压力注浆法修补混凝土裂缝材料试验研究

冯英杰(西北民族大学土木工程学院，甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室培育基地，甘肃 兰州 730124)

1 引言

裂缝是混凝土结构的常见病害，裂缝一旦出现便不可恢复，而裂缝的存在直接影响混凝土的耐久性，进而影响混凝土结构物的正常使用寿命。因此，裂缝修补成为工程界普遍关注的问题。目前，裂缝修补技术日渐成熟，修补材料的品种也越来越多。尽管对于混凝土裂缝修补的研究，国内外从材料、施工等方面已积累了一些试验数据。但从相关文献来看，对于我国西北地区干寒、超低温、强紫外线等复杂的环境条件下裂缝修补材料和修补技术的研究相对较少，尚需更多的试验和实践来确定经济有效、便于施工的工艺方法，对已经开裂的混凝土构筑物进行修复。

目前广泛使用的裂缝修补方法主要有：表面覆盖法、压力注浆法、嵌缝封堵法、碳纤维粘贴法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈法。如果将两种方法结合起来，然后对所用方法和材料进行改进，可修补不同程度的混凝土裂缝，适用于寒旱地区恶劣的环境条件。本文将表面覆盖法和压力注浆法结合[1]，对所用材料进行试验研究，得出较能满足我国西北部地区特殊环境使用的裂缝修补材料。

2 裂缝修补环境条件

我国西北广大地区，由于受西伯利亚寒流、多年冻土及现代冰川的影响，气候干旱少雨，年平均气温较低，日温差较大，紫外线照射强烈，冬期常在3～6个月，个别地方长达8个月，气候主要特点为干燥、低温、干湿交变频繁。这些因素极大的加剧了混凝土的塑性收缩、自收缩、干燥收缩、冷收缩等。尤其是每日的温度、湿度的交替变化，使得混凝土的应力不断累加，极易导致混凝土的开裂。混凝土内部及外部的各种约束作用，使内部的应力重新分布、导致混凝土的开裂更为复杂，而对裂缝修补材料应能够在该恶劣环境条件使用，并能使裂缝修补达到满意的效果。

3 对裂缝修补的要求

3.1 压力注浆材料的要求

压力注浆材料的主要作用是对已开裂的混凝土进行粘合，恢复构件的整体性，重新建立力的传导。因此，要求注浆材料与混凝土有很强的粘结力；同时由于混凝土构件在荷载作用下会产生变形，所以注浆材料应有随混凝土构件同步变形的能力，具有较好的延性；针对我国西北部地区昼夜温差大的气候条件特点，还要求材料有较好的耐温变性；考虑到低温条件下的使用和施工要求，注浆材料应具有很好的低温柔性和低温可灌性。

3.2 涂层材料的要求

涂层材料分两层涂覆，底层材料的作用封闭、粘合混凝土表面的微裂缝(裂缝宽度≤0.1mm)，防止混凝土的碱性影响表面涂层材料的性能，因此底层材料应选择渗透性好、与混凝土粘结力强、塑性好，与表面涂层材料有较好的粘结力的材料，同时考虑到环境特点还应具有较好的耐温变性和一定的低温柔性。

表面涂层材料涂覆于底层材料和注浆材料表面，其作用是保护注浆材料和底层材料在干湿交变、强紫外线等复杂环境下材料性能不降低，因此要求表面涂层材料除具有注浆材料和底层材料所共有的低温柔性外还应具有更好的耐干湿交变和耐紫外线老化性。

4 材料性能测试

4.1 试验方法

1)粘度采用斯托莫粘度计测定粘度，当材料的粘度＜110 ku时可灌性能达到0.1mm，即环境温度10℃以上时注浆效果较好，

2)适用期的测定参照《聚氨酯防水涂料》JC500-92进行；

3)可灌性测定方法采用在已有裂缝的混凝土构件中，用读数显微镜测试裂缝宽度；然后对裂缝进行注浆，待浆液固化后，钻芯取样；用放大镜观测浆液饱满情况，浆液饱满时的最小裂缝宽度，即为可灌性所达到的指标。

4)体积收缩率的测定，采用将材料以2mm平铺于涂油石蜡的模板内，待固化后，脱模，测定材料的尺寸，与模板的尺寸相比较，计算体积收缩率；

5)粘结强度按《涂层附着力的测定法 拉开法》GB 5210-58进行；

6)与混凝土的相容性，采用试件在浓度为0.1M的KOH溶液中浸泡后，按《涂层附着力的测定法 拉开法》GB 5210-58进行；

7)延性试验参照《建筑防水涂料试验方法》GB/T16777-1997进行；

8)低温柔性按《建筑防水涂料试验方法》GB/T 1677-1997进行；

9)耐紫外线老化性按《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》GB/T 14522-93 进行[3]；

10)耐温变性按《建筑涂料涂层耐冻融循环性能测定方法》JG/T 25-1999进行。

4.2 试验结果及分析

目前，我国建筑科学研究会同其他相关单位针对混凝土裂缝修补注浆材料编制了《混凝土裂缝修补注浆材料技术条件》并规定了相应性能指标[2]如表1。

表1 聚合物基料类灌浆材料性能指标

对材料的性能的要求除了考虑以上技术性能指标外，还要考虑不同材料所发挥的作用，更重要的是我国西北地区的低温、昼夜温差大、强紫外线等环境特点，试验材料性能测试结果见表2。

从试验结果看，注浆材料、底层材料完全能满足我国《混凝土裂缝修补注浆材料技术条件》所规定相应性能指标。对表面涂层材料除满足规定要求外，特别做了耐紫外线老化试验，从表3和表4对比可见表面涂层材料1的耐紫外线老化性能更优，但价格较高，从经济角度考虑，对于受紫外线照射强烈的建筑物部位可选择表面涂层材料1涂覆表面，而对于不受紫外线照射的部位如建筑物内部、桥梁箱梁内侧可选择表面涂层材料2涂覆表面。

表2 试验材料性能测试结果

表3 表面涂层材料1耐紫外线老化性能试验结果

表4 表面涂层材料2的耐紫外线老化性能试验结果

5 结语

随着我国西部地区经济的发展，各种各样的建筑物 (如房屋、桥梁、隧道等)越来越多，但由于历年的老朽化、施工质量、地震和其他意外损伤等原因，大量的建筑物都亟待进行加固修复，以延长其使用寿命。这是一个可持续发展的社会问题，也是建筑工程中急需研究的重大课题。

采用本文试验研究材料，对西北地区部分建筑物进行修补，取得较好的修补效果。

[1]罗锋.混凝土裂缝产生的材性分析和修补材料研究 [J]. 国外建材科技，2005，26(3):15-16.

[2]孙凌.寒区高等级混凝土路面裂缝修补材料性能的研究[J].黑龙江科技，2003，116(10):30-31

[3]贾国盛.干旱风沙地区混凝土裂缝控制措施探讨[J].铁道建筑技术，2012(1): 76～79.

[4]阎颖，方立权，张海英.混凝土建筑裂缝成因分析及修补措施[J].水利科技与经济.2005，11(6):368.

[5]王元光，黄光新。灌浆材料的发展现状与展望[J].新型材料，2002，57(11):10-13.