化学灌浆修补混凝土构件

　　混凝土结构中经常由于各种原因而产生裂缝，这些裂缝影响结构刚度、整体性、耐久性及结构使用功能。根据裂缝的性质、大小、位置、环境以及结构的受力情况和使用情况，需要采用不同的处理方法。
化学灌浆是混凝土构件裂缝处理方法中的一种，采用压送设备将化学材料配制的浆液灌入混凝土构件的裂缝内，使其扩散、固化。因此，要求固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能很好地粘结，从而增强构件的整体性，使构件恢复使用功能。
本文针对混凝土构件裂缝所处的不同环境 ( 干、高潮湿 ) 及不同的裂缝宽度配制环氧树脂浆液，对不同浆液固化体进行粘结强度、抗压强度、收缩率、抗剪强度等材质比较试验，并通过简支梁灌缝前后的结构性能的对比试验验证灌浆效果。

1 、浆液的配制

（ 1 ）灌浆浆液的要求
浆液的粘度可调，以适应不同宽度的裂缝，可灌性好；浆液的固化或胶凝时间可以按需要调整；胶凝固化时的收缩率较小；凝胶体或固化体耐久性好，抗渗性好，并与被灌体有较好的粘结强度；低毒或无毒，对环境污染少；适合高潮湿环境的亲水粘结材料；原材料容易采购。

（ 2 ）灌浆材料
试验采用环氧树脂浆液。
1) 基体：环氧树脂浆液的基体是环氧树脂，它是分子链结构中含有两个或两个以上环氧基因的高分子化合物的总称。
2) 固化剂：环氧树脂浆液对混凝土构件裂缝处理效果很大程度上取决于固化剂的性质，因为固化剂分子引进环氧树脂中使树脂分子间距离、形态、热稳定性、化学稳定性都发生显著变化。例如，胺类固化剂的用量直接影响环氧树脂浆液固化体的性能。固化剂用量过少，会使交联密度降低，固化反应不完全，浆液固化体强度不高；加入量过多，浆液中残存未反应的低分子胺类同样会降低浆液固化体的强度，特别会使耐久性大幅度下降。一般胺类固化剂理论用量计算公式如下                        　式中 X ——固化 100g 环氧树脂所需胺用量 (g) ； M ——胺类固化剂分子量； H ——胺类固化剂中活性氢原子总数； K ——环氧树脂环氧值。

3) 其他材料：常用于环氧树脂浆液的其他材料有固化促进剂、增韧剂、稀释剂、偶联剂和填料等。

（ 3 ）浆液的配制
根据混凝土构件的裂缝所处的环境可分为高潮湿裂缝、干燥裂缝；按裂缝的宽度可分细微裂缝 (0.3 ㎜以下 ) 、细裂缝 (0.3 ～ 1.0 ㎜ ) 、宽裂缝 ( 1.0mm 以上 ) 。浆液的配制必须根据混凝土构件裂缝的具体情况确定。浆液粘度与可灌裂缝的宽度如表 1 所示。
根据《混凝土结构加固技术规范》 (CECS25:90) 要求，本文分高潮湿和干燥环境两种情况，对细裂缝 ( 宽度为 0.3 ～ 1.0 ㎜ ) 配制了两种环氧树脂灌浆浆液。

2 、浆液固化体材性试验
（ 1 ）浆液与混凝土的粘结强度采用 8 字模试件。 8 字模试件由 C30 细石混凝土制成，经抗拉试验并记录抗拉强度。经抗拉试验后的 8 字模试件分成 5 组，其中 3 组用作干燥裂缝的粘结抗拉试验， 2 组用作高潮湿裂缝的粘结抗拉试验 ( 试件蘸浆液前浸水饱和 ) 。用以上 5 种环氧树脂浆液分别涂在 5 组 8 字模试件的断裂面上并粘结成整体，浆液完全固化后进行粘结抗拉试验。 5 组试件抗拉试验后的破坏断面均不在粘结面上。由于 8 字模试件的粘结面均为 小断面，而粘结后的破坏面不在粘结面上，因此抗拉破坏荷载比原试件 ( 粘结前的试件 ) 大，所配制的浆液均具有足够大的粘结强度。
（ 2 ）浆液收缩试验表明， 5 种浆液的收缩率均在 5 ％左右。
（ 3 ）抗压试验结果表明，浆液固化体的抗压强度在 50MPa 左右。

3 、简支梁结构裂缝化学灌浆效果试验
简支梁结构裂缝化学灌浆效果试验共采用 C20 及 C30 混凝土制作的单梁 36 根。截面尺寸 250mm × 450mm ，主筋 2 Φ 16 、架立筋 2 Φ 8 、箍筋 Φ @ 200 ㎜。用 5000kN 长柱压力机对上述 36 根单梁分别做弯曲试验 (24 根梁 ) 和剪切试验 (12 根梁 ) 。
该试验的目的一是通过完好的梁及裂缝灌浆后的梁承载力变化和挠度变化了解化学灌浆的加固效果；二是通过对这些混凝土梁经抗弯、抗剪试验后产生裂缝的灌浆处理，了解本文所采用的灌浆工艺的实际灌浆效果。由于该批梁的截面尺寸与实际混凝土梁的截面尺寸一致，因此具有一定的代表性。

（ 1 ）简支梁弯曲试验
经化学灌浆处理的混凝土梁弯曲试验中除个别梁因浆液未完全固化外，均为新出现裂缝或是未处理的细微裂缝开展为明显的可见裂缝，并以此定义为开裂荷载。此时的荷载值及挠度值均大于完整梁开裂时的数值，说明灌入的浆液已将开裂裂缝两侧的混凝土粘结在一起，该处裂缝已得到修复，该截面的刚度也已得到恢复。
弯曲试验结果表明，灌浆后试件开裂时的刚度均小于完整梁开裂时的刚度，但大于完整梁极限荷载时的刚度。这说明由于开裂截面刚度的恢复，梁的整体刚度得到了部分恢复，因为混凝土梁在试验过程中存在着肉眼不可见或肉眼可见但无法灌浆的细微裂缝，因此梁的整体刚度不能完全恢复。
经灌缝处理的裂缝不仅使裂缝处的截面得到修复，而且由于浆液良好的渗透性使裂缝附近的混凝土内部缺陷得到修补，从试验结果可以看出，经灌浆处理的梁的极限荷载值均与完整梁相等或略有提高。

（ 2 ）混凝土简支梁剪切试验
经剪切试验破坏后的混凝土梁裂缝化学灌缝后，除未完全固化的浆液外均不再在原裂缝上开裂。从试验结果亦可看出，经化学灌缝后试验的抗剪强度已基本恢复。

（ 3 ）灌浆效果
裂缝中浆液没有完全固化的混凝土梁弯曲试验后，因浆液本身的抗拉强度较低而在原裂缝位置再次开裂。在这些再次开裂的裂缝中可以看到裂缝两侧的浆液均满粘在断面上，说明 1) 灌浆是饱满的； 2) 裂缝的再次拉开是由于浆液未完全固化、强度不足，浆液不完全固化体本身拉开而造成，浆液对裂缝两侧的断面粘结是有效的； 3) 浆液的收缩主要沿裂缝面方向，不会因浆液沿裂缝宽 ( 厚 ) 度方向的收缩而造成与断面的粘结失效。

4 、结论
（ 1 ）用化学灌浆法处理带裂缝的构件，开裂荷载可以全部恢复或提高，构件的刚度得到大部分的恢复，构件的抗弯和抗剪承载力得到恢复。开裂裂缝处的截面经灌浆处理后可恢复其整体性，从而提高其耐久性。（ 2 ）对因混凝土收缩等因素产生裂缝的构件和使用荷载小于灌浆截面开裂荷载的构件，用化学灌浆处理的方法可恢复其结构性能和使用功能。
（ 3 ）只有裂缝宽度已稳定、荷载不再增加时，才能采用化学灌浆处理方法，如裂缝宽度仍有变化或荷载需增加，则应配合其他加固手段进行处理。

混凝土内部微裂缝的发展
（ a ）压应力在 30% 极限强度以下时；（ b ）压应力到 30%~70% 极限强度时；
（ c ）压应力到 70%~90% 极限强度时；（ d ）破坏时。

混凝土构件裂缝修补技术

　　混凝土构件裂缝宽度的不同，灌裂缝修补浆液、结合高强玻璃纤维布封闭、碳纤维布补强等使原混凝土结构完全恢复整体性，再受破坏时，新的裂缝将不在原裂缝断面。

各类混凝土空鼓裂缝修复，瓷砖空鼓修补胶详询弘盛瑞达技术部门！