施工裂缝灌注胶在桥梁加固中的应用

祝亦霖朱天顺王玲骆彬王华福祝丰胡俊(武汉大筑建筑科技有限公司430014)[提要]大筑低温施工灌缝胶能在-5℃~10℃条件下，粘度达到80~150mpa.s，施工操作时间大于40min，能注入宽度为0.1mm的混凝土细微裂缝中，胶的安全性能指标达到了国家规范要求。冬季时间在长江x桥箱梁混凝土裂缝灌注胶修补中应用6200kg，取得了较好的效果。[Abstract]Intemperatureof-5℃~10℃,theviscosityofDazhuinfusingsyruptocracksadhesiveisonly80~150mPa.s,theconstructionoperatingtimeisover40min,anditcanpourintotheconcreteslightcracksof0.1mmwidth,anditssecurityperformancetargethasmetthenationalstandardrequirements.Inwinter,thisadhesivehasbeenappliedinpatchingconcretecracksofboxgirderintheYangtzeRiverbridge,andtheamountusedhadachieved6200kg,andhaveobtainedabettereffect.[关键词]-5℃~10℃低温施工混凝土裂缝裂缝灌注胶低温低粘度固化剂[Keywords]constructinlowtemperatureof-5℃~10℃concretecracksinfusingsyruptocracksadhesivelowtemperaturelowviscosityfirmingagent本文资料来源网络，纯属技术交流；如有任何问题，可与本站联系！一、工程概况长江x桥，由于车辆严重超负荷运行(据统计，已超过设计流量的3倍！)，大桥呈现出二大“病状”：(1)梁体产生大量细微裂缝；(2)梁体跨中下挠(最大下弯处达到300mm)；导致结构刚度下降，而且裂缝和下挠在继续扩展。因此必须进行根本意义上的加固维护。本次桥梁加固的方法是：1、箱体内外混凝土用裂缝灌注胶(以下简称：裂缝胶)控制裂缝的扩展；2、箱体内增设钢桁架和体外预应力；3、箱体内外粘贴钢板和碳纤维布；4、修复外露和锈蚀的钢筋。本文仅简要介绍大筑裂缝胶在低温施工条件下的性能特点和在桥梁混凝土细微裂缝灌注胶加固中的施工技术和效果。二、裂缝状况、设计规定和对裂缝灌注胶的要求1、裂缝状况裂缝最小宽度为0.05mm，裂缝最大宽度为2.2mm，大部分裂缝宽度在0.05~0.1mm之间，裂缝深度一般在140~250mm，大部分为非贯穿性裂缝。2、设计规定(1)材料采用改性环氧树脂裂缝灌注胶；(2)裂缝处理方法：对于宽度小于0.1mm的混凝土表层细微裂缝，采用表面封闭法；对于宽度大于或等于0.1mm的裂缝，采用压力注胶法。(3)质量要求：首先对裂缝胶进行现场随机抽样检查，其各项安全性能指标必须达到国家规范《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)的指标；第二，在灌注了裂缝胶的裂缝处，钻取芯样进行检测，要求裂缝胶必须注满于裂缝中，并且对芯样采用劈裂抗拉强度检测，要求其破坏发生在混凝土内部(即内聚破坏)，而不是在原有裂缝上。3、对裂缝胶的要求本次桥梁体裂缝的注胶加固修补施工，有以下三个特点：(1)裂缝分布面广和长，宽度大部分在0.1mm左右，深度大部分为150~200mm，而且是不贯穿性裂缝；(2)裂缝胶由武汉大筑建筑科技有限公司独家供应，施工单位共为6家，各家施工工艺和方法有所不同；(3)施工时间为冬季，当时的室外温度为-5℃~10℃，处于低温施工期间。根据上述三个特点，裂缝胶应满足以下几项要求：①在低温环境下的粘度要低；②适用时间在40~60min；③低温下10d内能够固化；④必须满足国家规范指标和设计规定。三、裂缝胶的选用本文资料来源网络，纯属技术交流；如有任何问题，可与本站联系！大筑低温固化裂缝灌注胶主要由混合型环氧树脂，活性稀释剂、增韧剂、偶联剂、表面活性剂和改性胺固化剂等多种原料组成。由于低温状况下(10℃以下)，双酚A型环氧树脂和某些固化剂的粘度明显增大，不能满足要求，因此我们选用了合理的原材料并进行改性，通过配比试验，较好地解决了这一技术难题。1、材料的选用与改进(1)环氧树脂的选用与改性。在通常的工程实践中，为了降低双酚A型环氧树脂的粘度，常常在体系中加入稀释剂改善其工艺性能，但稀释剂的加入在一定程度上降低了固化产物的机械性能和热性能，加入量超过20%，则达不到国家规范的指标。我们选择了低粘度的氢化双酚A型环氧树脂，该产品在20℃时粘度为1000~4000MPa.s，是E-51型环氧树脂粘度的1/3左右(在10~-5℃时，仅为1/5)，耐湿热老化性能好，而且适用时间较长。双酚A型环氧树脂与氢化双酚A型环氧树脂进行物理共混改性，明显降低了环氧树脂的粘度，即满足了施工的要求，也达到了国家规范的指标。氢化双酚A型环氧树脂对双酚A型环氧树脂的稀释作用相当明显，在共混树脂体系中，氢化双酚A型环氧树脂的质量分数只需达到20%左右，则混合树脂体系的粘度可下降到双酚A型环氧树脂粘度的1/2左右，同时通过调整氢化双酚A型环氧树脂的质量体系，可以制备出不同粘度的共混环氧树脂体系。实验证明，氢化双酚A型和双酚A型环氧树脂的共混产生的效应，不仅提高了环氧树脂的工艺性能，同时在共混体系中，氢化双酚A的低空间位阻和双酚A的异丙撑基因高空间位阻的复合，可使固化产物的交联密度提高，固化物本身的密度也能提高。这表现在宏观性能上，将会使共混环氧树脂固化物获得较好的力学性能和较低的吸水率。见表1：不同氢化双酚A环氧树脂质量分数对固化物力学性能及影响。不同氢化双酚A环氧树脂质量分数对固化物性能的影响表1ω(氢化双酚A环氧树脂)%拉伸强度MPa弯曲强度MPa吸水率%045.91050.452057.61200.344063.21510.33本文资料来源网络，纯属技术交流；如有任何问题，可与本站联系！6064.01600.398055.61170.3910051.4101表中的数据说明，氢化双酚A型和双酚A型环氧树脂共混改性很好的改善了通用型环氧树脂固化物的综合性能，当氢化双酚A的质量分数在40%~60%时，其共混的复合效应最佳，拉伸强度、弯曲强度和吸水率均达到了最佳值。(2)固化剂的选用。一般固化剂在常温下粘度较小，但到了低温环境下，粘度就会增大，并且难以固化。我们通过多次试验，将IPDA脂环族多胺固化剂改性，再和自制的超低温固化剂混配，生产出一种在低温下粘度低、性能好的固化剂，该固化剂20℃时粘度为28MPa.s，在-5℃时的粘度为40MPa.s，且柔韧性好，操作时间长，在-5℃~10℃温度下能很好的固化。(3)选择合适的稀释剂在通常的工程实践中，为了降低树脂的粘度，常常在体系中加入稀释剂，改善其工艺性能。稀释剂又分为非活性稀释剂和活性稀释剂。非活性稀释剂粘度低，稀释效果好，但由于其不参与反应，造成物理力学性能下降，固化物收缩大，所以不宜选用。有些混合型非活性稀释剂虽然具有较好的特性，但由于刺激性气味过大，挥发性过大，也不适于在封闭的箱体中应用。通过试验，我们配制了一种混合型活性稀释剂，这种稀释剂能参与固化反应，无溶剂挥发，添加量在20~25%之间，可使裂缝胶有很好的渗透性、浸润性和较高的强度。(4)T表面活性剂的加入要使裂缝胶很好的灌注于混凝土细微裂缝中，就要在配方设计中考虑到最大限度地提高裂缝胶的浸透性，也就是最大限度地降低裂缝胶的表面张力，或界面张力，增加裂缝胶的可灌性。为此我们选择了T表面活性剂，它能显著地降低裂缝胶的表面张力，使渗透快速均匀，润湿性良好。T表面活性剂在反应后期参入反应，与环氧树脂交联在一起，不会引起固化物的性能下降。2、大筑低温固化裂缝胶的组成与配比大筑低温固化裂缝胶是双组分、无溶剂、低粘度的改性环氧树脂胶粘剂，甲组分为淡黄色透明液体，乙组分为棕红色透明液体。甲、乙组分配制比例为3：1(重量比)，混合后比重为1.05~1.1g/cm3。组成与配方：表2本文资料来源网络，纯属技术交流；如有任何问题，可与本站联系！大筑低温固化裂缝灌注胶组成(重量比)表2甲组份乙组份E-51环氧树脂100602固化剂(自制)100氢化双酚A型环氧树脂(进口)50~80DZ-3低温固化剂(自制)20~30IPDA改性固化剂40增韧性(混合型)10~15硅烷偶联剂(环氧树脂用量的1~3%)活性稀释剂(混合型)15~20促进剂1~3T表面活性剂0.5~1四、低温裂缝胶的施工要点1、施工工序2、施工要点(1)裂缝及周边用金刚石磨片打磨，去除混凝土浮浆和污垢，然后用钢丝轮清除裂缝表面的灰层和砂粒。(2)沿裂缝间隔150~200mm粘贴注胶嘴，注意检查注胶嘴的孔是否对准裂缝。(3)用封缝胶封闭裂缝，封闭要严实，以免漏胶。(4)待封缝胶固化达到一定强度后，在封缝处和注胶嘴周边涂刷洗洁剂稀释液，用空压机向裂缝表面清理和打磨粘贴注胶嘴封闭裂缝闭气试验安装多头注胶器配制低温裂缝胶灌注裂缝胶检查漏胶情况，及时进行堵漏处理本文资料来源网络，纯属技术交流；如有任何问题，可与本站联系！注胶嘴注气，气流应该从相邻的注胶嘴出来，否则说明这段裂缝不通，或者这短裂缝是贯穿性裂缝，此时应检查裂缝对应的另一面是否有裂缝(如果有，应先进行封闭处理)；如果封缝处和注胶嘴周边有较大气泡，视为漏气(封缝周边的混凝土有细小气泡属正常现象)，应把漏气处重新处理干燥，然后用封缝胶修补。(5)闭气试验合格后，根据现场环境温度和施工条件，按比例调配胶液，每次调配不宜过多(3~5kg左右)，搅拌均匀后应立即使用，配好的胶液需在60min内用完，如果发现胶液大量放热应立即倒掉，以免胶液凝胶堵塞裂缝和设备。(6)用压力注胶泵将胶压入多头注胶器(该注胶器可同时安装6个注胶软管，胶可同时从这些软管中输出。每个注胶软管在进胶口处设有泵门开关)，通过注胶软管将胶由注胶嘴注入到混凝土裂缝中。从每条裂缝的第一个注胶嘴开始，待相临的注胶嘴出胶后，将注胶胶管的泵门关闭，再将后面的注胶软管泵门打开注胶，按以上方法循环压胶，直至完成。(7)当混凝土裂缝宽度太细(0.05~0.1mm)，而气温又很低时(0℃~-5℃)，注胶比较困难，此时可对压胶胶泵和胶预热(预热温度控制在20℃内)，并用碘钨灯加热混凝土结构体，使胶在灌注施工过程中粘度降低，更好地渗透入裂缝内。五、施工效果1、本工程在的裂缝注胶过程中多次采取了随机钻孔取芯的质量检测方法，检测结果发现，采用压力注胶泵注胶，胶能充分的渗透于混凝土细微裂缝内(0.05~0.1mm宽度裂缝)；对取出的芯进行劈裂抗拉强度检验，破坏均为内聚破坏。采用其他注胶方法，注入的胶有部分未能渗入0.05~0.1mm宽的细微裂缝中，劈裂抗拉强度检验，有部分破坏发生在原有裂缝处。其主要原因是：(1)压力不够;(2)注胶量不足;(3)当裂缝太细，温度又太低时，无法对胶体进行预热来降低粘度。2、本次混凝土裂缝注胶加固共用大筑低温固化裂缝胶6200kg，平均每米裂缝用胶0.2kg，在计算用胶量范围内。3、全部裂缝加固修补时间为35天，达到了预定施工计划安排。4、经设计、业主、监理的严格检查评定，桥裂缝注胶加固施工质量一次性验收合格，工程按时进入了下一道工序。5、安全性能检验结果：表3大筑低温固化裂缝灌注胶安全性能指标表3本文资料来源网络，纯属技术交流；如