CN114396022A

CN114396022A - 一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法

Info

Publication number: CN114396022A
Application number: CN202210018779.4A
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 李政; 王天龙; 程其芬; 黎照; 孙涛; 郭建祥; 陈子悦; 宋瑞; 孙荣琪; 蔡显灿; 莫承林
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2022-01-09
Filing date: 2022-01-09
Publication date: 2022-04-26

Abstract

一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，包括如下步骤：Step1：使用超声波对混凝土大坝裂缝进行检测，确定需要修补的裂缝的具体位置、大小和走向；Step2：清理修补施工工作面，凿除大坝混凝土表面析出物；Step3：依据裂缝的具体位置、大小和走向，确定好注浆孔的数目、位置、深度、直径和间距，使用钻机钻取注浆孔；Step4：在钻好的注浆孔上埋置注浆嘴，并插入注浆管，并在工作面外安置好电源，放置可调控磁力大小的移动式电磁铁；Step5：将磁性砂浆置入注浆机中，使用注浆机将磁性砂浆通过注浆管依次注入注浆嘴中；本发明用于解决现有裂缝修补方法中砂浆可能会因为水流或者重力等原因并不能够很好地增大裂缝中的砂浆填充率的问题。

Description

一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法

技术领域

本发明涉及大坝缺陷除险加固技术领域，尤其涉及一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法。

背景技术

中国大坝水库总量世界第一，截至2017年底，中国大坝工程学会提供的数据表明，中国现有大坝98000余座。然而，根据中国大坝工程学会统计，由于中国的大坝大多设计年代久远，老化问题严重，接近一半的大坝存在安全隐患，大中型病险水库总量更是达到了1200多座。大坝一旦决堤，会导致房屋、田地、工业设施、铁道等被冲毁，给国民经济造成巨大的影响。

大坝裂缝，作为大坝最常见的一种缺陷病害，是大坝垮坝的最大安全隐患。受水流环境、材料、温度、收缩等影响，大坝难免产生大大小小的裂缝，导致内部钢筋锈蚀，降低结构耐久性，进而影响结构的使用寿命。如果不及时地处理裂缝，极大可能会加剧发展。当裂缝的宽度超过了一定的限值就成了有害裂缝，向坝体内部延伸，由小积大，量变引起质变，必然会对大坝造成更大的损害，甚至可能导致大坝决堤，冲倒大坝周围的房屋，毁坏大坝周围的农田，对大坝周围的居民造成安全隐忧。因此，对大坝裂缝缺陷进行检测和修补是十分必要的，对于进行科学的防治大坝灾害具有十分深远的意义。

现有对表面裂缝的解决方法多为表面涂抹法、凿槽嵌补法、喷浆修补法，对深部裂缝的解决方法多为水溶性聚氨酯灌浆法，以及一些碳纤维加固、粘钢加固、预应力锚固、扩大结构尺寸、排水减压等方法，结合经济性推广的考虑，对于一些贯穿裂缝和立面裂缝，传统裂缝修补方法中砂浆可能会因为水流或者重力等原因并不能够很好地增大裂缝中的砂浆填充率，亟需解决。

发明内容

本发明要接近的技术问题是提供一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，用于解决现有裂缝修补方法中砂浆可能会因为水流或者重力等原因并不能够很好地增大裂缝中的砂浆填充率的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，包括如下步骤：

Step1：使用超声波对混凝土大坝裂缝进行检测，确定需要修补的裂缝的具体位置、大小和走向；

Step2：清理修补施工工作面，凿除大坝混凝土表面析出物；

Step3：依据裂缝的具体位置、大小和走向，确定好注浆孔的数目、位置、深度、直径和间距，使用钻机钻取注浆孔；

Step4：在钻好的注浆孔上埋置注浆嘴，并插入注浆管，并在工作面外安置好电源，放置可调控磁力大小的移动式电磁铁；

Step5：将磁性砂浆置入注浆机中，使用注浆机将磁性砂浆通过注浆管依次注入注浆嘴中，同时开启移动式电磁铁，调控电磁铁的磁力大小，对磁性砂浆进行诱导，使磁性砂浆在大坝裂缝中流动，使之充填整个裂缝区域；

Step6：待浆液固化后，拆除注浆管，采用环氧胶泥对注浆孔进行修补、封口处理。

本发明的有益效果为：

1、利用磁性物质引导磁性砂浆定向流动，能够让修补砂浆有效贴附填满大坝裂缝，极大提高了修补裂缝时裂缝的填充率和填充精确度。

2、磁性砂浆内部可添加多种材料能有效提高裂缝修补后结构的耐久性。

3、磁力诱导能够有效阻碍混凝土内部钢筋锈蚀，提高结构耐久性，进而保证结构的使用寿命。

4、磁力诱导能够通过改变磁场，使混凝土中的气泡溢出，达到代替振动台的效果，相较于一般的混凝土振动台，具有能任意控制溢出气泡路径、环保无污染等优点。

5、通过磁性诱导物的选择和放置处理能够适用于不同环境下的大坝修补情况，适用性强。

6、相较于其他裂缝修补技术，本方法材料简单易得，施工工序简单便捷，可移动式电磁铁可拆卸，可操作性性强，成本低，推广性强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明关于带有电磁铁的中空锚杆吸附磁性砂浆的结构示意图，

图3为本发明中向裂缝中喷射磁性钢片时的结构示意图。

图中：电源1、移动式电磁铁2、裂缝3、注浆孔4、注浆机5、注浆管6、防渗条带7、磁性砂浆8、大坝9、圆柱电磁铁10、中空锚杆11、磁性钢片12。

具体实施方式

如图1到3所示，一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，包括如下步骤：

Step1：使用超声波对混凝土大坝裂缝进行检测，确定需要修补的裂缝3的具体位置、大小和走向；

Step2：清理修补施工工作面，凿除大坝9混凝土表面析出物，使用磨光机对裂缝3进行打磨，使用小型工业吸尘器对裂缝3进行清理，确保修补区域干净无碍；

Step3：依据裂缝3的具体位置、大小和走向，确定好注浆孔4的数目、位置、深度、直径和间距，在修补施工工作面相应位置布置好预钻注浆孔的位置，保证孔位偏差不超过3cm，钻杆插入角度误差不超过1°，并安放钻机在预钻注浆孔位置，调整钻杆钻入角度，然后固定钻机开始进行钻孔施工，施工过程中，每钻进一注浆孔，检查一段，及时纠偏；

注浆孔的孔距离根据裂缝3宽度而异，一般为0.2m-0.3m，缝细则小，缝宽则大；孔径φ一般为14mm，钻孔角度宜＞60°，钻孔深度需距工作面表面20cm以上，同时确保钻孔穿过裂缝3，相关参数视工程具体设计要求而定；

Step4：在钻好的注浆孔上埋置注浆嘴，并插入注浆管6，清水清洗注浆管6，防止注浆管6堵塞，在埋设的注浆嘴周围贴附防渗条带7，并在防渗条带7周围涂抹防水砂浆，防止水渗出，并在工作面外安置好电源，放置可调控磁力大小的移动式电磁铁2；

Step5：将磁性砂浆8置入注浆机5中，使用注浆机5将磁性砂浆8通过注浆管6依次注入注浆嘴中，同时开启移动式电磁铁2，调控电磁铁的磁力大小，对磁性砂浆8进行诱导，使磁性砂浆在大坝裂缝中流动，使之充填整个裂缝3区域。注浆采用逐一单孔注浆，当注浆嘴处出浆且出浆浓度与进浆浓度相当时，即可结束该孔的注浆，用孔盖封堵该处注浆嘴，并换下一注浆嘴继续注浆，并根据工作面环境，以及裂缝3的种类、大小等情况分情况进行处理，以提高砂浆的填充率，注浆即将完成时，要控制注浆压力和注浆流量，防止压力过大破坏工作面。

注浆机5对于垂直裂缝3或斜向倾斜裂缝3的注浆应自下而上进行；水平裂缝3的注浆应自一端向另一端进行；平面裂缝3选择向两端依次进行注浆；注浆时采用逐一单孔注浆，当下注浆嘴处出浆且出浆量与进浆量相当时，即可结束该孔的注浆，换下一注浆嘴继续注浆。

Step6：待浆液固化后，拆除注浆管6，采用环氧胶泥对注浆孔进行修补、封口处理，保证不溢浆、不跑浆。

Step7：取走防渗时的贴附的防渗条带7；

Step8：使用超声波对修补后的裂缝3进行后期检测，以检验效果。

磁性砂浆8是由水泥砂浆、永磁粉末或永磁合金、矿物掺合料、高效减水剂和钢纤维混合而成。其中的永磁粉末为镍钴粉末或者磁铁粉，加入的矿物掺合料可以改善颗粒级配、提高水泥砂浆的强度、改善砂浆的粘聚性和流动性。钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝3的扩展及宏观裂缝3的形成，显著地改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，增强延性。

磁性砂浆8是由环氧树脂乳液、固化剂、水泥、水、微米级铁粉和分散剂混合而成。其比例为：环氧树脂乳液50g，固化剂42.5g，水泥400g，水120g，微米级铁粉75g，分散剂1.5g。

如图3所示，在确定裂缝3具体位置后，需要向裂缝3中喷射钢钉、磁性钢片12或者磁性钢珠。

对于大坝9顶部的深度大于1m裂缝3，可在裂缝3修补外一侧放置磁力可调的电磁铁，同时使用射钉枪向裂缝3喷射钢钉，从而扩大磁场影响范围，更有效地吸附砂浆，或向深裂缝3注入一部分磁性砂浆8，待砂浆凝固后将砂浆凝固体作为磁性影响物从而扩大磁场影响范围，进而更有效地吸附砂浆。

对于大坝9顶部的狭长的裂缝3可在裂缝3处放置磁性钢片12，利用磁性钢片12扩大磁感线范围以吸附更多砂浆，提高砂浆填充率，增大磁性砂浆8的吸附范围。

对于大坝9墙体或大坝9顶部的未贯穿裂缝3可采用射钉枪喷射钢钉，将钢钉作为小型锚杆来提高水工结构物的抗拔力，并吸附砂浆，有效提高砂浆填充率；

在进行Step4时，向部分注浆孔内插入中空锚杆11，向中空锚杆11内放入圆柱电磁铁8，圆柱电磁铁8通过导线与外部可调电源连接，通过外部可调电源调节电磁铁磁场大小，逐步增大电流磁场强度，在塑料注浆管中注入磁性砂浆8，在磁力作用下，汇聚在中空锚杆11周边。

Claims

1.一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1：使用超声波对混凝土大坝裂缝进行检测，确定需要修补的裂缝（3）的具体位置、大小和走向；

Step2：清理修补施工工作面，凿除大坝（9）混凝土表面析出物；

Step3：依据裂缝（3）的具体位置、大小和走向，确定好注浆孔的数目、位置、深度、直径和间距，使用钻机钻取注浆孔；

Step4：在钻好的注浆孔（4）上埋置注浆嘴，并插入注浆管（6），放置可调控磁力大小的移动式电磁铁（2）；

Step5：将磁性砂浆（8）置入注浆机（5）中，使用注浆机（5）将磁性砂浆（8）通过注浆管（6）依次注入注浆嘴中，同时开启移动式电磁铁（2），调控电磁铁的磁力大小，对磁性砂浆（8）进行诱导，使磁性砂浆（8）在大坝裂缝中流动，使之充填整个裂缝（3）区域；

Step6：待浆液固化后，拆除注浆管（6），采用环氧胶泥对注浆孔（4）进行修补、封口处理。

2.根据权利要求1所述的一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，其特征在于，磁性砂浆（8）是由水泥砂浆、永磁粉末或永磁合金、矿物掺合料、高效减水剂和钢纤维混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，其特征在于，磁性砂浆（8）是由环氧树脂乳液、固化剂、水泥、水、微米级铁粉和分散剂混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，其特征在于：在确定裂缝（3）具体位置后，需要向裂缝（3）中喷射钢钉、磁性钢片（12）或者磁性钢珠。

5.根据权利要求1所述的一种利用磁性砂浆修补大坝裂缝缺陷的方法，其特征在于：在进行Step4时，向部分注浆孔内插入中空锚杆（11），向中空锚杆（11）内放入圆柱电磁铁（10），利用中空锚杆中的圆柱电磁铁（10）将磁性砂浆（8）吸引到中空锚杆（11）周边。