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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，一些建筑物由于設計不合理、施工不規范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筑物，因長期在水壓力的作用下，混凝土由于碳化、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銹蝕，這將會降低混凝土的強度，縮短其使用壽命；從另一方面來說，對于水庫大壩，由于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游廣大居民的生命安全，因此對于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水已成為水電行業目前急需解決的問題。華東院科研所長期以來一直從事建筑物的防滲加固處理，在多年的工作實踐中，不僅摸索出解決不同滲漏情況的處理辦法，也研制開發了一系列新型防滲止水材料，本文就對這方面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、線及面滲漏。
　　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、鋼筋銹蝕引起的滲漏、穿墻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，并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于老化等原因而引起的止水失效；（3）未按施工規范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，導致干燥收縮增大，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 “面”滲
　　“面”滲是指混凝土大面積潮濕和微滲水，俗稱“冒汗”。產生面滲漏的原因主要有：（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，由于混凝土拌合不均勻，振搗不密實，從而出現蜂窩、麻面等引起的滲漏；（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，并結合水工建筑物的防水要求，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、防水涂料、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、涂、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、施工方案的選擇余地較大，可以從容施工，可采用貼、涂、嵌、抹等工藝從迎水面進行防水處理。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，而且經常是從背水面處理，有時還要帶水作業，難度較大，限制了卷材、涂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，用于帶水作業時滲漏點的堵漏或面滲的臨時封堵是有效的。但由于水泥速凝要產生的大量水化熱，冷卻后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面進行處理，雖然可使混凝土表面保持干燥，但混凝土中的滲水通道和孔隙仍然充水。長此以往，會使鋼筋產生銹蝕，混凝土的強度下降；銹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面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、涂、嵌等工藝作為輔助手段從混凝土表面進行防滲處理。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、涂、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、巖石縫隙或地層中，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。灌漿工法出現于1９世紀初，采用灌漿技術以解決土建工程的有關技術難題，至今已有近二個世紀的歷史。隨著灌漿技術的廣泛應用，灌漿材料得到了較大的發展。灌漿材料從最早的石灰和粘土、水泥，發展到今天的水泥——水玻璃漿液和各種化學灌漿漿液。而灌漿材料的開發與應用，又反過來推動了灌漿工法在更廣泛的領域內的應用。化學灌漿是用高分子材料配制成的溶液作為漿液的一種新型灌漿技術。漿液灌入地基或建筑物裂隙中，經凝固后，可以達到較好的防滲、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，適用于大流量漏水、涌水的處理；有的膠凝時間長，起始粘度低，適用于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、其它類化學灌漿材料等等。一般可根據孔隙的大小和材料的可灌性選用適當的化灌材料。水溶性聚氨酯材料具有良好的親水性，遇水可分散、乳化進而凝固，適用于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，尤其適用于變形縫的處理。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以合適的比例混合，就能得到不同性能的漿液，可滿足不同工程的需要。而低粘度環氧灌漿材料由于起始粘度低，可灌性好，而且強度非常高，適用于細微裂縫的封閉和補強加固。幾種常用的化學灌漿材料性能見表1。4．2 封堵

　　“堵”是指對孔洞或縫面的封堵，對于化學灌漿來說，這是施工過程中一道必不可少的工序，封堵質量的好壞會直接影響化學灌漿的效果。在干燥條件下，可供選擇的封堵材料較多，如高分子涂料、聚合物水泥砂漿或普通水泥砂漿等。在滲漏條件下，必須先采用快速堵漏材料進行封堵，將水從灌漿管中引出，必要時可在表面涂抹高分子涂料或聚合物水泥砂漿進行加強處理。常用的快速堵漏材料有五礬防水膠泥、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鐘內快速凝固，1天的抗壓強度可達25ＭＰａ以上，適用于潮濕表面甚至水下混凝土表面裂縫的快速封堵。ＰＢＭ聚合物混凝土系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，適用于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”是指沿裂縫鑿槽，并在槽中嵌填彈塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。一般來說變形縫宜采用彈塑性止水材料，且在迎水面采用塑性止水材料，而在背水面則采用彈性止水材料，非變形縫則可采用剛性止水材料。彈性密封材料種類有許多，如聚氨酯材料、丙烯酸酯材料、有機硅材料等，應用也較廣泛。塑性止水材料以往常用的有聚氯乙烯膠泥等，但這些材料由于需加熱施工，施工極不方便，且環境污染嚴重，目前已逐漸淘汰。ＳＲ塑性止水材料是華東院結合我國面板堆石壩工程而專門為面板壩周邊縫和伸縮縫止水研制的嵌縫止水材料，具有接縫變形適應性強、抗滲耐老化性好、與混凝土基面粘接性強、冷施工操作簡便、材料成本低等特性，在我國面板壩工程建設中獲得廣泛應用，到目前為止，已先后在包括黑龍江蓮花電站、吉林松江河電站、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面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 噴涂
　　“噴”是指聚合物水泥砂漿噴涂。聚合物水泥砂漿簡稱ＰＣＭ，是采用水泥和聚合物作為膠結料來膠結骨料的砂漿，當水泥與水形成水泥石的同時，聚合物乳液本身脫水干燥在砂漿集料表面形成了有自粘性和粘結性的聚合物薄膜，封閉了砂漿內的細微裂縫和毛細通道，將水泥石和填料牢固地結合在一起。因此，聚合物水泥砂漿具有優良的防水、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筑壩技術”過程中，針對混凝土表面防滲材料的要求和聚合物水泥砂漿的特性研制了聚合物水泥砂漿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，抗裂系數提高了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、抗沖刷性和耐老化性能。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涂布
　　“涂”就是指在裂縫表面涂刷合成高分子防水涂料，這種涂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涂料有聚氨酯、環氧防水涂料等。聚氨酯防水涂料是一種通用的涂膜防水材料，其特點和性能就不在此贅述。鑒于許多混凝土裂縫的處理要在潮濕甚至水下環境中進行，這里介紹一種新型的涂膜防水材料——ＨＫ－９6系列增厚型環氧涂料。ＨＫ－９6增厚涂料是一種性能優越的系列環氧涂料，主要用于混凝土、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用于干燥面，強度增長快；ＨＫ９62用于潮濕面；ＨＫ９63為水下涂料；ＨＫ９64為彈性涂料。特別是９62和９63具有可在潮濕面，甚至水下的金屬和混凝土面上進行涂刷的獨特性能，這將有利于大壩的水下部份、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系列增厚涂料主要性能指標見表6：
　　4．6 粘貼
　　“貼”是指在混凝土表面粘貼防水卷材，一般用于大面積混凝土的防滲處理，如屋面和大壩壩面的防水處理。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，而且對混凝土表面具有保護功能，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，并且ＳＲ防滲蓋片采用冷施工，且無污染，是一種新型有效的防水材料，若與ＨＫ９63水下增厚環氧涂料配合使用還可以在水下直接粘貼在混凝土表面。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，絕大多數與潮濕的混凝土不能很好地結合，因而對長期處于潮濕狀態或水下的混凝土裂縫不能有效地進行處理，其中有一條重要原因是大多數防水材料均為有機高分子類材料，由于表面張力的不同，不能對潮濕表面進行很好的浸潤，因而不能牢固地粘結。而水泥等無機類材料由于在水中易分散流失，且強度上升慢，因而也不能用于水下修補。近幾年來，華東院科研所根據工程的需要，結合自身的特點，研制開發了一系列可在潮濕面及水中應用的防水材料，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水下增厚環氧涂料、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問題提供了更為廣泛的選擇。以上分別介紹了幾種常用的防滲堵漏所采用的方法和材料，在實際操作中，一般均需根據實際情況將幾種方法有機結合起來，以達到最佳的防滲效果。
　　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”攻關重點項目，是一項從青海大通河到甘肅秦王川地區的大型引水工程。盤道嶺隧洞是引大入秦灌溉工程總干渠上最長的無壓引水隧洞，長15．７ＫＭ，成洞凈寬4．2Ｍ，凈高4．4Ｍ；工程采用新奧法設計和施工，由日本國

上一條地下室卷材防水層的施工操作
下一條聚乙烯丙綸高分子防水卷材施工工藝

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