高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料：細(xì)大不捐 兼收并蓄

  建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，混凝土裂縫隨處可見。以不貫通、無規(guī)則形式存在的微觀裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)本身無害，而尺寸超出《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求的宏觀裂縫則將對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生威脅。采用修補(bǔ)材料對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，使其不影響原有功能，將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  近年來，中建材中巖科技有限公司在已有水泥混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)前提下，成功研制出系列化高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料，可適用于不同類型的水泥混凝土工程、具有操作簡(jiǎn)便、快速施工、可操作時(shí)間和凝膠時(shí)間連續(xù)可調(diào)、修補(bǔ)效率高等優(yōu)勢(shì)，極大地推動(dòng)了修補(bǔ)材料行業(yè)的發(fā)展。

  研發(fā)背景

  混凝土具有原材料豐富、價(jià)格低廉、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等性能優(yōu)勢(shì)，因而其被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、橋梁、大壩等建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。

  隨著科技不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)混凝土裂縫成因及特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)不斷深化，研制出了適合于各種混凝土裂縫的修補(bǔ)材料。目前國內(nèi)外常用的混凝土裂縫修補(bǔ)材料主要有3類：一是無機(jī)類修補(bǔ)材料，主要包括普通硅酸鹽水泥修補(bǔ)砂漿、特種水泥修補(bǔ)砂漿、硅灰早強(qiáng)混凝土修補(bǔ)材料及超細(xì)注漿料；二是復(fù)合改性類聚合物砂漿，主要有苯丙乳液水泥砂漿、聚丙烯酸酯改性水泥砂漿和環(huán)氧砂漿混凝土；三是有機(jī)高分子類修補(bǔ)材料，主要包含環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸樹脂、丙烯酰胺漿液等。無機(jī)類修補(bǔ)材料與基材相容性好、耐久性好，但修補(bǔ)材料與基材界面過渡區(qū)粘接強(qiáng)度低，適用于一般工程的修補(bǔ)；復(fù)合改性類修補(bǔ)材料具有固化和強(qiáng)度發(fā)展速率快、與基材粘結(jié)強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、收縮小、耐磨、抗?jié)B、防水、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，但其抗壓、抗折強(qiáng)度低，與基材相容性差，適用于混凝土表面的起皮、麻點(diǎn)、小坑、結(jié)構(gòu)斷面和薄層的修補(bǔ)；有機(jī)高分子類修補(bǔ)材料流動(dòng)性好、養(yǎng)護(hù)時(shí)間短、界面粘接強(qiáng)度高、抗?jié)B、防水、耐化學(xué)侵蝕，但與基材相容性差、強(qiáng)度低，適用于由混凝土開裂和剝落引起的滲漏、裂縫、微裂縫的修補(bǔ)。

  混凝土裂縫常用修補(bǔ)方法包括結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、填充法、表面處理法和灌漿法。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法有斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等，主要適用于因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低及火災(zāi)造成的裂縫。填充法是使用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。表面處理法包括表面涂抹和表面補(bǔ)貼法，前者適用于漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫、深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫、不漏水的縫、不伸縮的裂縫及不再活動(dòng)的裂縫；后者則適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏工程。灌漿法是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后和混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的；該方法可有效修復(fù)細(xì)而深的結(jié)構(gòu)微細(xì)裂縫，適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫修補(bǔ)工程。

  綜上所述，混凝土微細(xì)裂縫修補(bǔ)領(lǐng)域多采用有機(jī)高分子修補(bǔ)材料灌漿法。有機(jī)高分子灌漿修補(bǔ)材料較無機(jī)灌漿材料可灌性更佳，粘接強(qiáng)度更高，凝膠時(shí)間連續(xù)可調(diào)，因而在改進(jìn)修補(bǔ)工程質(zhì)量、提高施工效率和經(jīng)濟(jì)效益方面均具有優(yōu)勢(shì)。

  中巖科技最新研發(fā)的高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料即為環(huán)氧樹脂型有機(jī)高分子類修補(bǔ)材料，產(chǎn)品具有粘度低、可灌性好、可操作時(shí)間和凝膠時(shí)間連續(xù)可調(diào)、能實(shí)現(xiàn)快速修補(bǔ)等經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，是修補(bǔ)材料中的佼佼者，是高速鐵路等特種工程微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料的首選。

  技術(shù)優(yōu)勢(shì)

  1.初始粘度低，流動(dòng)性能好，灌注能力強(qiáng)，可操作時(shí)間充足

  高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料的首要技術(shù)特點(diǎn)即為漿液粘度低，且能夠保證充足的可操作時(shí)間，方便施工。中巖科技公司研制的高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料初始粘度＜100MPa·s，可操作時(shí)間可根據(jù)實(shí)際工程需要在30分鐘至10小時(shí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，以滿足絕大多數(shù)工程微細(xì)裂縫修補(bǔ)要求。

  中巖科技有限公司結(jié)合實(shí)際工程，針對(duì)高速鐵路無砟軌道離縫修補(bǔ)工程，設(shè)計(jì)開發(fā)了一整套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“測(cè)試離縫修補(bǔ)材料注漿速度及充盈度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法”（發(fā)明專利號(hào)：201310631200.2）。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，模擬實(shí)際工況環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了注漿速度和注漿充盈度的準(zhǔn)確、可視化檢測(cè)，對(duì)快速有效地進(jìn)行灌漿材料優(yōu)選，減少空鼓或修補(bǔ)不徹底等工程問題，提高工程質(zhì)量、節(jié)省工期、避免修補(bǔ)材料的浪費(fèi)、減少返修工作量等均具有重要意義。

  采用公司自主開發(fā)設(shè)計(jì)的離縫修補(bǔ)材料注漿速度及充盈度的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)本產(chǎn)品進(jìn)行流動(dòng)性能和灌注能力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該產(chǎn)品注漿速度可達(dá)40~65mm/min，2.55m實(shí)驗(yàn)板充盈時(shí)間為40~60min，充盈度≥99%，空鼓現(xiàn)象少，修補(bǔ)效果好。

  結(jié)合《JC/T 1041-2007 混凝土裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿材料》中關(guān)于可操作時(shí)間的相關(guān)規(guī)定，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)漿液粘度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，本產(chǎn)品根據(jù)固化劑摻量的不同，可操作時(shí)間在30分鐘至10小時(shí)范圍內(nèi)可以視工程需要實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，進(jìn)而提高修補(bǔ)效率、縮短工期。

  2.早強(qiáng)型修補(bǔ)材料，縮短施工工期

  高速鐵路夜間天窗時(shí)間一般只有4h，除去上線、下線及準(zhǔn)備時(shí)間，有效維修時(shí)間僅為2~3h，因此需要維修材料在2h內(nèi)達(dá)到所需強(qiáng)度。普通高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料初始粘度＜100MPa·s時(shí)，可操作時(shí)間與凝膠時(shí)間成反比關(guān)系，縮短凝膠時(shí)間則無法保證可操作時(shí)間。針對(duì)高速鐵路等搶修工程，公司經(jīng)過攻堅(jiān)克難，研制出早強(qiáng)型高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料，此產(chǎn)品初始粘度≤100MPa·s，可操作時(shí)間≥30min，凝膠時(shí)間1.5~3h，可極大地縮短修補(bǔ)施工時(shí)間，保障了搶修工程施工質(zhì)量。

  工程案例

  某城際高鐵站道岔板與底座板離縫修補(bǔ)工程實(shí)例：該高速鐵路無砟軌道由混凝土底座板、水泥乳化瀝青砂漿（CA砂漿）支撐層和軌道板組成。在高速行車動(dòng)荷載的反復(fù)作用及冬季凍融侵蝕作用下，軌道板與底座板間CA砂漿層老化開裂，而后形成離縫并逐漸發(fā)展，若不及時(shí)修復(fù)將對(duì)行車安全造成重大隱患。

  使用帶度數(shù)顯微鏡的1mm或2mm的塞尺對(duì)CA砂漿填充層裂縫和離縫進(jìn)行檢查，離縫長度＞20mm、寬度≥1mm時(shí)采用早強(qiáng)型高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料灌漿處理。封閉軌道板四周，防止漏漿，延軌道板長度方向單側(cè)埋設(shè)注漿嘴，注漿嘴間距40~45cm，對(duì)側(cè)預(yù)留排氣孔，排氣孔間距可適當(dāng)放寬，采取低壓連續(xù)注漿模式進(jìn)行灌漿作業(yè)，排氣孔一端漿液均勻排出為止，封堵排氣孔，則視為注漿結(jié)束。待修補(bǔ)材料完全固化后對(duì)修補(bǔ)面進(jìn)行打磨，使用聚合物修補(bǔ)砂漿進(jìn)行表面裝飾，最終完成修補(bǔ)作業(yè)。

  資料顯示，工業(yè)發(fā)達(dá)國家建設(shè)總投資的40%以上用于建筑的維修和加固, 不足60%用于新建筑的建設(shè)。伴隨我國基礎(chǔ)設(shè)施浪潮的逐步推進(jìn)，建筑物服役壽命逐漸延長，構(gòu)筑物開裂甚至失效的案例比比皆是，如何對(duì)受損結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性鑒定并采取合理的措施加固、修復(fù)，使結(jié)構(gòu)能夠重新達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限或者更長的服役壽命, 是當(dāng)今建筑行業(yè)面臨的嚴(yán)肅問題。與此同時(shí)，建筑修補(bǔ)材料行業(yè)迎來了嶄新的發(fā)展契機(jī)，高流態(tài)微細(xì)裂縫修補(bǔ)材料也必將在新發(fā)展形勢(shì)下大放光彩。