储液罐裂缝修补技术

张君芳 郑翠玲

1.石家庄一建建设集团有限公司;2.张家口市城建开发总公司

大量工程实践都表明,普通混凝土结构物的裂缝是不可避免的,如对建筑物抗裂要求过严,必将付出很大的经济代价;科学的方法通常是将裂缝宽度控制在一个可接受范围内(以不影响耐久性和美观为度);而有些结构上的裂缝由于功能上的要求则需要进行修补.这种关于裂缝的预测、预防和处理方面的工作,目前统称为“建筑物的裂缝控制”.这方面的研究工作具有很重要的现实紧迫性及技术经济意义.裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,特别是薄壁密筋的混凝土结构,它的出现不仅会降低结构物的抗渗能力,影响结构物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,严重影响结构物的承载能力,所以必须通过处理使混凝土结构物恢复原有功能.目前常用的修补混凝土裂缝的方法主要有涂膜封闭法、布管压浆法和开槽填补法.对该结构经技术、经济等综合考虑后决定采用布管压浆法修补方案,并针对具体情况提出了一些处理措施.

1 工程概况

石家庄市某大型储液罐建成后,使用过程中发现不断出现裂缝,为了满足使用功能要求,需要在分析裂缝出现原因基础上选用技术经济性俱佳的修补方法对裂缝加以修补.

裂缝产生的原因及防止措施.

裂缝产生的原因.

1)水泥的水化热是产生裂缝的主要因素:在混凝土浇筑成型后,混凝土由于水泥水化热的大量积聚,出现了早期升温和后期降温,产生内部和表面的温差,边墩混凝土受到内外温差所引起的温度应力影响,产生不均匀收缩.众所周知,水泥水化过程中将产生50 J/g的热量,如果以水泥用量400 kg/m3来计算,每m3混凝土将放出2×104kJ的热量.在施工中,施工单位为改善混凝土的施工性能和工程的实际情况,采用了泵送混凝土浇筑,而泵送混凝土水泥用量较普通流动性混凝土多,加剧了水泥水化热的产生.

2)砂率偏高、砂用量多:为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性,以便于运输、泵送和浇筑,泵送混凝土的砂率要比普通流动性混凝土砂率增大6%以上.

3)水泥混凝土质量不稳定,从现场记录可见,现场试验坍落度时好时差,变异较大,造成混凝土的和易性、保水性均较差.

4)边墩浇筑时间在7,8月,天气炎热,混凝土浇筑面受到风吹日晒,水分激烈蒸发,形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝.

2 防止措施

1)水泥品种选择过程中,宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥.

2)在保证集料级配的前提下,尽可能采用较大粒径骨料;细集料采用级配良好的中砂为宜.实践证明,采用5 mm～40 mm粒径比5 mm～25 mm粒径的碎石混凝土可减少用水量68 kg/m3,降低水泥用量15 kg/m3;采用细度模数2.8的中砂比细度模数2.3的中砂可减少用水量20 kg/m3～25 kg/m3,可降低水泥用量28 kg/m3～35 kg/m3.

3)严格控制混凝土单方用水量.在混凝土配合比设计中应尽可能将单方混凝土用水量控制在170 kg/m3以下.特别值得注意的是,施工混凝土的坍落度(即用水量)绝对不允许大于配合比设计给定的坍落度(即用水量).

4)混凝土拌和时,可掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂减水剂,以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,减少用水量,降低水化热,推迟放热峰出现的时间.同时可以根据试验结果掺加一定剂量的防缩型外加剂.

5)控制混凝土出机温度和浇筑温度.我国GB50204292混凝土结构工程施工及验收规范中均规定:高温季节施工时,混凝土最高浇筑温度不得超过28℃.降低混凝土的出机温度和浇筑温度,最有效的方法是降低原材料温度,混凝土中石子比热较小,但每立方米混凝土中石子所占重量最大,所以最有效的办法是降低石子温度.

6)切实做好混凝土终凝之前的养护工作.混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件.保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝.由于散热时间延长,混凝土强度和松弛作用得到充分发挥,使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止了贯穿裂缝的产生.浇筑时间不长的混凝土,仍然处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝.同时在潮湿条件下,可使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度.

3 修补方案和材料的选定

3.1 修补方案的选定

根据裂缝的宽度及深度不同,将裂缝分成三种进行修补:缝宽小于0.2 mm,不予修补或仅采用外部填缝即可;缝宽在0.2 mm～0.5 mm之间,根据裂缝深度不同分别采用开槽填补法修补或布管压浆法修补;缝宽大于0.5 mm及贯穿缝均采用布管压浆法修补.本文主要介绍贯穿缝的修补.

3.2 材料的选定

3.2.1 封缝材料

在材料选择中,曾提出采用传统的环氧树脂砂浆和普通水泥砂浆作为封缝材料,经过性能及价格方面的比较,拟采用丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆(丙乳砂浆)作为封缝材料.丙乳砂浆与环氧树脂砂浆相比,不仅成本低,而且施工方便可以涂抹,也可以机械喷涂,并适合潮湿面粘结,与周围温度适应性好,克服了环氧砂浆因其热膨胀系数大于周围混凝土而开裂脱落的缺点.丙乳砂浆同普通水泥砂浆相比,其抗拉、抗折强度分别提高35%～50%;极限延伸率高,弹性模量降低,收缩抗裂性高;粘结性好,密实性显著提高,抗渗能力好等优点,其典型性能对比见表1.

表1 丙乳砂浆与普通水泥砂浆性能对比

3.2.2 灌浆材料

该储液罐混凝土贯穿缝的特点是:裂缝开度较小、内水压力大、浆液较难灌入,因此灌浆浆材选择应掌握的原则:一是浆材的可灌性,所选化学浆材必须能够灌入裂缝,充填饱满,灌入后能凝结固化,以达到补强和防渗加固的目的;二是浆材的耐久性,所选用材料在使用环境条件下性能稳定,不易起化学变化,并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度,不易脱开.在贯穿缝处理过程选用了PU4水溶性聚氨酯浆液作为灌浆材料,其具有遇水发泡膨胀,有良好的适应变形能力,对水质适应性强,聚合后的固结体有良好的延伸性、弹性及抗渗性,在水中永久保持原形,且施工工艺简单,不需要加热,粘度小,可灌性好,渗透性强,止水性好等特点;其技术性能见表2.

表2 PU4水溶性聚氨酯浆液技术性能表

4 施工工艺

1)注浆嘴加工.在外径为6mm、长度大于6cm的铜管一端上边长为3cm～4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片,铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔,铁片周边钻排列规则的小孔.

2)裂缝附近的混凝土表面除污,并用有机溶剂擦洗裂缝处.

3)沿裂缝开凿宽10cm左右的“U”型槽,其槽口深度要求不小于裂缝深度或不小于钢筋保护层厚度,约5cm.

4)冲洗槽面,清除浮灰、松散块.

5)用堵漏砂浆在缝面上预留灌浆通道及排气孔,根据裂缝的情况每50cm～100cm布设一灌浆嘴,不规则裂缝的交叉点及端部均布置注浆嘴.

6)封缝:先在基面上涂刷丙乳净浆,净浆配比为1kg丙乳加2kg水泥搅拌成浆,在净浆未硬化间,再用二层丙乳砂浆封缝(水泥∶砂∶丙乳∶水=1∶2∶0.3∶适量),表面层进行调色处理,以减少色差,并用砂布打平,保证表面光滑平整.

7)连接压浆设备,进行压风检查各孔的贯通和封闭层密封情况,压风压力小于0.25Mpa;对于不串通的孔应查明原因进行分析和处理.

8)配好浆液,用双液气压泵由下往上的进行灌浆,灌浆压力选定为0.3MPa～0.5MPa,直到邻近灌浆嘴出浆,关闭该出浆嘴,当其进浆速率小0.02开/min时,封闭该嘴,可结束灌注,移至下一孔继续灌注,为保证灌缝密实,需要迸浆20min左右.

9)用0.3MPa的压力压缩空气,检验灌缝密实性.

5 结 语

裂缝修补后,采用超声波法对原有裂缝处混凝土质量进行了检测,超声波形正常,没有出现幅度异常值,达到修补要求,得到检测专家的高度好评.经过几年的运营,实践证明本修补方法切实可行.