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【摘要】混凝土裂缝是一个普遍存在而又较难解决的工程实际问题，为了保证混凝土结构的性能与安全，需对混凝土裂缝进行处理。本文主要分析了洛河泽电站引水隧洞裂缝的类型和产生原因，并采用水泥浆材、环氧浆材和聚氨酯浆材多种材料分序相结合的方式进行灌浆处理，达到了较好的效果。为类似混凝土裂缝的综合处理提供了参考。
【关键词】混凝土裂缝；综合灌浆；水泥浆材； 环氧浆材 ；聚氨酯浆材 ；效果[Abstract] The concrete crack is a common engineering problem and difficult to solve, in order to ensure the performance and safety of concrete structure, need to concrete crack. This paper mainly analyzes the types of Luo Ze diversion tunnel cracks and causes, and the use of cement grouting material, epoxy resin and polyurethane grouting material of various material order combination of grouting treatment, to achieve better results. Provide a reference for the similar comprehensive treatment of concrete cracks.
[keyword] Concrete crack; comprehensive grouting; cement slurry; epoxy resin; polyurethane grouting material effect;
中图分类号：TV21文献标识码A 文章编号
1、工程概述
随着社会经济的发展，国内外混凝土工程不断增多，混凝土是当前应用最广泛的建筑材料之一。但由于设计、施工不当，及使用过程的超荷、自然环境影响等因素，混凝土裂缝在建筑工程中非常常见。混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害之一，贯穿和深层裂缝会破坏混凝土的整体性，有使局部甚至整体破坏的可能，严重危害建筑物的质量和安全；混凝土早期裂缝如不及时处理，也极易发展为深层或贯穿裂缝。因此，选择合适的材料与工艺，对混凝土裂缝进行处理显得尤为重要。
洛泽河电站位于彝良县境内的洛泽河中游锅圈岩河段，具有20多年的发电历史，总装机容量2×12500千瓦。洛泽河水电站主要建筑物位于洛泽河左岸，主要由首部、引水隧洞及发电系统组成，工程建筑建筑布置区域地形陡峻，地形坡度一般为30°~40°，局部近直立。地层岩性为石炭系下统大塘阶上司段的灰白、浅灰色石灰岩，为硬质岩，岩层呈厚~巨厚层状，岩层产状近水平。地质构造不发育。由于河谷深切，地形相对高差大，岸坡陡立，岩体卸荷现象普遍。引水隧洞自2009年2月发现有少量裂缝，至2010年8月多次检查发现，裂缝有明显的扩展趋势。如不对混凝土裂缝进行详细的普查和处理，会严重影响引水隧洞的使用功能和安全运行。
2、 裂缝普查及成因分析
2.1 裂缝普查
本次裂缝普查使用了KON-FK(A)裂缝宽度测试仪和KON-FSY裂缝深度测试仪。先用高压水枪和角磨机配合，将引水隧洞表面泥砂和污物清除干净；自引水隧洞进口为零起点，顺流而下按10米一个桩段进行标注，将裂缝按不同类型、宽度和深度等分别记录其长度、部位；同一条裂缝在宽度明显变化处多次测量，并分别标注。
引水隧洞总长1965米，以进水口为起点，0+512处为1#沉沙池，0+1460处为2#沉沙池。经普查，共发现混凝土裂缝47条，裂缝总长2165.4m。裂縫分布不均，引水隧洞进口0+115至0+512第一沉沙池裂缝分布较少（共5条），且多为纵向细缝；第一沉沙池至第二沉沙池之间裂缝较多，底板与顶拱裂缝大致对应，且大多为连续的纵向斜缝，缝宽0.1mm－8mm不等；2#沉沙池0+1460至0+1672均为横向倾斜环形裂缝，且桩号跨度较大。1#沉沙池与2#沉沙池间裂缝较为发育，尤其是靠近2#沉沙池附近的上游侧（桩号约为0+1200），裂缝平行发育3~4条，最宽达1cm，其中一条形成了约3mm的错台。裂缝大致情况见表1。
表1 混凝土裂缝宽度分类表
2.2 裂缝原因分析
初步分析裂缝的产生与岸坡岩体的卸荷具有密切的关系，岩体卸荷是一个极缓慢的过程，但由于近期地震及从去年到今年当地干旱的影响等可能会加快岩体卸荷，因此岩体卸荷很可能是导致引水隧洞中产生了一系列的裂缝重要原因。
另外，衬砌结构混凝土材料徐变、底板下部可能存在软弱层变形等也可能是裂缝产生的诱因。
3、裂缝综合处理方案
3.1 宽度小于0.2mm的裂缝处理
裂缝宽度小于0.2mm的裂缝，表面打磨清理后，采用水泥基渗透结晶材料表面涂刷。涂刷宽度为沿缝两侧各5cm，涂层厚度约1.5mm~2.0mm。
3.2 宽度为0.2mm~1.0mm的非渗水裂缝处理
先进行表面打磨清理，然后使用环氧胶泥表面封缝，环氧胶泥固化后，采用低粘度无溶剂环氧树脂结构胶进行补强灌浆。
3.3 宽度大于1.0mm的非渗水裂缝处理
采取综合加固的方式处理。先进行封面清理，然后沿缝两侧分别造孔，选择合理的孔径、孔距、钻孔角度等技术参数，采用无收缩水泥灌浆材料进行水泥灌浆。水泥灌浆结束24小时后，再以裂缝为中心线切凿混凝土凿槽，然后用NE-Ⅱ型环氧砂浆回填。环氧砂浆回填24小时后，沿缝两侧钻孔进行低粘度无溶剂环氧树脂结构胶灌浆。
3.4 渗水裂缝的处理
渗水裂缝处理采取复合化学灌浆的方式进行处理。首先进行聚氨酯止水灌浆，然后凿槽用NE环氧砂浆进行回填，现进行低粘度无溶剂环氧树脂结构胶补强加固灌浆。对大于1.0mm的裂缝还需预先采用无收缩水泥灌浆材料进行水泥灌浆。
3.5 引水隧洞环形裂缝的处理
引水隧洞环形裂缝处理时，先进行无收缩水泥灌浆处理，表层进行深度约20mm的高效聚氨酯灌浆，然后进行深度大于20mm的低粘度无溶剂环氧结构胶灌浆。宽度大于1.0mm的裂缝，根据裂缝具体情况凿“U”形槽，然后用环氧砂浆回填修补。
4、施工质量控制
4.1 施工材料的选择
4.1.1 NE-Ⅱ型环氧砂浆
NE-Ⅱ型环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型环保固化剂、高效内脱粘剂和特种填料等制成高性能水工抗冲耐磨保护与修复以及混凝土缺陷修补加固材料。具有常温施工、方便快捷，无毒无污染，具有良好的韧性、耐久性，与混凝土良好的匹配性等特性。用环氧砂浆对较宽的裂缝进行嵌缝处理，利用环氧砂浆与混凝土良好的粘结力、良好的抗压强度和抗拉强度等性能，不仅能起到封缝的作用，同时也与环氧灌浆材料协同作用，防止裂缝的进一步发育。
4.1.2 NE－Ⅲ型环氧胶泥
NE-Ⅲ型环氧胶泥是由改性环氧树脂、新型复合固化剂及特种纳米填料等精制而成的高强度、耐磨蚀和气蚀的新型材料。主要用于混凝土磨损与缺陷的修复，防渗、防碳化保护等。利用环氧胶泥与混凝土良好的粘结强度进行封缝处理。
4.1.3 聚氨酯灌浆材料
NE聚氨酯止水灌浆材料是用特种聚醚、多异氰酸酯、助剂、阻燃剂等合成的止水堵漏材料，粘度可调，能渗入细微裂缝，可快速止水堵漏。聚氨酯灌浆材料遇水膨胀，能起到以水止水和双重止水的效果。
4.1.4 环氧灌浆材料
NE-Ⅳ型环氧灌浆材料是一种双组份、低黏度、无溶剂环氧树脂灌注材料。按产品不同型号及工程特点要求，可以对混凝土结构中的微细裂缝、施工缝、冷接缝及岩基缝隙进行灌浆补强处理，从而恢复结构的整体性和密实性，达到防渗、补强、加固之目的。
4.1.5 水泥基渗透结晶材料
NE411型水泥基渗透结晶材料含有的活性化学物质，能促使混凝土内部未水化的水泥颗粒发生二次水化反應，生成不溶于水的结晶体，堵塞混凝土毛细管，与混凝土成为耐久整体，具有自身修复性、透气性、无毒、无污染等特性。主要用于水利水电、地铁、桥梁、隧道、水库大坝、污水及水处理设施等混凝土的增强修复、防水防渗以及裂缝修补等。
4.2 施工过程中的质量控制
4.2.1 裂缝普查与分类
对裂缝进行详细的普查，确定不漏掉任何一处裂缝；在此基础上，对裂缝进行分类，并依据施工方案，采取相应的处理方法进行修复。
4.2.2 钻孔角度与深度的控制
钻孔是灌浆作业过程中的一道关键工序。为保证后期能达到较好的灌浆效果，必须计算、控制好孔中心与裂缝距离、孔深、钻孔角度等几项指标，并依据对现场裂缝走向的预判适时做出调整。一般来讲，保证孔要穿过裂缝20cm－50cm，在裂缝两侧交叉布孔，依据孔中心与裂缝的距离和钻孔深度，确定钻孔角度。
4.2.3 各材料施工工艺控制
各材料均应严格按照施工工艺进行施工。用渗透结晶材料、环氧砂浆和环氧胶泥进行封缝处理时，应保证基面的清洁干燥；聚氨酯、环氧树脂和水泥灌浆时，要保证浆液的高渗进和饱满度。
4.2.4 多序灌浆控制
在当时多序灌浆时，要综合考虑多序钻孔进行孔位、孔深的布置；要注意多工序间的时间间隔，待初序材料凝胶后，方可进行下序材料的灌浆。
4.3 运行效果
我单位于2010年10月对洛泽河水电站引水隧洞进行了裂缝修复，经过3年的运行，效果良好，未发现裂缝开裂、渗漏、修补材料脱落等现象。
5、结语
由于设计、施工不当及使用过程的超荷载和自然使用，导致混凝土裂缝的产生。它不仅降低建筑物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，甚至影响建筑物的结构和使用功能。因此要对混凝土裂缝进行详细的普查和分类，分析其产生原因；针对不同类型的裂缝，采用不同的材料和方法进行修复。实践证明，选用适当的材料、结合科学的技术方案对混凝土裂缝进行修复，完全可以达到恢复其功能，消除安全隐患的目标。
参考文献：
[1]紫坪铺工程泄洪排沙洞抗高速水流冲磨蚀修补及震后修复，水利科技与经济[J]，2011年10期；
[2]混凝土裂缝的分析及综合处理措施，价值工程[J]，2011年第19期；
[3]水工混凝土结构裂纹修补加固材料的研究进展，材料导报[J]，2012年07期。
【关键词】混凝土裂缝；综合灌浆；水泥浆材； 环氧浆材 ；聚氨酯浆材 ；效果[Abstract] The concrete crack is a common engineering problem and difficult to solve, in order to ensure the performance and safety of concrete structure, need to concrete crack. This paper mainly analyzes the types of Luo Ze diversion tunnel cracks and causes, and the use of cement grouting material, epoxy resin and polyurethane grouting material of various material order combination of grouting treatment, to achieve better results. Provide a reference for the similar comprehensive treatment of concrete cracks.
[keyword] Concrete crack; comprehensive grouting; cement slurry; epoxy resin; polyurethane grouting material effect;
中图分类号：TV21文献标识码A 文章编号
1、工程概述
随着社会经济的发展，国内外混凝土工程不断增多，混凝土是当前应用最广泛的建筑材料之一。但由于设计、施工不当，及使用过程的超荷、自然环境影响等因素，混凝土裂缝在建筑工程中非常常见。混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害之一，贯穿和深层裂缝会破坏混凝土的整体性，有使局部甚至整体破坏的可能，严重危害建筑物的质量和安全；混凝土早期裂缝如不及时处理，也极易发展为深层或贯穿裂缝。因此，选择合适的材料与工艺，对混凝土裂缝进行处理显得尤为重要。
洛泽河电站位于彝良县境内的洛泽河中游锅圈岩河段，具有20多年的发电历史，总装机容量2×12500千瓦。洛泽河水电站主要建筑物位于洛泽河左岸，主要由首部、引水隧洞及发电系统组成，工程建筑建筑布置区域地形陡峻，地形坡度一般为30°~40°，局部近直立。地层岩性为石炭系下统大塘阶上司段的灰白、浅灰色石灰岩，为硬质岩，岩层呈厚~巨厚层状，岩层产状近水平。地质构造不发育。由于河谷深切，地形相对高差大，岸坡陡立，岩体卸荷现象普遍。引水隧洞自2009年2月发现有少量裂缝，至2010年8月多次检查发现，裂缝有明显的扩展趋势。如不对混凝土裂缝进行详细的普查和处理，会严重影响引水隧洞的使用功能和安全运行。
2、 裂缝普查及成因分析
2.1 裂缝普查
本次裂缝普查使用了KON-FK(A)裂缝宽度测试仪和KON-FSY裂缝深度测试仪。先用高压水枪和角磨机配合，将引水隧洞表面泥砂和污物清除干净；自引水隧洞进口为零起点，顺流而下按10米一个桩段进行标注，将裂缝按不同类型、宽度和深度等分别记录其长度、部位；同一条裂缝在宽度明显变化处多次测量，并分别标注。
引水隧洞总长1965米，以进水口为起点，0+512处为1#沉沙池，0+1460处为2#沉沙池。经普查，共发现混凝土裂缝47条，裂缝总长2165.4m。裂縫分布不均，引水隧洞进口0+115至0+512第一沉沙池裂缝分布较少（共5条），且多为纵向细缝；第一沉沙池至第二沉沙池之间裂缝较多，底板与顶拱裂缝大致对应，且大多为连续的纵向斜缝，缝宽0.1mm－8mm不等；2#沉沙池0+1460至0+1672均为横向倾斜环形裂缝，且桩号跨度较大。1#沉沙池与2#沉沙池间裂缝较为发育，尤其是靠近2#沉沙池附近的上游侧（桩号约为0+1200），裂缝平行发育3~4条，最宽达1cm，其中一条形成了约3mm的错台。裂缝大致情况见表1。
表1 混凝土裂缝宽度分类表
2.2 裂缝原因分析
初步分析裂缝的产生与岸坡岩体的卸荷具有密切的关系，岩体卸荷是一个极缓慢的过程，但由于近期地震及从去年到今年当地干旱的影响等可能会加快岩体卸荷，因此岩体卸荷很可能是导致引水隧洞中产生了一系列的裂缝重要原因。
另外，衬砌结构混凝土材料徐变、底板下部可能存在软弱层变形等也可能是裂缝产生的诱因。
3、裂缝综合处理方案
3.1 宽度小于0.2mm的裂缝处理
裂缝宽度小于0.2mm的裂缝，表面打磨清理后，采用水泥基渗透结晶材料表面涂刷。涂刷宽度为沿缝两侧各5cm，涂层厚度约1.5mm~2.0mm。
3.2 宽度为0.2mm~1.0mm的非渗水裂缝处理
先进行表面打磨清理，然后使用环氧胶泥表面封缝，环氧胶泥固化后，采用低粘度无溶剂环氧树脂结构胶进行补强灌浆。
3.3 宽度大于1.0mm的非渗水裂缝处理
采取综合加固的方式处理。先进行封面清理，然后沿缝两侧分别造孔，选择合理的孔径、孔距、钻孔角度等技术参数，采用无收缩水泥灌浆材料进行水泥灌浆。水泥灌浆结束24小时后，再以裂缝为中心线切凿混凝土凿槽，然后用NE-Ⅱ型环氧砂浆回填。环氧砂浆回填24小时后，沿缝两侧钻孔进行低粘度无溶剂环氧树脂结构胶灌浆。
3.4 渗水裂缝的处理
渗水裂缝处理采取复合化学灌浆的方式进行处理。首先进行聚氨酯止水灌浆，然后凿槽用NE环氧砂浆进行回填，现进行低粘度无溶剂环氧树脂结构胶补强加固灌浆。对大于1.0mm的裂缝还需预先采用无收缩水泥灌浆材料进行水泥灌浆。
3.5 引水隧洞环形裂缝的处理
引水隧洞环形裂缝处理时，先进行无收缩水泥灌浆处理，表层进行深度约20mm的高效聚氨酯灌浆，然后进行深度大于20mm的低粘度无溶剂环氧结构胶灌浆。宽度大于1.0mm的裂缝，根据裂缝具体情况凿“U”形槽，然后用环氧砂浆回填修补。
4、施工质量控制
4.1 施工材料的选择
4.1.1 NE-Ⅱ型环氧砂浆
NE-Ⅱ型环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型环保固化剂、高效内脱粘剂和特种填料等制成高性能水工抗冲耐磨保护与修复以及混凝土缺陷修补加固材料。具有常温施工、方便快捷，无毒无污染，具有良好的韧性、耐久性，与混凝土良好的匹配性等特性。用环氧砂浆对较宽的裂缝进行嵌缝处理，利用环氧砂浆与混凝土良好的粘结力、良好的抗压强度和抗拉强度等性能，不仅能起到封缝的作用，同时也与环氧灌浆材料协同作用，防止裂缝的进一步发育。
4.1.2 NE－Ⅲ型环氧胶泥
NE-Ⅲ型环氧胶泥是由改性环氧树脂、新型复合固化剂及特种纳米填料等精制而成的高强度、耐磨蚀和气蚀的新型材料。主要用于混凝土磨损与缺陷的修复，防渗、防碳化保护等。利用环氧胶泥与混凝土良好的粘结强度进行封缝处理。
4.1.3 聚氨酯灌浆材料
NE聚氨酯止水灌浆材料是用特种聚醚、多异氰酸酯、助剂、阻燃剂等合成的止水堵漏材料，粘度可调，能渗入细微裂缝，可快速止水堵漏。聚氨酯灌浆材料遇水膨胀，能起到以水止水和双重止水的效果。
4.1.4 环氧灌浆材料
NE-Ⅳ型环氧灌浆材料是一种双组份、低黏度、无溶剂环氧树脂灌注材料。按产品不同型号及工程特点要求，可以对混凝土结构中的微细裂缝、施工缝、冷接缝及岩基缝隙进行灌浆补强处理，从而恢复结构的整体性和密实性，达到防渗、补强、加固之目的。
4.1.5 水泥基渗透结晶材料
NE411型水泥基渗透结晶材料含有的活性化学物质，能促使混凝土内部未水化的水泥颗粒发生二次水化反應，生成不溶于水的结晶体，堵塞混凝土毛细管，与混凝土成为耐久整体，具有自身修复性、透气性、无毒、无污染等特性。主要用于水利水电、地铁、桥梁、隧道、水库大坝、污水及水处理设施等混凝土的增强修复、防水防渗以及裂缝修补等。
4.2 施工过程中的质量控制
4.2.1 裂缝普查与分类
对裂缝进行详细的普查，确定不漏掉任何一处裂缝；在此基础上，对裂缝进行分类，并依据施工方案，采取相应的处理方法进行修复。
4.2.2 钻孔角度与深度的控制
钻孔是灌浆作业过程中的一道关键工序。为保证后期能达到较好的灌浆效果，必须计算、控制好孔中心与裂缝距离、孔深、钻孔角度等几项指标，并依据对现场裂缝走向的预判适时做出调整。一般来讲，保证孔要穿过裂缝20cm－50cm，在裂缝两侧交叉布孔，依据孔中心与裂缝的距离和钻孔深度，确定钻孔角度。
4.2.3 各材料施工工艺控制
各材料均应严格按照施工工艺进行施工。用渗透结晶材料、环氧砂浆和环氧胶泥进行封缝处理时，应保证基面的清洁干燥；聚氨酯、环氧树脂和水泥灌浆时，要保证浆液的高渗进和饱满度。
4.2.4 多序灌浆控制
在当时多序灌浆时，要综合考虑多序钻孔进行孔位、孔深的布置；要注意多工序间的时间间隔，待初序材料凝胶后，方可进行下序材料的灌浆。
4.3 运行效果
我单位于2010年10月对洛泽河水电站引水隧洞进行了裂缝修复，经过3年的运行，效果良好，未发现裂缝开裂、渗漏、修补材料脱落等现象。
5、结语
由于设计、施工不当及使用过程的超荷载和自然使用，导致混凝土裂缝的产生。它不仅降低建筑物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，甚至影响建筑物的结构和使用功能。因此要对混凝土裂缝进行详细的普查和分类，分析其产生原因；针对不同类型的裂缝，采用不同的材料和方法进行修复。实践证明，选用适当的材料、结合科学的技术方案对混凝土裂缝进行修复，完全可以达到恢复其功能，消除安全隐患的目标。
参考文献：
[1]紫坪铺工程泄洪排沙洞抗高速水流冲磨蚀修补及震后修复，水利科技与经济[J]，2011年10期；
[2]混凝土裂缝的分析及综合处理措施，价值工程[J]，2011年第19期；
[3]水工混凝土结构裂纹修补加固材料的研究进展，材料导报[J]，2012年07期。