应用环氧树脂修补墩柱表面裂缝施工技术

刘佳杰

(北京市政路桥股份有限公司 北京 100045)

1 概述

某高速项目主线均为高架桥，上部结构均采用小箱梁，下部结构为墩柱、承台及桩基。项目所在地常年潮湿，降雨较多，早晚温差较大，对混凝土浇筑及养护要求高。

由于施工墩柱的基数大及各工区现场施工工人的技术水平存在差异，个别墩柱拆模后，在墩柱表面不同程度出现细小裂缝。根据统计共计29个墩柱产生了细小裂缝，裂缝长度、宽度及数量统计见表1。根据现场情况、施工日志、混凝土记录等判断形成裂缝的原因有：没有掌握好浇筑时间，浇筑过程温差较大，浇筑后养护洒水不到位[1]；拆模时间偏早，现场施工人员通过敲打、扳撬等不良操作扰动混凝土[2]。

表1 墩柱表面裂缝统计表(单位：条)

表面裂缝的存在，首先影响外观质量；其次对墩柱结构产生一定的影响。如果裂缝深度较大，导致钢筋外露，在潮湿空气和雨水的影响下，随时间的推移，会影响墩柱的稳定性。因此，为了确保墩柱结构的安全性，减少经济损失，需要采取措施进行裂缝修补和补强。

2 确定修补方法及材料

为了确保裂缝内填充密实，根据裂缝宽度不同，确定修补处理方法为直接填充，即将修补材料直接填充裂缝宽度小于0.2mm的裂缝中；或高压注浆，即将修补材料通过高压注入宽度在0.2～0.5mm的裂缝中。

由于项目所处地区受潮湿空气及降雨影响较大,且处理裂缝时要求混凝土表面干燥，结合环氧树脂具有粘合快，操作方便，对施工现场要求不高等优点，可避免降雨对修补施工带来的不便和影响修补质量。另外，环氧树脂材料强度高、抗弯抗拉强度高及耐久性能好，可满足墩柱裂缝封堵及混凝土强度的要求。所以选定环氧树脂作为主要材料修补裂缝。

本项目中，用于墩柱上表面裂缝注浆补强的环氧树脂浆液是由环氧树脂、固化剂、增塑剂、稀释剂等组成的混合材料。在裂缝封闭处理及粘接密封注浆嘴涂抹时所使用的材料为环氧树脂胶泥，其是在环氧树脂的基础上掺入水泥、砂或滑石粉调配而成的混合材料。注浆材料使用前，应对外观、浆液密度、浆液粘度、浆液可操作时间、抗压强度、粘结强度等进行试验[3]，确保材料满足要求(抗拉强度大于等于20MPa)。

在调配材料和使用修补材料时要注意通风，须佩戴必备的防毒面具、手套等劳动保护用品。拌和时一定要均匀且要快速。注浆材料具有浅毒性，应封闭储存。

3 注浆修补施工

由于裂缝宽度不同，其对墩柱的影响也不同。当裂缝较宽时，其对墩柱的影响会更大；当裂缝宽度较小时，其影响的范围不大或没有，因此在修补过程中，针对不同的裂缝宽度采取不同的处理方案。

根据表1中裂缝宽度的分类：对于宽度小于0.2mm的裂缝，直接利用环氧树脂浆液对裂缝进行封堵，将外流的环氧树脂浆液处理后，利用环氧树脂胶泥对裂缝进行封闭处理；对于宽度在0.2～0.5mm之间的裂缝，通过埋设注浆嘴方法进行高压注浆，注浆完成后进行封闭处理，然后进行二次高压注浆，确保裂缝封闭处理后，环氧树脂胶泥与裂缝间空隙被填满充实。裂缝注浆修补的施工过程详见图1。

图1 环氧树脂注浆修补施工流程

3.1 裂缝表面处理

对于小于0.2mm的裂缝，应用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，然后用高压空气将裂缝吹洗干净，再用毛刷蘸甲苯或酒精把裂缝两侧20～30mm处擦洗干净并保持干燥。

对于0.2～0.5mm的裂缝，为了确保裂缝被充分填实，在注浆修补前，应沿裂缝用角磨机打磨成V形槽(图2)，槽深与槽宽可根据裂缝深度和利于封缝的原则来确定，但不应过大影响墩柱外观质量和结构。凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后按小于0.2mm的裂缝表面处理办法处理。

图2 角磨机处理裂缝V形槽

3.2 埋设注浆嘴

埋设注浆嘴时预先确定好注浆嘴分布位置(图3)，注浆嘴内径8mm，外径14mm，头部成锥形。注浆孔设置的间距应控制在200～400mm，间距不宜过大，避免注浆时压力不够导致注浆不饱满。注浆嘴尽量设置在裂缝较宽，开口较通畅的部位。确定好分布位置后，进行钻机打孔，孔深不应超过已有裂缝的深度。埋设注浆嘴时，应将环氧树脂胶泥均匀涂抹在注浆嘴周围，然后将注浆嘴打入孔内，用环氧树脂泥固定，并保证注浆嘴的外露长度不小于2cm，便于与注浆机械连接。

图3 注浆嘴的埋设布置示意图

3.3 裂缝封闭

采用环氧树脂泥对已经完成修补的裂缝进行封闭。对裂缝进行封闭时，注意确保涂抹的密封性且涂抹面应平整，涂抹面不得产生气泡。对于宽度在0.2mm～0.5mm之间的裂缝，在二次注浆前，待环氧树脂泥固化后，应检查封闭的密闭效果：将肥皂水涂刷在封缝材料处，再往注浆嘴通入压缩空气，观察是否有气泡出现，有气泡产生则裂缝封闭的密封性不合格，应重新对裂缝进行封闭。

3.4 高压注浆

针对宽度在0.2mm～0.5mm之间的裂缝，在进行垂直或倾斜裂缝注浆时，应从最低位置的注浆嘴依次由下往上开始注入环氧树脂浆液，当相邻的上部裂缝及注浆嘴周边溢出浆液时，说明下部裂缝已被浆液灌满。处理水平裂缝注浆时，应从裂缝的一端依次向另一端进行注浆。观察裂缝浆液灌满后，应稳压1min后，立即拔出注浆嘴，并及时清理注浆嘴内残留的注浆浆液。

在第一次高压注浆后，对裂缝进行封闭(注浆孔不应封闭)，然后重新在原注浆孔埋设注浆嘴，使注浆嘴出浆口处于封闭面与裂缝之间，进行第二次高压注浆，观察裂缝浆液灌满后，应稳压1分钟后，立即拔出注浆嘴，并及时清理注浆嘴内残留的注浆浆液。

在注浆施工前，应清洗注浆设备及管道，对高压灌注机进行试压。在注浆过程中，应保持压力稳定以满足注浆要求，注浆压力过大可能会造成混凝土构件产生裂缝扩张或新生裂缝，通常注浆压力应控制在0.2～0.4MPa。在每次注浆完成后要及时清洗注浆设备及管道，以免固化造成管道堵塞。

3.5 外观整理

注浆结束后，如发现缺陷应及时补救。待缝内浆液达到初凝且不流出时，用角磨机将注浆嘴孔打磨平整，再用环氧树脂胶泥把注浆嘴孔处抹平封口。

4 检验修补效果

对裂缝进行修补处理后，待外观整理完成后，环氧树脂材料完全凝结后进行骑缝钻芯取样，尽量使裂缝靠近钻芯试件直径位置。钻芯试件的尺寸为直径92mm，高度30mm。钻取过程中，应确保钻取口处不外露钢筋，确保墩柱内部钢筋笼的稳定性。每个裂缝应在其首段和末端各取一个试件，对于长度大于0.6m的裂缝，应在中间位置增加一个。混凝土构件在钻芯取样后留下的孔洞应用等强度材料及时修补，以保证其正常工作。取芯试件端面应平整，取芯试件垂直度误差不超过2°。

该项目中，使用环氧树脂对墩柱上的表面裂缝进行修补后，通过对骑缝所得的取样试件进行外观观察和抗压测试，发现试件内部裂缝已充满环氧树脂材料，抗压强度满足设计要求，获得了较好的补强效果，因此环氧树脂注浆修补表面裂缝效果明显。

5 结语

利用环氧树脂材料注浆修补墩柱表面裂缝具有施工简便，安全可靠，质量满足要求等优点，同时施工速度快，不受降雨的影响。此工程处理表面裂缝的方法可为其他项目裂缝处理提供一定的参考。