混凝土裂縫修補國內(nèi)外進展(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二部分1. 混凝土裂縫修補材料的研究進展及國內(nèi)外實施效果1.1 混凝土裂縫修補材料的研究進展目前混凝土裂縫修補普遍采用的材料有有機材料、無機材料和有機-無機復合材料。有機類包括瀝青及改性瀝青類、環(huán)氧樹脂類、聚胺脂類和烯類等。無機類包括快硬水泥混凝土、膨膨膨脹水泥混凝土、摻復合外加劑的混凝土、外摻纖維的混凝土和外摻超細粉的混凝土等。有機-無機復合類有聚合物細石混凝土，聚合物浸漬混凝土等。國外研究進展近年來，國外針對水泥混凝土裂縫的修補材料及修補工藝，進行了諸多研究。各個國家有許多科研機構(gòu)和學者都在潛心研究開發(fā)新材料、新工藝，解決裂縫問題。美國、日本等國家將常用于建筑混

2、凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補的環(huán)氧樹脂進行改性，研究出適合用于混凝土路面所需要的抗沖擊韌性較大的改性環(huán)氧樹脂灌漿材料。還有些國家研制出了低粘度聚合物稀漿用于裂縫寬度為0.5mm左右的細裂縫修補，用摻加高分子材料的聚合物水泥砂漿及合成聚合物和焦油為主的油灰膠泥修補較寬的裂縫，用延性較好的聚氨脂樹脂、橡膠煤焦油填補縫料進行路面的接縫修補。化學灌漿材料可以灌入微細裂縫，凝固時間從幾秒到幾十小時內(nèi)均可調(diào)節(jié)。但是，化學漿材的價格高，配方復雜，有些具有毒性。為此，日本開始生產(chǎn)使用超細水泥，第一個超細水泥品牌是MC-500，它是波特蘭水泥和粒化高爐礦渣以4:1的比例混合而成，當時還生產(chǎn)了一種更細的超細水泥MC-100，

3、比表面積達1300m2/kg，它是由磨細高爐礦渣通過氫氧化鈉堿激發(fā)而成，其尺寸大于7.8m 的顆粒含量小于3%。為了能將漿體灌入細微裂縫，1982年1984年間，Shimoda和Clarke分別用超細水泥加固具有微細裂縫的巖土體，當時他們使用的超細水泥是日本奧羅達水泥聯(lián)合公司生產(chǎn)的MC-500號水泥，粒徑為l-15m，漿液可注入到3.75×10-4m/s的細砂層。自超細水泥問世以后，各國都大量地用于加固及修補(縫)工程。美國的工程實踐表明:超細水泥漿液可灌人細砂和細裂縫的巖石與混凝土中，其可灌性與化學漿材相當。加拿大K.Salen和T.Mrizx在論文中指出200年以來灌漿漿液的特性

4、已發(fā)生很大變化，由簡單泥漿懸浮液到水泥漿懸浮液、化學漿液直到超細水泥新品種。在這些材料中，對于浮動裂隙或低溫下進行灌漿加固，則推薦使用超細水泥。瑞典R.Bocrhardt指出超細水泥及添加劑的生產(chǎn)，使灌漿工藝獲得了新的可行方法，很多化學灌漿材料耐久性差，而且對環(huán)境有污染。日本SHO-BOND開發(fā)了擁有國際專利的“壁可”注入法(BCIS)，突破了傳統(tǒng)裂縫維修方法的局限性，利用合成橡膠管狀注人器的自然彈性產(chǎn)生O.3MPa的壓力最終將高分子樹脂修補材料緩慢持續(xù)地注人僅0.02mm寬的裂縫末梢。瑞典的奧蘭特(Olnad)大橋在維修橋墩裂縫時，就采用無裂縫的“外包混凝土”進行修補，即在原有結(jié)構(gòu)的周圍包以

5、新的混凝土，其新穎之處就是用滑移層來防止裂縫。K.P.Ramesh;S.S.Bnag等開始研究具有生命的混凝土，即細菌混凝土，它可以自己修復裂縫。這項技術(shù)很讓人期待，因為由于微生物的作用，礦物可以自由的、自發(fā)的聚合。因為細菌的細胞壁呈陰性，聚合在細胞壁表面的金屬離子非常堅固，因此他們最終變?yōu)榫w而填充混凝土內(nèi)部的空隙和裂縫。Li.Victor，C.Soucre等人研究了界面裂縫偵察的概念，并通過一個典型的混凝土修補體系，驗證這種機理的可行性。通過這種微結(jié)構(gòu)形成的EngnieeerdCementitiuos ComPosite(ECC)被用作修補材料，通過試驗證實，這種材料在修補界面裂縫中最有成

6、效。對于相同的幾何條件和荷載環(huán)境，這個ECC修補系統(tǒng)更強大、更有韌性，相對于其它修補材料，它能更好的控制裂縫寬度。美國的混凝土協(xié)會，英國的水泥與混凝土協(xié)會、歐洲混凝土協(xié)會，俄羅斯的混凝土及鋼筋混凝土研究院等。其產(chǎn)品有:美國的QUIKRETE系列產(chǎn)品，可用于各種建筑的混凝土裂縫修補，但對于水泥混凝土路面裂縫大批量的修補，造價太高;日本住友大阪水泥公司開發(fā)出“放心修補棒”修補混凝土裂縫，施工工藝非常簡單，但它的耐久及防水性不好，用于混凝土路面的長期效果不好。印度對有機修補材料研究的較多，如M-72修補劑，含有環(huán)氧樹脂、苯甲基乙醇等有機物，粘結(jié)強度很大。美國開發(fā)的“派拉蒙特”(Pyrament)混合

7、水泥拌制的混凝土，4h抗壓強度達到13.4MPa。該水泥在紐約州12h完成一座橋梁接縫的修復。日本廣泛應用調(diào)凝水泥(或稱噴射水泥)進行路面維修，可在12h以內(nèi)完成并恢復交通。國內(nèi)研究進展國內(nèi)早期最常使用的水泥混凝土路面修補材料為瀝青質(zhì)材料，即在路面板的裂縫、斷板處灌以瀝青，以起到封閉裂縫的作用。這種方法只是一種應急措施，不能從根本上解決混凝土路面裂縫的問題。自上世紀80年代以來，我國一些大專院校、科研機構(gòu)加大了對路面裂縫修補材料研究的力度，陸續(xù)研制出了新的裂縫修補材料，用于水泥路面養(yǎng)護工程。裂縫修補材料根據(jù)其功能可分為補強材料和密封材料。當水泥混凝土路面由于裂縫造成強度不足時，宜選用補強材料，

8、使其恢復整板的傳荷能力。當水泥混凝土路面僅出現(xiàn)貫穿裂縫，而面板強度仍滿足通車要求時，為防止雨水等的侵蝕，使裂縫擴大而削弱路基，可選用密封修補材料，將裂縫封閉。典型的補強材料有可用于灌縫的環(huán)氧樹脂及各種改性環(huán)氧樹脂、酚醛及各種改性酚醛樹脂類膠粘劑，用于裂縫條帶修補的水泥基無機膠凝材料(如摻JK系列快速修補劑的早強快硬修補混凝土)。密封修補材料主要指聚氨醋類、烯類、橡膠類、瀝青類膠粘劑。環(huán)氧樹脂類修補材料的主要組分是環(huán)氧樹脂，它是含有兩個以上環(huán)氧化基團的高分子化合物，常見的環(huán)氧樹脂可分為兩類，一類是縮水甘油基型環(huán)氧樹脂;一類是環(huán)氧化烯烴。水泥混凝土路面修補中使用的環(huán)氧樹脂類材料大多屬縮水甘油基型，

9、常用的有多元酚和多元醇制備的雙酚A環(huán)氧樹脂。由于環(huán)氧樹脂本體延伸率低，脆性大，當與舊混凝土膠接時，膠結(jié)面承受外應力很快會造成缺陷區(qū)擴展，裂縫蔓延，從而導致膠層開裂，使膠接處不耐疲勞。因此，必須對環(huán)氧樹脂進行改性，即加一些低分子液體改性劑、增柔劑、增韌劑等。既要充分利用環(huán)氧樹脂本身強度高、粘附力強的優(yōu)點，又要通過改性，降低其脆性，提高延伸率。最常用的改性環(huán)氧樹脂有:聚硫改性環(huán)氧灌漿材料、914雙組分決速固化裂縫修補材料、江蘇建筑科學研究院研制并生產(chǎn)的JNV修補加固劑。聚氨脂膠液是一種膠接性能很好的水泥混凝土路面裂縫修補材料。由于聚氨脂具有柔性的分子鏈，它的耐振動性及抗疲勞性能都很好。聚氨脂還有一

10、個重要的特點是它的耐低溫性能好，比所有其他任何有機類的膠粘材料耐寒性能都優(yōu)異。因此，用聚氨脂配成的裂縫灌漿材料耐氣候性好，在各個季節(jié)和各個不同地區(qū)都可使用常用的聚胺脂類灌漿材料有:多異氰酸酷膠粘劑、端異氰酸醋基聚氨醋預聚體型膠粘劑、甲苯二異氰酸醋及其膠凝劑、PU聚氨醋密封膠及S55-4型聚氨脂防水涂料。烯類裂縫修補材料主要采用烯類聚合物配制而成，通常有兩大類，一類是以烯類單體或預聚體作膠粘劑，在固化過程中發(fā)生聚合反應;另一類是以高分子聚合物本身作膠粘劑，如熱熔膠、乳液膠粘劑和溶液型膠粘劑常用的烯類修補材料氰基丙烯酸醋膠粘劑、(甲基)丙烯酸醋樹醋膠粘劑及聚醋酸乙烯乳液膠粘劑。浙江省水利河口研究院

11、研制出了用于水利工程的XYPEX(塞帕斯)滲透結(jié)晶材料和HK-HG10低粘度快固化化學灌漿材料;南京大學李曉、徐玲玲等采用引發(fā)劑、增塑劑等合成了高分子聚合物-甲基丙稀酸甲脂(MMA)基混凝土修補材料;管學茂，胡曙光等按逐次疊加原理和正交設(shè)計方法，配制出了超細高性能灌漿水泥(MHPGC)，并對其材料的組成和結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)進行了研究，研究表明:在(MHPGC)中合理地摻人粉煤灰、礦渣、膨脹劑、石膏等材料，能產(chǎn)生疊加效應，顯著提高強度，減少熟料。黑龍江孫晨紅、內(nèi)蒙古的郎宏培分別使用樹脂類膠粘劑和玻璃鋼粘結(jié)工藝修補混凝土路面裂縫。水利部小浪底水利樞紐工程建設(shè)管理局、中鐵十六局集團公司北京地鐵指揮部、鄭

12、州水利學校、河南水利第一工程局等在小浪底高性能混凝土裂縫補強與加固工程、混凝土擋土墻工程、混凝土裂縫滲漏水處置中分別采用了超細水泥、碳素纖維、水玻璃灰漿等修補材料。另外，環(huán)氧玻璃鋼、“克來?！备男詾r青、聚合物砂漿、環(huán)氧膠泥、水乳環(huán)氧水泥砂漿等材料在混凝土裂縫修補中得到應用。濟南大學、中科院蘭州物理化學研究所、交通部公路科研所等單位用高分子乳液聚合物為主要成膜物質(zhì)，輔助其它助劑配置成了成膜性能好、不損壞混凝土路面、無毒無味無色的高分子乳液型水泥混凝土路面養(yǎng)護材料劑。廣東省交通科學研究所主持了“聚合物型混凝土修補材料PCR研究”課題，所開發(fā)的有機材料具有粘結(jié)強度高、硬化速度快、初期粘度低、滲透性強

13、、壓灌注效果、耐疲勞性能抗老化性能好及施工方便等優(yōu)點。鐵道部科學研究院生產(chǎn)的ZV型混凝土修補膠，是以高分子共聚物為基本原料，摻加適量的改性劑、有機助劑配制而成，具有無毒、無味、無腐蝕、不燃、耐酸、耐堿等特點，它和水泥為基材配制而成的聚合物水泥漿或砂漿，能封閉混凝土表面細微裂縫，填充修補混凝土裂縫或缺陷。山東建材學院SCQ研究室研制的5CQ-251型混凝土公路路面裂縫補縫劑，是一種聚合物水泥砂漿修補材料，粘結(jié)強度較普通水泥砂漿要好，適用于較寬的裂縫。1.2 混凝土裂縫修補國內(nèi)外實施效果（1） 廣東佛山市南海區(qū)公路局的應用高性能快速修補混凝土效果2000年在廣東省佛山市南海區(qū)公路局管轄區(qū)的鹽南線應

14、用摻CUFA-24的高性能快速修補混凝土對普通混凝土路面進行了快速修補抗折強度能達到設(shè)計強度的70%(5x70%=3.5MPa)及以上，該修補區(qū)的混凝土24h達到開放交通的要求，取得了非常好效果。直接節(jié)約材料經(jīng)費596.7萬元。與采用普通混凝土進行修補相比可節(jié)約的人工、機械臺班等費用83.18萬元;間接經(jīng)濟效益3900萬元;社會效益480萬元;經(jīng)濟效益總計為5059.88萬元。該技術(shù)現(xiàn)已在廣佛高速、G321、G325、5112、5361、X493、佛平線等主要交通干線推廣應用。（2） 成渝高速公路修補工程成渝高速公路養(yǎng)護公司采用成都天福特種工程材料公司的“TF-3”快速修補劑對成渝高速公路重慶

15、段的水泥路面存在的，如橋梁伸縮縫、涵洞、橋面鋪裝以及部分水泥混凝土路面病害進行修補。但成渝高速公路的交通量很大，尤其是重慶段的交通量更是明顯增加。因此，對原路面結(jié)構(gòu)物附近或水泥混凝土路面病害的整治，要求保證不能封閉交通。施工完后，經(jīng)該公司質(zhì)檢中心檢測，按C30配合比取樣檢測，8小時抗壓強度達28.1MPa，12小時強度達30.1MPa，且其微膨脹性使自身與原路面結(jié)合良好，無裂縫。使原來單座維修涵洞的工期提前10-15天完成，縮短了交通封閉時間，社會經(jīng)濟效益非常顯著。（3） 川黔鐵路鋼筋混凝土n型梁裂縫修補1994年初川黔鐵路貴陽、息烽、桐梓等工務段管內(nèi)，有一批60年代施工的16米n型普梁，嚴重

16、開裂破損，裂縫數(shù)量較多，有的寬度達l0mm，保護層已脫離，鋼筋已有明顯銹蝕。鐵道部科學研究院采用T型彈力補縫器對裂縫進行注漿修補(用TK型注縫膠);保護層嚴重脫落處用聚合物快硬砂漿修補;其它微細裂縫用涂膜封閉(ZV型修補膠和普通水泥配制)，修補效果良好。（4） 瑞典的奧蘭特(Oland)大橋“外包混凝土法”修補奧蘭特(Oland)大橋全長6072m，是歐洲最長的一座大橋。它建于1968 -1972年。自從1990年以來，奧蘭特大橋經(jīng)歷了一次全面的維修。等到竣工時，156個橋墩就修補了11個。橋墩采用“外包混凝土”進行修補，即在原有結(jié)構(gòu)的周圍包以新的混凝土，其新穎之處就是用滑移層來防止裂縫。一般

17、的做法就是在舊混凝土上澆注新混凝土，最好是在粗糙的面上，以便獲得最大的粘結(jié)力。但是在試修補期間，在外包的混凝土結(jié)構(gòu)上發(fā)生了裂縫。所以后來在舊混凝土橋墩與外包混凝土之間做了一層滑移層，這才消除了外包混凝土上的裂縫。外包混凝土是用液態(tài)氮來冷卻的，用以限制由溫度變化而引起的混凝土的收縮。（5） 美國 “派拉蒙特”(Pyrament)水泥美國開發(fā)的“派拉蒙特”(Pyrament)混合水泥拌制的混凝土，4h抗壓強度達到13.4MPa。該水泥在紐約州12h完成一座橋梁接縫的修復。在寒冷的冬天，5小時內(nèi)重建了肯塔基州的巴克地方7.6m×18.3m的機場跑道。（6） 美國新澤西州路面修補中摻加早強劑

18、在八十年代末期，為解決水泥混凝土路面的修補而引起交通阻塞問題，開展了快速攤鋪混凝土的研究，該研究中除采用特種水泥(如快硬硫鋁酸鹽、堿激發(fā)鋁硅酸鹽水泥)外，還有在混凝土中摻入快硬早強劑等；也有一些部門通過摻加早強劑(或促硬劑)如硫酸鹽、氯鹽等來達到提高混凝土早期強度的目的。如美國新澤西州南部295號州際公路水泥混凝土路面修補工程中就采用了促硬劑和高早強的高效減水劑，同時水泥用量達474kg/m3，7h混凝土抗壓強度達17MPa，抗彎強度約為2MPa，10小時后開放交通。研制的Roadpatch修補材料而應用廣泛，該材料是由水泥砂漿、鋼纖維、丙烯酸類乳液改性劑復合而成，其修補后效果較好。2. 基于

19、全壽命優(yōu)化理論瀝青砼路面車轍預養(yǎng)護分析瀝青混凝土路面車轍預防性養(yǎng)護的經(jīng)濟性和有效性在很大程度上取決于采取預防性養(yǎng)護最佳時機的確定，應用預防性養(yǎng)護太晚會導致差的路面性能，太早應用預防性養(yǎng)護又回引起別的路面問題和資金浪費。Peshkin等在 NCHRP 523 報告中提出的效益-費用比的方法奠定確定預防性養(yǎng)護時機的框架。此后國內(nèi)外對于預防性養(yǎng)護最佳時機的研究都是圍繞如何準確的評估不同防性養(yǎng)護措施在整個壽命周期內(nèi)的效益和費用兩方面來進行研究。為了對各種典型的預養(yǎng)護措施的經(jīng)濟評價具有可比性，采用壽命周期法計算各項預防性養(yǎng)護的效益。壽命周期費用分析（Life-Cycle Cost Analysis）是在一定的時期內(nèi)，通過分析某一路段初建費用和以后的折扣費用來評價其經(jīng)濟價值的過程，壽命周期評估法是目前應用比較廣泛的一種方法。預防性養(yǎng)護要求提前支付養(yǎng)護費用，但是它推遲了昂貴的路面大修的時間，從而帶來了養(yǎng)護效益。在不同時期支付同