混凝土結構中變形縫嵌填劑配制及封堵施工工法

混凝土結構中變形縫嵌填劑配制及封堵施工工法1前言高速鐵路建設過程中，為了防止混凝土構筑物因氣溫變化和不均勻沉降所產(chǎn)生的變形，施工時在混凝土結構變形敏感的部位均要設置變形縫將其斷開。變形縫分為伸縮縫與沉降縫兩種形式，將構筑物分成若干個相對獨立的單元，預留的變形縫能保證混凝土構筑物有足夠的變形空間，在混凝土構筑物施工完成后都要對變形縫進行嵌填封堵，以保證混凝土構筑物結構的完整性?，F(xiàn)有混凝土支擋結填充的密封效果取決于對填縫劑黏貼基面的妥善處理、連續(xù)性和穩(wěn)定性，以及填縫劑與之接觸材料的相容性，包括粘結的基面。不同材料和產(chǎn)品的正確使用和施作應依據(jù)已制定的接縫設計標準，以避免填縫劑接縫的早期病害。對接縫密封處理困難或處理成本較高的情況(如軌道板、隧道襯砌變形縫)，則應選擇具備良好耐環(huán)境風化特性的密封材料以降低后期的維護成本。變形縫的嵌填封堵是高速鐵路混凝土結構物施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)，選擇并使用適當?shù)那短羁p劑對充分發(fā)揮其性能、使用壽命和耐久性是十分重要的。按照鐵路規(guī)范及設計圖紙要求，現(xiàn)有技術對普通變形縫封堵是采用瀝青麻筋、瀝青聚苯板等封堵材料；對高鐵鐵路橋梁路基道床板、路基支擋結構的變形縫是采用以擠塑聚苯乙烯發(fā)泡材料板填充并用聚氨酯進行封縫的；對隧道襯砌沉降變形縫采用聚硫密封膏嵌填封堵。設計圖紙及鐵路規(guī)范中僅提到使用指定的原材料和廠家，均無施工質量保證的配套方法，進而在高速鐵路工程施工中，對道床板、框架橋節(jié)段、隧道襯砌變形縫嵌填。目前，市場上具備的常用填縫材料有：聚合物基彈性橡膠，硅酸酮樹脂，聚氨酯，多組份環(huán)氧聚氨酯和聚硫化物。由于未涂刷底層膠以及變形縫中的混凝土基層清理程序不到位，容易造成封堵材料容易剝落，并且所采用的封堵材料配制不合理導致粘固效果不好，導致現(xiàn)有變形縫封堵后均存在冒水、脫落和滴漏的現(xiàn)象，最終導致填充密封失敗，給混凝土結構性能帶來了很大折損，白白耗費了大量的人力和物力，嚴重威脅到了鐵路運營安全。為了解決混凝土變形縫嵌填封堵后，填縫材料與混凝土基面粘貼后無脫落無滲水，且保證嵌縫劑灌注施工時不污染到變形縫周圍的表面等問題。由中鐵十工經(jīng)驗，組織開展了"高速鐵路混凝土結構變形縫嵌填劑的配制方法與涂布灌注嵌縫劑的施工工法"關鍵技術研究，并經(jīng)過多個項目成功應用，形成了本工法。安全、高效、優(yōu)質的應用效果，具有重大技術創(chuàng)新，克服了傳統(tǒng)的人工直接從側面對變形縫注入嵌縫劑填塞，造成混凝土基面與嵌縫材料間出現(xiàn)不連續(xù)的空洞質量問題，節(jié)約成本明顯，具有較好的推廣應用價值。2工法特點好，變形縫封堵后容易出現(xiàn)冒水、脫落以及滴漏的技術問題，取代了原設計瀝青木板嵌填方案，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。2.2變形縫封堵技術克服了傳統(tǒng)人工采用軟刷直接將封縫劑從側面對變形縫注入嵌縫劑表面進行填塞，對變形縫兩側混凝土結構造成嚴重污染，縫隙中混凝土基面與封縫劑間不密貼，混凝土基面與嵌縫材料間出現(xiàn)不連續(xù)的空洞問題發(fā)生。2.3將其沿變形縫處理基面邊緣兩側連續(xù)性貼護兩道高硬度無痕隔離紙膠帶(兩道隔離膠帶在位于變形縫中線處彼此緊密相接)，紙質寬膠帶不能貼入接縫以內，粘貼后不應與鄰近嵌縫劑粘貼表面有重疊。在由上方至下注入嵌縫劑時，隔離帶會有效遮擋嵌縫劑外溢，可讓膏體進入縫口內順著縫隙下垂至底部不外溢，同時嵌縫劑初凝時會突出縫面1cm，這樣有助于嵌縫劑膏體抹順作業(yè)時界面空洞被擠密修復，避免膏體灌注不連續(xù)、不密實等質量缺陷發(fā)生。所使用紙質隔離膠帶在混凝土基層面上移除后無粘膠殘留，避免膠帶痕跡涂污變形縫周圍表面混凝土。高嵌縫劑與基面之間的粘接強度。耐久性好，凝固后不會收縮可達到與混凝土結構物同樣使用壽命，而市場上購買的結構注縫膠價格高且凝固后會收縮，表面耐摩擦抗劃系數(shù)是環(huán)氧樹脂材料的一倍。經(jīng)實地拉拔檢測后，合格率高，粘合強度比傳統(tǒng)工藝制作的提高6倍以上提高了變形縫嵌填施工質量，確保了高速鐵路運營安全。了嵌縫劑的整體性。嵌縫劑灌注從變形縫的一端到另一端注入到整條變形縫中有效減少基面底層劑與嵌縫劑封膏體之間形成接縫氣泡、空洞。低、較實用，效果很好。3適用范圍本工法適用于公路、鐵路、水利等變形縫嵌縫劑與封縫劑的配制方法與混凝土結構變形縫的嵌填封堵施工方法，適用范圍更廣。尤其適應于地下水發(fā)育，環(huán)境溫度高、季節(jié)溫差變化大的地區(qū)。4工藝原理本工法提供了混凝土結構變形縫采用涂布灌注嵌縫劑的施工工藝與嵌縫劑配制方法，解決了現(xiàn)有的封堵材料配方不合理，粘固效果不好，變形縫封堵后容有配制成本低，配制方法簡單，現(xiàn)場取料容易，凝固后整體粘結性強，耐久性好5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程變形縫嵌填劑的配制→基層表面處理→貼隔離紙質寬膠帶→裂縫灌膠設備安裝→涂底層劑→灌注嵌縫劑→嵌縫劑灌注后界面出現(xiàn)空洞→涂層抹順后嵌縫劑基層無空洞→移除隔離紙質寬膠帶→封縫→使用刀片水平切割嵌縫劑→嵌縫劑垂直拉出3cm進行實地拉拔檢測。5.2操作要點小時得到固化的聚醚多元醇；第三步、將第一步得到的聚氨酯預聚體與第二步得到的固化的聚醚多元醇按1：彈性的密封材料。嵌縫劑配制時要防止混入空氣，每次混料量不宜過大并在混合該類物質主要是引發(fā)樹脂分子中環(huán)氧基的開環(huán)聚合，從而交聯(lián)成體型結構的高聚物，因而并不會產(chǎn)生有毒物質。該嵌縫劑成本低，配制方法簡單，現(xiàn)場取料容易，凝固后富有彈性，灌注后不會因封堵縫或混凝土結構的沉降收縮產(chǎn)生脫落，耐久性好。配制好的嵌填劑應該在干燥、通風陰涼的場所貯存，溫度不超過內完成灌縫操作，否則應將其丟棄，并重新進行拌合嵌填劑。變形縫開口處用小灰鏟或鐵鉤將變形縫內的砂石、泥土剔出，并用壓縮空氣配合鋼絲刷吹除縫中混凝土基層上的灰土，然后用掃帚反復清洗縫內混凝土基層和縫兩側混凝土基層，直到無灰塵為止，其作用是保證嵌縫劑與基面的良好粘貼將其沿變形縫處理基面邊緣兩側連續(xù)性貼護兩道高硬度無痕隔離紙膠帶(兩道隔離膠帶在位于變形縫中線處彼此緊密相接)，紙質寬膠帶不能貼入接縫以內粘貼后不應與鄰近嵌縫劑粘貼表面有重疊。在由上方至下注入嵌縫劑時，隔離帶會有效遮擋嵌縫劑外溢，可讓膏體進入縫口內順著縫隙下垂至底部不外溢，同時嵌縫劑初凝時會突出縫面1cm，這樣有助于嵌縫劑膏體抹順作業(yè)時界面空洞被擠密修復，避免膏體灌注不連續(xù)、不密實等質量缺陷發(fā)生。所使用紙質隔離膠帶在混凝土基層面上移除后不會有任何的粘膠殘留，避免膠帶痕跡涂污變形縫周圍表面混凝土。如接縫寬度存在變化，可搭接兩條膠帶以控制膠帶寬度與接縫相適應此過程對整條變形縫灌注質量至關重要，直接影響變形縫灌注的質量與效率。通過空壓機壓膠罐灌漿管向變形縫一端的灌漿嘴內注入壓縮空氣，其嵌形縫另一端灌漿嘴閥門打開，其余灌漿嘴閥門關閉，開啟空壓機進行壓氣試驗，紙質寬膠帶是否漏氣。涂底是非常有必要的。在實際中我們發(fā)現(xiàn)，在縫體清洗的非常干凈的情況下，不涂底涂有時候也能起到良好的效果，但是稍有不注意就會粘結不良。我們所采用均勻涂至封堵縫內兩側混凝土基層面上，然后用抹布擦上底漆，涂刷時不應出現(xiàn)墜滴或流動狀，或有漏涂和空洞的情況，否則可能會造成嵌縫劑粘附效果不佳。上涂底層劑作用是在混凝土伸縮縫的嵌縫過程中，有效提高嵌縫劑與基面之間的為保證嵌縫劑注入后，能夠完全填充由基面和嵌縫劑或離型膠帶在接縫處產(chǎn)的一端(頂端)將第一步得到的膏狀的嵌縫劑注入到變形縫內，將整個變形縫的縫隙注滿。注縫槍的噴嘴應與變形縫的尺寸和形狀匹合，有利于結構物壓力推動填縫劑進入空洞內產(chǎn)生填充的效果，實現(xiàn)與接縫基面的緊密接觸。首先把配制好的嵌縫劑裝入嵌縫槍內，填裝時不允許空氣進入槍內。然后啟動空壓機帶動注縫槍，用適當噴嘴從上端注入變形縫中，不允許從縫側面注入。帶空壓機灌裝與擠涂布抹順工作應在嵌縫劑灌注后，且必須在膏體表面形成薄皮層前盡快完成，涂布抹順的作用確保嵌縫劑和變形縫基層表面無空洞、更好的接觸。由于事先在縫兩側基面上貼有紙質寬膠帶，注入后的嵌縫劑會順著縫隙從一側注滿到另一側(不外溢)，嵌縫劑進入縫口內有時會產(chǎn)生氣泡形成非下垂性膏體，可用硬紙板伸入到變形縫內對含氣泡的封縫劑進行涂層抹順，以消除氣泡，使封堵劑密實；然后使用干燥的蛋糕裝飾刮刀將外溢到變形縫兩側的嵌縫劑刮掉，其作用是確保嵌縫劑與變形縫基層表面緊密結合在一起，避免工具與嵌縫劑產(chǎn)生粘附。對待變形縫嵌縫劑凝固后，達到需要形狀的勾縫抹順處理后，盡快將事先貼護進紙盒箱子內，統(tǒng)一運送至垃圾焚燒廠進行銷毀。在快硬水泥中摻入適量的石英粉制成封縫劑，此封縫劑與所配制的嵌縫劑的結合面具有良好的附著力，抗?jié)B防水防腐性能優(yōu)異。待封縫劑固化后，用蛋糕裝飾刮刀將封縫劑涂抹到變形縫中的嵌縫劑表面進行覆蓋，涂抹后的封縫劑表面應略高于變形縫兩側混凝土的基面，并與兩側混凝土基面有一定的搭接寬度。變形的檢測，所采用的嵌縫劑具有以黏結形式撕下的特性。首先，從變形縫的一側基面至另一側，用刀沿寬度的方向橫向切開；然后緊挨基面，在縫的兩側(從已橫表量測設備和量表量測設備和量以整體黏結形式撕下。如果基面粘著性合格，嵌縫劑自身會以黏結形式撕下。用5.3勞動力組織現(xiàn)場配備充足的勞動力，確保工程質量與工期目標的實現(xiàn)。配備人員如序號單項工程所需人數(shù)備注施工管理人員12質量管理人員13試驗技術人員(嵌縫劑配制)2安全保護4作業(yè)工人(隔離帶黏貼與移除、封縫與嵌縫作業(yè)、基層表面的處理、涂層抹順)35實地拉拔檢測與記錄2合計9人6材料與設備本工法所需的主要設備和材料見表6-1所示。儀器器序號設備名稱設備數(shù)量試驗用途備注空壓機一臺灌注嵌縫劑2異氰酸酯嵌縫劑配制重量比3聚醚多元醇封縫劑配制重量比4軟刷涂底層劑5界面底層劑紙質寬膠帶隔離帶8蛋糕裝飾刮刀涂層抹順9小貨車一輛交通運輸灌裝與擠壓槍3把灌注嵌縫劑7質量控制為了保證變形縫施工質量，確保嵌填結構科學、公正、準確，采取技術措施如下：劑并及時做好養(yǎng)護工作；內使用完，杜絕過期后使用。該嵌縫劑成本低，凝固后富有彈性，灌注后不會因封堵縫或混凝土結構的沉降收縮產(chǎn)生脫落。貼之前伸長達到生產(chǎn)廠家確定拉拔值。則按照原先方式和步驟進行修復處理。要注意確保原填縫劑表面干凈，并且新的填縫劑與原填縫劑相互接觸。益求精，灌注后應密實無空鼓，以保證板兩側粘結。止灰塵及損傷等。施工結束后撕去紙膠帶。蓋一經(jīng)打開，應在5小時內用完，以免吸潮凝膠。它相關信息進行存檔備份，以便作為將來參考的質量控制資料。本工法混凝土變項目試驗條件試驗結果密度-混合粘度-力學強度28天膠體抗壓彈性模量(MPa)8安全措施放材料必須有專門場地，有消防措施配備足夠的消防器材，動火要到保衛(wèi)部領動火證。8.3異氰酸酯是毒性材料，施工時要配戴手套當天用完。8.5對施工現(xiàn)場各種防護裝置和安全標志不得存運輸條件下，貯存期6個月。9環(huán)保措施聚醚多元醇等要及時收集倒入固定的垃圾箱，保持施工環(huán)境的整潔，減少對環(huán)境的污染。污染和發(fā)生中毒事故。下：10.1經(jīng)濟效益本工法具有成本低，現(xiàn)場取料容易，工藝操作簡便，不須日后進行養(yǎng)護，節(jié)省了大量人工及機械費用，可確保一次成型，避免了日后返工現(xiàn)象發(fā)生；凝固后整體粘結性強，嵌縫劑具有優(yōu)良的密實性，不容易產(chǎn)生脫落，有效防止了變形縫冒水以及滴漏現(xiàn)象的發(fā)生。嵌縫劑與封縫劑均在現(xiàn)場配制，具有粘結強度高，配制成本低，凝固后富有彈性，防水效果好，其表面耐摩擦抗劃系數(shù)是環(huán)氧樹脂材料的一倍，灌注后不會因封堵縫或混凝土結構的沉降收縮產(chǎn)生脫落。蛋糕裝飾刮刀和硬紙板已被成功運用于填充接縫的涂抹處理當中，成本低，效果好。嵌縫劑的配制采用國產(chǎn)材料，價格相對便宜，且為常溫施工，對溫度和時間的要求不敏感，容易實施。經(jīng)成本測算，可知因隧道襯砌、路基擋土墻變形縫嵌填材料失效直接導致10.2社會效益應用該技術進行變形縫嵌縫處理，克服了傳統(tǒng)的人工直接從側面對變形縫注入嵌縫劑填塞，造成混凝土基面與嵌縫材料間出現(xiàn)不連續(xù)的空洞問題，使混凝土變形縫充分發(fā)揮了其功能，保證了混凝土結構變形縫嵌縫材料施工質量，大大延長了混凝土結構的使用壽命；施工完的嵌縫材料與混凝土基面形成高粘結強度，起到防水的作用；經(jīng)實地拉拔檢測后合格率100%提高6倍以上，提高了混凝土變形縫施工質量，加強了混凝土變形縫整體穩(wěn)定性。10.3環(huán)保效益減少了因后期混凝土變形縫質量通病，大量使用及吊裝作業(yè)施工時產(chǎn)生的大量機械費用；避免了對施工現(xiàn)場造成二次污染等現(xiàn)象發(fā)生，在施工中未對環(huán)境造成污染和英他不良影響，達到了施工和環(huán)境相協(xié)調的試驗目的。本工法克服了傳統(tǒng)的人工直接從側面對變形縫注入嵌縫劑填塞，造成混凝土基面與嵌縫材料間出現(xiàn)不連續(xù)，混凝土基面與封縫劑間不密貼，對變形縫兩側混凝土結構造成嚴重污染的空洞問題，有效保證了混凝土結構變形縫嵌縫材料施工質量；在燕都隧道襯砌變形縫、路重力式擋土墻變形縫工程項目上使用后效果甚佳，已證明該工法的安全性與可靠性。11.1燕都隧道襯砌應用實例本工法在中鐵十九局集團第三工程有限公司施工的新建朝陽至秦沈高鐵凌為v大跨d型深埋中心水溝復合式襯砌。隧道襯砌沉降變形縫設計中僅提到嵌縫300%，恢復率≥