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岩土研究院

【加固纠偏工程案例】化学灌浆在混凝土补强加固中的应用

89 2023-08-27 12:59:27

当前,用化学灌浆法粘结混凝土裂缝、加固多孔隙密集砂浆层及松散混凝土,已经发展成为一门新技术。用于混凝土补强加固的主要化学灌浆材料有改性环氧树脂、水玻璃、甲基丙烯酸酯及聚氨酯等,广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、大坝、房屋、隧道、矿山及地基基础等。


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化学灌浆材料的用途及作用‍


上述混凝土补强加固的材料都具有粘度、强度、凝固时间可调节的特点。它们除用于裂缝灌浆外,还具有以下用途和作用:

(1)加固多孔隙密集砂浆层:灌浆粘结法除能将裂缝粘结外,还可对低标号的多孔隙密集砂浆混凝土体进行渗透固结,取得提高混凝土体强度的效果。

(2)保护混凝土体内钢筋:灌浆粘结时可使浆液沿钢筋走向渗透,保护钢筋并增加钢筋与混凝土体的粘结。

(3)松散补强加固:用化学灌浆进行补充胶结,可提高强度,满足建筑物承载的要求。

(4)对混凝土裂缝的粘结具有较宽的加固带:采用灌浆粘结,具有较高渗透性的浆材在灌注压力的作用下,除充满混凝土裂缝外,还进一步渗透到缝两侧的毛细缝隙中,形成较宽的加固带。加固带的厚度可通过改变材料的渗透性及灌注压力进行调整。

(5)动载下开合变化裂缝的修复:能在混凝土体处于动载裂缝开合的情况下进行灌浆粘结,如铁道桥梁在列车不减速、不减载运行中修补等。

(6)严重破损混凝土裂缝的粘结修复:利用浆材的可调性和高渗透性,可修复如火烧缝等破坏较为严重的混凝土裂缝。

(7)不同种类的混凝土裂缝粘结:灌浆粘结法在混凝土裂缝粘结上具有广泛的使用范围,可粘结大至十几厘米的大裂缝、伸缩缝,小至0.001mm的微小裂缝;可粘结干燥、潮湿及水下裂缝;可粘结被油、有机物、灰尘等污染的裂缝等。

(8)用于混凝土裂缝的粘结材料可在一20~120℃范围内施工,固结后可在-70~150℃内长期使用。


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常用于混凝土裂缝粘结的灌浆材料‍



2.1、改性环氧树脂类灌浆材料

具有较广泛的应用范围,价格较便宜,强度、粘度、固化时间可调节,其力学性能见表9-l5-1。


2.2、中化—798类灌浆材料

具有优异的渗透性能和良好的粘结性能,可灌入K=10-8cm/s的泥化夹层和0.00lmm的裂缝中。除用于一般的混凝土粘结外,主要应用于低标高密砂浆层加固等特殊场合,其力学性能见表9-15-2。


2.3、甲凝类灌浆材料

具有优异的可灌性及良好的粘结强度和光学性能,固结体无色透明。在文物保护和豪华建筑物修复上应用广泛,效果良好。能在-20℃的低温下施工,其力学性能见表9-15-3。


2.4、水玻璃类灌浆材料

由硅酸锅水溶液和各种凝胶剂组成的真溶液。它具有粘度低,可灌性好,抗干缩,无公害,造价低,适应性好,浆液充填率高,固结体强度较高,湿条件耐久性好,凝胶时间可以控制和没有毒害等特点,是一种用量大,使用范围广的化学灌浆材料。它彻底克服了水泥悬浊液可灌性差,凝胶时间不能准确控制,容易流失,固结率低等缺点。它的固结体强度为0.5~15MPa,固结率为98%~100%,凝胶时间为30~120s。


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混凝土裂缝粘结的工艺流程及效果检测方法‍


3.1、工艺流程

(1)查缝:在需修补粘结的建筑物上查出裂缝。

(2)洗缝:先将裂缝表面的灰尘、油污清理,再用水或有机物溶剂等冲净裂缝。

(3)吹缝:用风机将裂缝的水、溶剂及灰尘吹干净。

(4)埋设灌浆嘴:在裂缝上按一定距离和合适的位置埋设灌浆嘴。

(5)封缝:对埋设好灌浆嘴的裂缝用粘结剂水泥胶泥进行封闭。

(6)试压:用溶剂、水或空气进行试压,以检查封缝效果及了解进浆情况。

(7)灌浆:对已进行清理、封缝等符合要求的裂缝,用灌注设备从灌浆嘴上灌入灌浆材料,按工程需要调节适当的粘度和固化时间等,灌浆时采用自下而上、由里到外、逐级封闭工艺,以保证被灌裂缝和空隙充填密实。

(8)对灌满浆液并符合要求的灌浆嘴进行封闭。

(9)对完成灌浆的裂缝表面进行修复。


3.2、效果检测方法

(1)取样检查法:对灌浆粘结的缝进行钻孔取芯,用仪器测定其力学性能,以检测灌浆粘结效果。

(2)无损伤检测法:采用超声波测试、钻孔摄影、压水试验及模拟试验等手段对混凝土裂缝粘结效果进行检测。


3.3、工程实例

(1)广州市江湾新城东区地下室:混凝土由于基础受力不均等原因而大量裂缝,其中地下室顶板裂缝524条,大部分贯穿25cm厚的顶板,平均长度4m;梁裂缝443条,贯穿梁;墙壁裂缝24条,平均长度3m,渗漏点7处。经查找、清理,采用改性环氧树脂灌浆材料和补强灌浆工艺,进行补强灌浆处理,钻孔取样分析,全部符合设计要求。

(2)大亚湾核电站计算机中心楼:由于受力不均,楼板、梁出现总长204m的裂缝,影响正常使用。采用弹性环氧树脂灌浆材料进行灌浆粘结处理。经大亚湾核电站质检部门严格检验,认为灌浆粘结达到设计要求。

(3)广州市电信局长途通讯枢纽楼:在直径2.4m的挖孔桩中,由于桩孔地下水十分丰富,引起11号桩在5.6m(桩长10.00m)处混凝土体无粗骨料,混凝土体强度仅5MPa,影响桩的质量。由于工期紧迫决定采用化学灌浆法,利用渗透性能和胶结性能良好的中化—798灌浆材料,对该桩多孔隙密集砂浆层补强,经近1个月的压力渗透灌浆,密集砂浆层的孔隙被灌浆材料充分充填粘结,使桩体强度达到设计要求。

(4)广州陈家书屋:它被誉为南方建筑艺术馆,因年久失修,柱梁及神台等腐朽严重,危及安全。一般维修方法无法完整保持建筑物的原状,故采用甲凝类高分子灌浆材料进行修复,通过施加压力把浆材渗透到柱、梁内的腐朽、蚀损部位,并继而固化粘结,既达到修复保护目的,又保持了古典建筑物的风貌。

(5)广州市茂源大厦:人工挖孔灌注桩直径2m,桩长15m。由于灌注混凝土时,地下水源未抽干,也未下导管,且浇混凝土时从井口上抛石,造成桩尖以上3m段,大部分都未胶结,呈松散状。如采用水泥灌浆,虽然水泥悬浊液固结强度高,抗渗性能好,价廉,但由于地下水丰富,水泥浆难以胶结。选用水泥-水玻璃化学灌浆,通过特殊的双液灌浆系统,将浆液送到松散薄弱部位,快速胶结骨料,达到了补强加固的目的。