高压灌浆技术在结构物裂缝修补中的应用

王涛

摘要：随着我国经济快速发展，建筑行业也迎来发展的高潮，建筑结构最主要材料为混凝土工程。在建筑结构混凝土工程中是经常出现混凝土裂缝的问题，结合多年在施工一线的工作经验，对混凝土裂缝产生原因进行深入分析，混凝土产生裂缝后的处理方法，并提出混凝土裂缝防治对策及防治措施。

关键词：混凝土裂缝；原因分析；高压灌浆；防治措施

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672—3198（2014）10—0179—02

1混凝土裂缝产生原因分析

1.1人为因素

（1）混凝土施工方法不规范，易导致混凝土裂缝产生。

（2）混凝土材料不当，易导致混凝土裂缝产生。例如：低热性水泥、快硬性水泥、收缩性较高的矿渣水泥及水灰比较高或水泥标号过低均易导致混凝土裂缝产生。

（3）设计原因产生的裂缝。现代建筑为追求外观样式，建筑物表面存在过多凹凸角，凹凸角处应力较集中易出现裂缝。超长建筑物，也易产生伸缩裂缝。

（4）混凝土养护不及时不到位易导致混凝土裂缝产生。

1.2客观原因

（1）温度应力引起裂缝，目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。

（2）混凝土收缩产生的裂缝。混凝土收缩产生的裂缝有很多种，包括混凝土碳化收缩、混凝土自身收缩、混凝土干燥收缩、混凝土塑性收缩等等。这里主要介绍混凝土干燥收缩和塑性收缩。

2混凝土裂缝的处理方法

混凝土裂缝的处理方法有许多，根据不同的裂缝采取不同的处理方法。对混凝土干燥收缩所产生的表面细小裂缝一般采用表面处理法。表面处理法适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度没有达到钢筋表面的细小裂缝；对于混凝土大于0.3mm较宽裂缝一般采用高压注浆法处理。高压注浆填补裂缝就是利用高压注浆机，将注浆材料注入混凝土裂缝中，当浆液遇到混凝土裂缝中水份会迅速分散、乳化、膨胀、固结，这样固结的弹性体填充混凝土所有裂缝。下面通过案例分析着重介绍一下高压注浆法在结构物混凝土裂缝的修补中的应用。

2.1高压注浆法在结构物混凝土裂缝的修补中的应用案例分析

某桥墩在墩身小里程方向表面，发现2条垂直裂纹分布在中线两侧。在墩身大里程方向表面右侧，发现1条垂直裂纹分布。经过测量裂缝宽度为0.3mm，深度为7cm。裂缝属表面裂缝。

高压灌浆处理裂缝的作用机理是对裂缝形成化学粘结，对表面的孔隙形成高强度锚栓，高压力的推挤下填充所有裂缝。具体步骤如下：

（1）清理：详细检查分析裂缝情况，清理干净需要施工区域，凿除混凝土表面凸出物，确保表面干净。

（2）钻孔：使用电锤钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻孔直径为14mm，钻孔角度宜≤45°，钻孔必须穿过裂缝，钻孔间距为20cm～60cm。

（3）埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴，针头后带膨胀橡胶，并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无缝隙，不漏浆。

（4）洗缝：高压清洗机以6Mpa的压力向灌浆嘴内注入洁净水，观察出水点情况，并将缝内粉尘清洗干净。

（5）封缝：将洗缝时出现的裂缝，使用环氧类快干水泥进行封闭处理。目的是在灌浆时不漏浆。

（6）灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注灌浆材料，立面灌浆顺序为由下向上，平面可以从一端开始，单孔逐一连续进行，当相邻孔开始出浆后，保持压力3～5分钟，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。

（7）拆嘴：灌浆完毕，确认所有裂缝都注满后，敲掉外漏的注浆嘴，清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。

（8）封口：用快干水泥对灌浆口修补，封口处理。

2.2灌浆材料

传统注浆材料采用丙凝，丙凝主剂丙稀酰胺是致癌物质，国家已禁止使用，并要和多种化学材料混合，控制浆液效果较难。

现采用水溶性丙稀酯灌浆材料，环保、无毒、固化后耐久性好。经过改良后的注浆液有强度高、处理后不开裂等特点，其配合比为环氧树脂∶固化剂∶西卡∶丙酮=1∶1∶1.5∶1.5。

图1某桥墩在墩身小里程方向表面

2.3高压灌浆填补裂缝的优点

（1）压力高（一般可达20MPa以上）且稳定可靠，可让化学浆液完全进入混凝土深层微小裂缝内部，堵缝效果好。

（2）灌浆液技术成熟，品种齐全，基本都已实现了单组份成品化生产，不需要现场调配，质量稳定，开桶即可使用。浆液耐化学腐蚀，固化后无毒、环保、耐久性好。

（3）施工工艺简单，易行。施工速度快。堵缝效果立竿见影，工人劳动强度小，施工效率是传统施工方法的5-10倍。

（4）施工不受季节、天气限制。

3混凝土裂缝防治对策及防治措施

（1）改善混凝土的搅拌加工工艺。混凝土的拌制，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。改善骨料级配，选用级配良好的粗、细骨料，粗骨料中针片状石子不能超标，细骨料采用中粗砂，含泥量需符合规范要求以内。夏季骨料温度高时，需要采用洒水等降温措施，降低混凝土入模温度，减缓混凝土水化反应速度。在混凝土搅拌中掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热改善混凝土拌合物的保水性、流动性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。降低水灰比，混凝土的水灰比控制在0.6以下。

（2）夏季浇筑混凝土工程施工时应尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，尽量避开中午高温时段施工，尽量安排在夜间进行浇注。并减少混凝土浇筑厚度，利用浇筑混凝土层面散热或采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。

（3）浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。如果是浇筑大体积混凝土，应在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。因为温度应力与结构尺寸大小相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，所以通过埋设降温水管的方法减小混凝土的内外温差。

（4）混凝土浇筑后应加强混凝土养护。及时采用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，夏季高温应适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在冬季寒冷季节长期暴露的混凝土浇筑块表面和薄壁结构应采取保温措施。如果遇风季，需要设置挡风设施，并适当延长混凝土养护时间。

（5）规定合理的拆模时间，混凝土强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取混凝土表面保护。防止混凝土表面降温过大，混凝土表面发生急剧的温度梯度引起裂缝。