总第２６１期 ２０１３年第６期 交通科技 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２６１ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１３ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 船闸混凝土裂缝处理施工技术 孔繁龙 （扬州市航道管理处扬州 ２２５００３） 摘要分析了船闸混凝土裂缝的原因，提出了混凝土裂缝观测方法，对裂缝进行科学分类，并结 合工程实践，提出了船闸常见裂缝的处理方法及相关裂缝处理工程实例、修补工艺等。 关键词 裂缝原因 裂缝分类 处理方法 船闸工程混凝土结构，如船闸廊道和闸室等， 在施工过程中易出现裂缝，这些裂缝的存在加速 了混凝土的老化，并加剧钢筋的锈蚀，降低了混凝 土结构物的刚度和整体性，缩短了结构物的寿命； 严重的裂缝还会产生大量的漏水，并引起其他病 害的发生、发展（如渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻融破 坏的扩展及混凝土碳化、钢筋锈蚀等），这些病害 与裂缝形成了恶性循环，使船闸的耐久性受到严 重影响［１］。随着工程运行年限的增加，船闸混凝 土老化病害问题会日益突出。混凝土的裂缝成因 及其处理技术问题已经成为近年来国内外水运工 程广泛关注的研究课题。以下结合工程实例，就 船闸混凝土裂缝的类型、常见裂缝的处理方法进 行探讨。 １裂缝类型 （１）根据混凝土裂缝发生深度不同，裂缝可 分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。 收稿日期：２０１３－０７—２０ 制裂缝开展宽度。 （２）若通过实施先浇体和改进型后浇带的组 合使用，廊道墙身整体收缩会大幅减少，并在关键 位置释放混凝土的收缩应力，预计可从根本上解 决廊道侧墙裂缝质量通病问题。尤其随着对船闸 参考文献 Ｅｌｉ ＧＢ／Ｔ ５０４７６混凝土结构耐久性设计规范［ｓ］．北 京：人民交通出版社，２００８． 耐久性的重视，混凝土标号提高后，水化热更多， 收缩更大，就更突显先浇体的作用。改进型后浇 带兼顾了后期抗裂作用。 ［２］陈红旗．闸室墙头混凝土裂缝的成因及治理措施 ［Ｊ］．交通科技，２０１２（６）：４８—５１． Ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｒａｃｋｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ Ｌｏｃｋ Ｈｅａｄｓ Ｃｏｒｒｉｄｏｒｓ Ｃｈｅｎ Ｈｏｎｇｑｉ （Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｒｉａｎｇｌｅ ｇａｔｅ— ｌｏｃｋ ｈｅａｄ Ｃｏｒｒｉｄｏｒｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｄ ｃｏｒｒｉｄｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈｉｑｉａｏ ｔｈｉｒｄ—ｌｉｎｅ ｓｈｉｐ ｌｏｃｋ ｐｒｏｊ ｅｃｔ ａｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｈｅｒｅ．Ｐｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ—ｐｏｕｒｅｄ—ｂｌｏｃｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｅ—ｐｏｕｒｅｄ—ｂｅｎｄ， ｃｏｒｒｉｄｏｒ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐｌｏｃｋ；ｃｏｒｒｉｄｏｒ；ｃｒａｃｋ；ｆｉｒｓｔ—ｐｏｕｒｅｄ—ｂｌｏｃｋ；ｌａｔｅ～ｐｏｕｒｅｄ ｂｅｎｄ ２０１３年第６期 孔繁龙：船闸混凝土裂缝处理施工技术 １２９ （２）按混凝土裂缝活动性质不同，裂缝可分 为死缝（指裂缝的宽度基本不变的裂缝，如塑性裂 缝、基础已稳定的沉降缝及施工冷缝等）、活缝（也 称“活动缝”，是指裂缝的宽度会随着环境的变化 而变化的裂缝，如温度缝、基础尚未稳定的沉降缝 等）、增长缝。 （３）按成因不同，裂缝可分为温度裂缝、碱骨 料反应裂缝、钢锈裂缝、干缩裂缝、超载裂缝和地 基不均匀沉陷裂缝等。 （４）按宽度不同，裂缝可分为微观裂缝和 宏观裂缝（指肉眼可见的、缝宽大于０．０２ ｍｍ的 裂缝）。 对于“活动缝”，要求选用柔性材料进行防水 和封闭处理，以适应裂缝宽的变化；对于“死缝”， 则可选用刚性材料进行防水和补强处理。 ２混凝土裂缝的处理 ２．１工艺要求 裂缝修补应严格控制施工质量才能达到预期 的修补效果。为此，在裂缝修补工艺上必须做到： 对修补部位进行全面凿毛处理，用风清理或用水 多次清洗除去表面附着物；聚合物砂浆施工严格 按配合比进行，最好固定配料人员减少人为误差， 控制原材料的质量，尤其是砂子的含泥量；施工过 程中，尽量避免带水作业；钢筋绑扎牢固，确保保 护层厚度；施工温度在５～３０℃；按时做好混凝 土的养护工作，确保混凝土的强度发展良好。 ２．２修补时机 裂缝修补一般宜在低水头或地下水位较低时 进行，且要在适宜于修补材料凝固的温度或干燥 条件下进行。对于受气温影响的裂缝，宜在１年 中的低温季节、裂缝宽度中等偏大的情况下修补， 以避免在混凝土收缩裂缝变小时，材料对裂缝尖 端产生劈裂作用。对不受气温影响的裂缝，宜在 裂缝稳定的情况下修补。 ２．３裂缝的处理方法 应根据裂缝的特征、产生的原因、发展的趋 势、对结构性能的影响程度，采用不同的方法对其 进行处理，以达到事半功倍的目的。国内外修补裂 缝的方法很多，船闸裂缝的处理方法可归纳为表面 处理法、填充法、灌浆法和结构补强法４种 。］。 ２．３．１表面处理法 这是一种在微细裂缝（一般宽度小于０．２ ａｒｍ）的表面上涂膜，修补混凝土微细裂缝的修补 方法，分涂抹、粘贴和喷浆３种方法。 （１）涂抹法。所谓“涂”就是指在裂缝表面涂 刷合成高分子防水涂料，这种涂料是以合成橡胶 或合成树脂为主要成膜物质，具有理想的防水抗 渗效果。常用的合成分子防水涂料有聚氨酯、环 氧防水涂料等。聚氨酯防水涂料是一种通用的涂 膜防水材料，其特点和性能不再赘述。 涂抹法适用于修补深度未达到钢筋表面难以 灌入的发丝裂缝。施工时，首先将裂缝附近的混 凝土凿毛，清除表面的附着物和松动颗粒，并使之 充分干燥，用修补材料涂抹于混凝土表面。涂抹 材料要求具有水密性和耐久性，其变形性能应与 被修补的混凝土变形性能相近。常用的材料有水 泥砂浆（水泥：砂浆一１：１的干硬性水泥砂浆）、 环氧砂浆、丙烯酸砂浆、防水快凝砂浆等。 （２）粘贴法。适用于大面积漏水的防渗堵漏 部位的混凝土面上，达到密封裂缝、塑料带及其他 粘贴在裂缝部位的混凝土面上，达到密封裂缝、防 渗堵漏的目的，如图１所示。该法常用的材料有 橡皮、玻璃丝、紫铜片、塑料带、高分子土工布等。 玻璃铺盖 图１粘贴法不惹图 （３）喷浆法。适用于混凝土建筑物表面的微 细裂缝（表面裂缝）。施工时，先把老混凝土面凿 毛并冲洗干净，保持湿润状态，再将钢丝牢固地绑 扎在钢筋骨架上，最后喷上混凝土（层厚一般 为８Ｏ～１００ ｍｍ，最小５０ ｒａｍ）。混凝土宜采用 ３２．５～４２．５ ｍｍ级普通硅酸盐水泥拌和，喷射压 力为０．１～０．３ ＭＰａ，湿润养护７ ｄ以上。该法 不用支护模板、施工难度小、工期短、造价低且抗 裂性能好，是一种简单易行的裂缝修补方法¨４］。 表面修补的缺点是修补工作无法深入到裂缝 内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。 ２．３．２填充法 填补法适用于修补对结构整体有影响、水平 面上较宽的裂缝或活缝，此法作业简单，费用低。 修补时，先沿裂缝凿１条“Ｕ”形或“Ｖ”形深槽 （见图２），冲洗干净后涂抹一层界面粘结剂或低 黏度基液，然后在槽内充填各种密封材料。充填 材料可用沥青密封膏、聚氨脂封膏、聚硫密封膏、 水溶性丙烯酸密封膏等。 １０ ｃｍ左右 １Ｏ ａｎ左右 料 填材料 图２填充法示意图 １３Ｏ 孔繁龙：船闸混凝土裂缝处理施工技术 ２０１３年第６期 某船闸主体临土面混凝土裂缝处理工程实例 如下： （１）施工方法 ①对于宽度不大于０．２ ｍｍ的裂纹处理。在 晾干的新鲜的混凝土面上，沿裂缝粘贴１０ ｃｍ宽 ＳＰＳ防水材料，然后在防水材料周边涂抹一层封 闭沥青。 ②对于宽度大于０．２ ｍｍ的裂缝处理。在裂 缝处骑缝开“Ｖ”形槽，表面宽度３～４ ｃｍ，深度约 ２ ｃｍ。如图３所示。 图３“ｖ”形槽不意图 用清水将新开“Ｖ”形槽冲洗干净，晾干。 涂刷环氧树脂浆液，再用环氧树脂砂浆将 “Ｖ”形槽填满，压实，抹光。干燥后在表面粘贴１０ ｃｍ宽ＳＰＳ防水材料，后在防水材料周边涂抹一 层封闭沥青。 （２）材料配比 ①环氧树脂砂浆。Ｅ一４４（６１０１号）环氧树脂： １００；乙二胺：８～１０；邻苯二甲酸二丁酯：８～１０； 普通水泥：１００～２００；砂（２．５ｍｍ以下）：２００；砂 （０．６ｍｍ以下）：ｌＯ０。 ②环氧树脂浆液。Ｅ一４４（６１０１号）环氧树脂： １００；乙二胺：６～８；邻苯二甲酸二丁酯：１Ｏ；二甲 苯：３０￣４０；环氧氯丙烷：２０。 以上比例均为重量比例，前者材料混合后，用抹 刀拌和；后者混合后，用搅棒和毛刷搅拌均匀即可。 （３）安全注意事项 环氧树脂砂浆及环氧树脂浆液固化较快，随 用随拌。各化工材料按照使用说明进行存放，存 放地配备高效灭火器，对化工材料的购领、运输、 保管、发放、使用、退还等环节进行严格管理。现 场搅拌施工严禁烟火。部缝需要登高进行修 补，高空作业严格按照规范规程进行施工。 ２．３．３灌浆法 此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可 适用，处理效果好。主要用于深层及贯穿裂缝的 修补。裂缝灌浆有水泥灌浆和化学灌浆２种，修 补时应按裂缝的性质、宽度及其施工条件等情况 选定。大体积混凝土裂缝或较宽的裂缝（宽度大 于０．３ ｍｍ）宜采用水泥灌浆；一般混凝土结构裂 缝或较细裂缝（宽度小于０．３ ｍｍ）可采用化学灌 浆。此外，渗漏比较严重的裂缝及伸缩缝采用化 学灌浆。化学灌浆常用的灌浆材料是环氧树脂、 水溶性聚氨脂、甲基丙烯酸脂、聚酯树脂、丙烯酰 氨等。 水溶性聚氨酯化灌桨材料具有良好的亲水 性，遇水可分散、乳化进而凝固，适用于潮湿或带 水部位的防渗堵处理。水溶性聚氨酯的固结是一 种弹性体，伸长率达３００ ，而且遇水会膨胀，其 体积膨胀率达２７３ ，具有弹性止水和以水止水 的双重功能，尤其适用于变形缝的处理。 灌浆修补工艺为：钻孔一清洗孑Ｌ壁一嵌缝止 浆一压水（压气）检查一配制浆液一灌浆一冲洗管 路一封孔。灌浆方法有双液法和单液法２种，对 较宽裂缝，需用较短凝结时间的浆液，宜用双液 法；对细微裂缝，需用较长凝结时间的浆液，宜用 单液法灌注。垂直裂缝灌浆一般从下往上灌注， 水平裂缝可从一端向另一端或中间向两边灌注， 以便排除裂缝中的空气和水分。灌浆时间宜安排 在年最低气温季节。灌浆压力不宜过大，一般为 ０．２～０．６ ＭＰａ。 某船闸裂缝处理工程实例： （１）修补材料及使用设备。使用ＣＤ一１６９ （Ｉ型）修补材料，按单组份设计，这是一种高压型 油溶液聚氨酯灌浆材料。其特点：反应速度快，包 水量大，止漏效果好；生成的固结体具有较强的耐 磨、耐碱、耐海水 ｔｉ；浆液与水反应，形成不透水的 固结体，可用于封堵强烈的涌水和阻止地基中的 流水；浆液生成固体物质的同时释放气体，浆液借 助气体的压力可进一步压进疏松的空隙中，使裂 缝能完全被浆液充填密实。 浆体压力灌注使用苏州创得ＣＤ－９１８型高压 注浆机及各种型号高压止水针头等设备，灌浆孔 直径为１０ ｍｍ，该机最大瞬间压力可达到１ ０００ ｋｇ，灌注时务必考虑止水针头耐压程度，降低危 险性。材料技术指标见表１。 表１修补材料技术指标表 ２０１３年第６期 孔繁龙：船闸混凝土裂缝处理施工技术 １３１ （２）灌浆处理方法。修补前清理裂缝，用磨 光机打磨表面水泥砂浆及混凝土渣子。具体操作 步骤：①布孔：根据缝的宽度不同，自裂缝起点至 力的补强加固，分为缝合锚固和预应力锚固２种。 缝合锚固是以钢锚栓沿混凝土裂缝隔一定距离将 裂缝锚紧，以裂缝进一步扩展，改善结构的承 载力；预应力锚固是沿与裂缝相垂直的方向预先 钻孔、配制锚杆或锚索，然后拉紧锚杆或锚索使其 终点（裂缝交叉点也要钻孑Ｌ）骑缝钻孔并埋设高压 止水针头，斜钻孔穿过缝面，一般孔距０．２～０．５ ｍ（缝宽较大时取低值，反之取大值）；②埋嘴封 缝：埋人灌浆嘴，用快干水泥埋嘴封缝；③灌浆：根 据缝的长度及宽度确定灌浆量，灌浆插入钻孔里， 然后用扳手旋紧灌嘴，灌浆由下往上、由左往右， 左右交替进行，自最低的注浆嘴以２～４ ＭＰａ的 压力注浆，待自注浆嘴往上５ ｃｍ左右出浆或上一 级注浆嘴出浆后予以转入下一注浆嘴，依次进行 直至顶端嘴出浆后在回到第一个灌口再灌一次； 产生预应力，从而将混凝土裂缝压紧，达到使裂缝 宽度减小或闭合的目的，预应力还可增加结构物 的承载能力及刚度。锚固法的施工难度较大，除 采用其他裂缝处理法仍不能满足结构受力需要的 重要受力部位的裂缝外，一般不宜轻易采用锚固 修补方案。 ３ 结语 ④浆液固化后去除灌浆嘴，用快干水泥封闭；⑤清 除表面流浆，表面打磨，采用黑白水泥（１：１～１： １．５）掺胶，使表面颜色趋近于混凝土原色。 （３）表面封缝处理。采用环氧树脂浆液涂刷 ３遍，宽度４ ｃｍ，后用调配的内掺建筑用胶的一定 比例的黑白水泥进行外观修补，以使与混凝土颜 色基本一致。 本文所述的４种混凝土裂缝处理方法为船闸 混凝土裂缝处理、修补的常用方法。在工程实践 中，可根据工程具体情况选用合适的混凝土裂缝 修补方法。此外，混凝土裂缝修补除了恢复防水 性、耐久性及结构安全的目的外，也有从美观角度 出发提高混凝土观感质量而进行的修补。在满足 修补目的的前提下，还须结合考虑修补方案的经 济性，明确修补范围及修补规模。 参考文献 （４）注意事项。作业人员在施工时须佩戴必 要的防护工具，如口罩及手套和眼镜；灌浆过程要 连续；避免堵水液喷入眼内，万一喷到，立即用清 水冲洗；施工场所必须通风，并注意用电安全。 ２．３．４结构补强法 Ｅｌｉ孔繁龙．船闸混凝土结构裂缝防治综合技术［Ｊ］．水 运工程，２０１３（３）：１５８—１６３． 因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导 致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响 结构强度的可采取结构补强法。包括断面补强 法、锚固补强法、预应力法等。这里侧重介绍锚固 修补法。 ［２］徐有刚，顾祥林．混凝土结构工程裂缝的判断与处 理［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０． ［３］ 张雄．混凝土结构裂缝防治技术［Ｍ］．北京：化学 工业出版社，２００６． ［４］胡智农．喷射硅粉混凝土（砂浆）在船闸修补中的应 用［Ｊ］．水利水运工程学报．２００５（３）：５０—５３． 锚固修补多应用于恢复混凝土结构物承载能 Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｒａｃｋ ｉｎ Ｓｈｉｐ Ｌｏｃｋｓ Ｋｏｎｇ Ｆａｎｌｏｎｇ （Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｓｈｉｐ ｌｏｃｋｓ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａ— ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ．Ｃｏｍ— ｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｏｍｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｐａｉ— ｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ；ｃｒａｃｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ
