金屬和混凝土麵上進行塗刷的獨特性能,這將有利於大壩的水下部份、船閘、廓道、碼頭、隧道、地下室等混凝土和金屬結構的防水或防腐處理,利用這一特性,還可以和其它材料如SR塑性止水材料配合,直接進行水下防滲施工。HK-96係列增厚塗料主要性能指標見表6:
4.6 粘貼
“貼”是指在混凝土表麵粘貼
防水卷材,一般用於大麵積混凝土的防滲處理,如屋麵和大壩壩麵的防水處理。
防水卷材有多種材質,如橡膠
防水卷材、改性瀝青
防水卷材等。一般來說橡膠
防水卷材綜合性能優異,但往往受膠粘劑的影響不容易與混凝土粘牢,從而導致實際防水效果不佳。而一般的改性瀝青
防水卷材必須加熱施工,給施工造成一定的困難,而且它的綜合性能也不太好。SR混凝土防滲保護蓋片以SR塑性止水材料為防滲主體,以聚酯無紡布為增強體,它不僅保持了SR材料的基本特性,而且對混凝土表麵具有保護功能,增加了混凝土防滲、抗裂、抗凍融和抗碳化的能力,可以延長混凝土的壽命,並且SR防滲蓋片采用冷施工,且無汙染,是一種新型有效的
防水材料,若與HK963水下增厚環氧塗料配合使用還可以在水下直接粘貼在混凝土表麵。其主要性能見表7。
4.7 水下處理技術與材料
傳統的
防水材料,絕jue大da多duo數shu與yu潮chao濕shi的de混hun凝ning土tu不bu能neng很hen好hao地di結jie合he,因yin而er對dui長chang期qi處chu於yu潮chao濕shi狀zhuang態tai或huo水shui下xia的de混hun凝ning土tu裂lie縫feng不bu能neng有you效xiao地di進jin行xing處chu理li,其qi中zhong有you一yi條tiao重zhong要yao原yuan因yin是shi大da多duo數shu
防水材料均jun為wei有you機ji高gao分fen子zi類lei材cai料liao,由you於yu表biao麵mian張zhang力li的de不bu同tong,不bu能neng對dui潮chao濕shi表biao麵mian進jin行xing很hen好hao的de浸jin潤run,因yin而er不bu能neng牢lao固gu地di粘zhan結jie。而er水shui泥ni等deng無wu機ji類lei材cai料liao由you於yu在zai水shui中zhong易yi分fen散san流liu失shi,且qie強qiang度du上shang升sheng慢man,因yin而er也ye不bu能neng用yong於yu水shui下xia修xiu補bu。近jin幾ji年nian來lai,華hua東dong院yuan科ke研yan所suo根gen據ju工gong程cheng的de需xu要yao,結jie合he自zi身shen的de特te點dian,研yan製zhi開kai發fa了le一yi係xi列lie可ke在zai潮chao濕shi麵mian及ji水shui中zhong應ying用yong的de
防水材料,主要產品有SXM水下快速密封劑、PBM水下聚合物混凝土、SR水下嵌縫材料、SR水下防滲蓋片、SX水下膠粘劑、HK水下增厚環氧塗料、HK-NDC水下不分散混凝土等。上述材料已在許多水利水電工程中應用,取得了滿意的的效果,從而為解決混凝土
滲漏水shui問wen題ti提ti供gong了le更geng為wei廣guang泛fan的de選xuan擇ze。以yi上shang分fen別bie介jie紹shao了le幾ji種zhong常chang用yong的de防fang滲shen堵du漏lou所suo采cai用yong的de方fang法fa和he材cai料liao,在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong,一yi般ban均jun需xu根gen據ju實shi際ji情qing況kuang將jiang幾ji種zhong方fang法fa有you機ji結jie合he起qi來lai,以yi達da到dao最zui佳jia的de防fang滲shen效xiao果guo。
5、
滲漏綜合治理技術的應用實例
5.1盤道嶺隧洞防滲加固處理
引大入秦工程是國家“八五”攻(gong)關(guan)重(zhong)點(dian)項(xiang)目(mu),是(shi)一(yi)項(xiang)從(cong)青(qing)海(hai)大(da)通(tong)河(he)到(dao)甘(gan)肅(su)秦(qin)王(wang)川(chuan)地(di)區(qu)的(de)大(da)型(xing)引(yin)水(shui)工(gong)程(cheng)。盤(pan)道(dao)嶺(ling)隧(sui)洞(dong)是(shi)引(yin)大(da)入(ru)秦(qin)灌(guan)溉(gai)工(gong)程(cheng)總(zong)幹(gan)渠(qu)上(shang)最(zui)長(chang)的(de)無(wu)壓(ya)引(yin)水(shui)隧(sui)洞(dong),長(chang)15.7KM,成洞淨寬4.2M,淨高4.4M;工程采用新奧法設計和施工,由日本國