應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)墩柱表面裂縫施工技術(shù)

劉佳杰

(北京市政路橋股份有限公司 北京 100045)

1 概述

某高速項(xiàng)目主線均為高架橋，上部結(jié)構(gòu)均采用小箱梁，下部結(jié)構(gòu)為墩柱、承臺(tái)及樁基。項(xiàng)目所在地常年潮濕，降雨較多，早晚溫差較大，對(duì)混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)要求高。

由于施工墩柱的基數(shù)大及各工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)施工工人的技術(shù)水平存在差異，個(gè)別墩柱拆模后，在墩柱表面不同程度出現(xiàn)細(xì)小裂縫。根據(jù)統(tǒng)計(jì)共計(jì)29個(gè)墩柱產(chǎn)生了細(xì)小裂縫，裂縫長(zhǎng)度、寬度及數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況、施工日志、混凝土記錄等判斷形成裂縫的原因有：沒(méi)有掌握好澆筑時(shí)間，澆筑過(guò)程溫差較大，澆筑后養(yǎng)護(hù)灑水不到位[1]；拆模時(shí)間偏早，現(xiàn)場(chǎng)施工人員通過(guò)敲打、扳撬等不良操作擾動(dòng)混凝土[2]。

表1 墩柱表面裂縫統(tǒng)計(jì)表(單位：條)

表面裂縫的存在，首先影響外觀質(zhì)量；其次對(duì)墩柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。如果裂縫深度較大，導(dǎo)致鋼筋外露，在潮濕空氣和雨水的影響下，隨時(shí)間的推移，會(huì)影響墩柱的穩(wěn)定性。因此，為了確保墩柱結(jié)構(gòu)的安全性，減少經(jīng)濟(jì)損失，需要采取措施進(jìn)行裂縫修補(bǔ)和補(bǔ)強(qiáng)。

2 確定修補(bǔ)方法及材料

為了確保裂縫內(nèi)填充密實(shí)，根據(jù)裂縫寬度不同，確定修補(bǔ)處理方法為直接填充，即將修補(bǔ)材料直接填充裂縫寬度小于0.2mm的裂縫中；或高壓注漿，即將修補(bǔ)材料通過(guò)高壓注入寬度在0.2～0.5mm的裂縫中。

由于項(xiàng)目所處地區(qū)受潮濕空氣及降雨影響較大,且處理裂縫時(shí)要求混凝土表面干燥，結(jié)合環(huán)氧樹(shù)脂具有粘合快，操作方便，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，可避免降雨對(duì)修補(bǔ)施工帶來(lái)的不便和影響修補(bǔ)質(zhì)量。另外，環(huán)氧樹(shù)脂材料強(qiáng)度高、抗彎抗拉強(qiáng)度高及耐久性能好，可滿(mǎn)足墩柱裂縫封堵及混凝土強(qiáng)度的要求。所以選定環(huán)氧樹(shù)脂作為主要材料修補(bǔ)裂縫。

本項(xiàng)目中，用于墩柱上表面裂縫注漿補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂漿液是由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、增塑劑、稀釋劑等組成的混合材料。在裂縫封閉處理及粘接密封注漿嘴涂抹時(shí)所使用的材料為環(huán)氧樹(shù)脂膠泥，其是在環(huán)氧樹(shù)脂的基礎(chǔ)上摻入水泥、砂或滑石粉調(diào)配而成的混合材料。注漿材料使用前，應(yīng)對(duì)外觀、漿液密度、漿液粘度、漿液可操作時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度等進(jìn)行試驗(yàn)[3]，確保材料滿(mǎn)足要求(抗拉強(qiáng)度大于等于20MPa)。

在調(diào)配材料和使用修補(bǔ)材料時(shí)要注意通風(fēng)，須佩戴必備的防毒面具、手套等勞動(dòng)保護(hù)用品。拌和時(shí)一定要均勻且要快速。注漿材料具有淺毒性，應(yīng)封閉儲(chǔ)存。

3 注漿修補(bǔ)施工

由于裂縫寬度不同，其對(duì)墩柱的影響也不同。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，其對(duì)墩柱的影響會(huì)更大；當(dāng)裂縫寬度較小時(shí)，其影響的范圍不大或沒(méi)有，因此在修補(bǔ)過(guò)程中，針對(duì)不同的裂縫寬度采取不同的處理方案。

根據(jù)表1中裂縫寬度的分類(lèi)：對(duì)于寬度小于0.2mm的裂縫，直接利用環(huán)氧樹(shù)脂漿液對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，將外流的環(huán)氧樹(shù)脂漿液處理后，利用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理；對(duì)于寬度在0.2～0.5mm之間的裂縫，通過(guò)埋設(shè)注漿嘴方法進(jìn)行高壓注漿，注漿完成后進(jìn)行封閉處理，然后進(jìn)行二次高壓注漿，確保裂縫封閉處理后，環(huán)氧樹(shù)脂膠泥與裂縫間空隙被填滿(mǎn)充實(shí)。裂縫注漿修補(bǔ)的施工過(guò)程詳見(jiàn)圖1。

圖1 環(huán)氧樹(shù)脂注漿修補(bǔ)施工流程

3.1 裂縫表面處理

對(duì)于小于0.2mm的裂縫，應(yīng)用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，然后用高壓空氣將裂縫吹洗干凈，再用毛刷蘸甲苯或酒精把裂縫兩側(cè)20～30mm處擦洗干凈并保持干燥。

對(duì)于0.2～0.5mm的裂縫，為了確保裂縫被充分填實(shí)，在注漿修補(bǔ)前，應(yīng)沿裂縫用角磨機(jī)打磨成V形槽(圖2)，槽深與槽寬可根據(jù)裂縫深度和利于封縫的原則來(lái)確定，但不應(yīng)過(guò)大影響墩柱外觀質(zhì)量和結(jié)構(gòu)。鑿槽時(shí)先沿裂縫打開(kāi)，再向兩側(cè)加寬，鑿?fù)旰蟀葱∮?.2mm的裂縫表面處理辦法處理。

圖2 角磨機(jī)處理裂縫V形槽

3.2 埋設(shè)注漿嘴

埋設(shè)注漿嘴時(shí)預(yù)先確定好注漿嘴分布位置(圖3)，注漿嘴內(nèi)徑8mm，外徑14mm，頭部成錐形。注漿孔設(shè)置的間距應(yīng)控制在200～400mm，間距不宜過(guò)大，避免注漿時(shí)壓力不夠?qū)е伦{不飽滿(mǎn)。注漿嘴盡量設(shè)置在裂縫較寬，開(kāi)口較通暢的部位。確定好分布位置后，進(jìn)行鉆機(jī)打孔，孔深不應(yīng)超過(guò)已有裂縫的深度。埋設(shè)注漿嘴時(shí)，應(yīng)將環(huán)氧樹(shù)脂膠泥均勻涂抹在注漿嘴周?chē)?，然后將注漿嘴打入孔內(nèi)，用環(huán)氧樹(shù)脂泥固定，并保證注漿嘴的外露長(zhǎng)度不小于2cm，便于與注漿機(jī)械連接。

圖3 注漿嘴的埋設(shè)布置示意圖

3.3 裂縫封閉

采用環(huán)氧樹(shù)脂泥對(duì)已經(jīng)完成修補(bǔ)的裂縫進(jìn)行封閉。對(duì)裂縫進(jìn)行封閉時(shí)，注意確保涂抹的密封性且涂抹面應(yīng)平整，涂抹面不得產(chǎn)生氣泡。對(duì)于寬度在0.2mm～0.5mm之間的裂縫，在二次注漿前，待環(huán)氧樹(shù)脂泥固化后，應(yīng)檢查封閉的密閉效果：將肥皂水涂刷在封縫材料處，再往注漿嘴通入壓縮空氣，觀察是否有氣泡出現(xiàn)，有氣泡產(chǎn)生則裂縫封閉的密封性不合格，應(yīng)重新對(duì)裂縫進(jìn)行封閉。

3.4 高壓注漿

針對(duì)寬度在0.2mm～0.5mm之間的裂縫，在進(jìn)行垂直或傾斜裂縫注漿時(shí)，應(yīng)從最低位置的注漿嘴依次由下往上開(kāi)始注入環(huán)氧樹(shù)脂漿液，當(dāng)相鄰的上部裂縫及注漿嘴周邊溢出漿液時(shí)，說(shuō)明下部裂縫已被漿液灌滿(mǎn)。處理水平裂縫注漿時(shí)，應(yīng)從裂縫的一端依次向另一端進(jìn)行注漿。觀察裂縫漿液灌滿(mǎn)后，應(yīng)穩(wěn)壓1min后，立即拔出注漿嘴，并及時(shí)清理注漿嘴內(nèi)殘留的注漿漿液。

在第一次高壓注漿后，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉(注漿孔不應(yīng)封閉)，然后重新在原注漿孔埋設(shè)注漿嘴，使注漿嘴出漿口處于封閉面與裂縫之間，進(jìn)行第二次高壓注漿，觀察裂縫漿液灌滿(mǎn)后，應(yīng)穩(wěn)壓1分鐘后，立即拔出注漿嘴，并及時(shí)清理注漿嘴內(nèi)殘留的注漿漿液。

在注漿施工前，應(yīng)清洗注漿設(shè)備及管道，對(duì)高壓灌注機(jī)進(jìn)行試壓。在注漿過(guò)程中，應(yīng)保持壓力穩(wěn)定以滿(mǎn)足注漿要求，注漿壓力過(guò)大可能會(huì)造成混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫擴(kuò)張或新生裂縫，通常注漿壓力應(yīng)控制在0.2～0.4MPa。在每次注漿完成后要及時(shí)清洗注漿設(shè)備及管道，以免固化造成管道堵塞。

3.5 外觀整理

注漿結(jié)束后，如發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時(shí)補(bǔ)救。待縫內(nèi)漿液達(dá)到初凝且不流出時(shí)，用角磨機(jī)將注漿嘴孔打磨平整，再用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥把注漿嘴孔處抹平封口。

4 檢驗(yàn)修補(bǔ)效果

對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理后，待外觀整理完成后，環(huán)氧樹(shù)脂材料完全凝結(jié)后進(jìn)行騎縫鉆芯取樣，盡量使裂縫靠近鉆芯試件直徑位置。鉆芯試件的尺寸為直徑92mm，高度30mm。鉆取過(guò)程中，應(yīng)確保鉆取口處不外露鋼筋，確保墩柱內(nèi)部鋼筋籠的穩(wěn)定性。每個(gè)裂縫應(yīng)在其首段和末端各取一個(gè)試件，對(duì)于長(zhǎng)度大于0.6m的裂縫，應(yīng)在中間位置增加一個(gè)。混凝土構(gòu)件在鉆芯取樣后留下的孔洞應(yīng)用等強(qiáng)度材料及時(shí)修補(bǔ)，以保證其正常工作。取芯試件端面應(yīng)平整，取芯試件垂直度誤差不超過(guò)2°。

該項(xiàng)目中，使用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)墩柱上的表面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)后，通過(guò)對(duì)騎縫所得的取樣試件進(jìn)行外觀觀察和抗壓測(cè)試，發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部裂縫已充滿(mǎn)環(huán)氧樹(shù)脂材料，抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，獲得了較好的補(bǔ)強(qiáng)效果，因此環(huán)氧樹(shù)脂注漿修補(bǔ)表面裂縫效果明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

利用環(huán)氧樹(shù)脂材料注漿修補(bǔ)墩柱表面裂縫具有施工簡(jiǎn)便，安全可靠，質(zhì)量滿(mǎn)足要求等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)施工速度快，不受降雨的影響。此工程處理表面裂縫的方法可為其他項(xiàng)目裂縫處理提供一定的參考。