混凝土结构裂缝修补技术

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公路桥梁维护与加固技术培训讲义
1. 裂缝修补基础知识
1.1 裂缝类型划分
混凝土结构的裂缝，按其成因可分为结构性裂缝和非结构性裂缝，按其表现形式可划分为静 止裂缝、活动裂缝和尚在发展的裂缝。 （1）结构性裂缝：由外荷载引起的裂缝，其分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝出现，预示 着结构承载力可能不足或者存在其它严重问题。 （2）非结构性裂缝：由变形引起的裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的裂缝。这种 裂缝对桥梁的承载能力影响较小。 （3）静止裂缝：形态、尺寸和数量已稳定不再发展的裂缝。 （4）活动裂缝：宽度在现有环境和工作条件下始终不能稳定、易随着结构构件的受力、变形 或环境温度、湿度变化而时张、时闭的裂缝。 （5）尚在发展的裂缝：长度、宽度和数量尚在发展，但经历一段时间后发展将会终止的裂缝。
监测标线 监测标线
×年×月×日
×年×月×日 ×年×月×日
裂缝
裂缝
图1.2.5 混凝土结构裂缝长度变化监测方法简图
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1.2.6 裂缝宽度变化监测
在已观察裂缝最宽的部位做上记号并粘贴玻璃条（3mm厚）或安装百分表支 座，定期观察，若玻璃条被拉断或百分表读数显示裂缝宽度增大，则表明裂缝 宽度增大变化（图1.2.6）。
1.4 裂缝修补作用
（1）抵御诱发钢筋锈蚀的介质侵入，延长结构使用寿命； （2）通过对混凝土补强保持结构、构件的完整性； （3）恢复结构的使用功能，提高其防水、防渗能力； （4）消除裂缝对人们形成的心理压力； （5）改善结构外观。
1.5 裂缝修补技术规范
（1）中华人民共和国国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367－2006）； （2）中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22－2008 ）； （3）中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23－ 2008 ）； （4）重庆市工程建设标准《混凝土结构加固工程施工及验收规程》（DBJ 50－049－ 2006）。
利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用吸收低粘 度且具有良好渗透性的裂缝封闭修补胶液封闭裂缝通道，提高结构 的耐久性。对有防渗要求的结构部位，还应在裂缝表面粘贴玻璃纤 维布（GF布）或碳纤维布（CF布）以增强封护作用 以一定的压力将低粘度、高强度的高分子聚合物裂缝灌缝胶注 射入裂缝内，胶液固化后将开裂两侧的混凝土连接成结构整体；胶 液还能进一步渗透到裂缝周围的混凝土毛细缝隙中，形成较宽的加 固带，并能沿着钢筋走向渗透，保护钢筋和增加钢筋与混凝土的粘 合力，起到对裂缝修复并对结构局部增强并提高耐久性的作用
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混凝土裂缝修补技术 与管理、 与管理、质量控制
张 锡 祥 重庆交通大学复合材料桥梁研究所 二○○九年九月
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目
录
1. 裂缝修补基础知识 2. 裂缝修补技术 3. 裂缝修补工程管理 4. 裂缝修补质量控制 5. 裂缝修补工程示例 6. 思考题
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2.4.1.2 刮涂树脂胶泥表面封闭施工技术
（1）先对裂缝封闭范围的混凝土表面打磨除去表层污渍，打磨范围应超出裂缝四周各 200mm，打磨至露出混凝土新面为止，然后吹风清洁和用丙酮擦拭清洁干净混凝土表面。 （2）按照设计要求配制环氧树脂胶泥，每次配兑的胶泥数量以1小时内能刮涂施工完毕 为宜，配好的胶泥的黏稠度，应既便于施工，又能保证工程质量。 （3）采用灰刀和刮板将胶泥均匀、密实地刮涂和抹压在裂缝封闭范围的混凝土表面， 胶泥应纵横向刮涂和反复抹压，刮涂、抹压次数不小于3次；第一次刮涂、抹压的方向应垂 直于裂缝走向，使尽可能多的胶泥抹压进入裂缝内部，并与混凝土粘接牢固；胶泥固化 （硬化）后膜层应密实和均匀，无裂缝和孔洞。 （4）封缝胶泥硬化后，构件表面应打磨平顺。
2.4.1 裂缝表面封闭施工技术
2.4.1.1 涂刷树脂胶液表面封闭施工技术
（1）先对裂缝封闭范围的混凝土表面采用手提砂轮机打磨除去表层污渍，打磨范围应 超出裂缝四周各200mm，打磨至露出混凝土新面，经检查合格后，再用吹风机或空压机吹风 清洁，并用丙酮涂刷或擦拭进一步清洁裂缝封闭范围的混凝土表面。 （2）按照设计或产品说明书要求配兑环氧树脂封缝胶，用毛刷或胶辊粘胶涂刷于要求 裂缝封闭的混凝土表面。封缝胶应分两次纵横向涂刷，后次纵向（或横向）涂刷应在前次 横向（或纵向）涂刷胶液成膜并指触干燥时进行。每次涂刷应细密重迭和均匀，保证涂刷 胶液不流淌或流淌后应即时补刷，胶液固化后胶膜均匀、密实封闭裂缝。
填充密封修补法
在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出或切出槽深和槽宽分别≮20mm 和15mm的U型沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填，并粘 贴GF布或CF布封闭其表面；当为活动裂缝时，槽宽按15mm＋5 w max 确定
w ≥0.5mm的活动裂缝和静止 裂缝
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2.2 裂缝修补方法
（1）规范规定且工程常用的4种裂缝修补方法如表2.2所示。 （2）根据工程需要，4种裂缝修补方法可组合使用，以求达到最好的修补效果。
表2.2 混凝土结构裂缝修补方法一览表
方 法 名 称
表面封闭修补法
方 法 特
点
和 功
能
方法适用条件
裂缝宽度w＜0.15mm
≥10 ≥20 ≥1500 ≥50 ≥30，且不得呈脆性（碎裂状）破坏 ≥99％ 在产品使用说明书规定的压力下，能注入宽 度为0.1mm的裂缝
试验方法标准
GB/T 7124 GB/T 2568 GB/T 2568 GB/T 2569 GB/T 2570 GB/T 14683 现场试灌注固化后，取芯样检查
2.1.2 技术原则
静止裂缝 1）可即时进行修补； 2）依据裂缝粗细和干湿环境选择修补材料和修补方法。 2 活动裂缝 1）修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再按静止 裂缝的处理方法进行修补； 2）对于不能完全消除成因的裂缝，但确认对结构、构件的安全性不构成危 害时，可使用具有弹性和柔韧性的材料进行修补。 3 尚在发展的裂缝 1）不可即时进行修补； 2）应待裂缝停止发展后再进行适应方法的修补或加固。
1.2 裂缝形态检测
1.2.1 裂缝长度检测
一般以裂缝两端的实际走向长度定为裂缝长度，可用钢尺丈量检测。
1.2.2 裂缝宽度检测
一般以裂缝最宽处的尺寸作为裂缝宽度，可用钢尺、裂缝卡、裂缝读数放大镜逐条测量。
1.2.3 裂缝深度检测
一般以构件表面至构件未裂部位的距离尺寸作为裂缝深度，可由钻芯取样法、超声波法 （含地质雷达法）和灌注彩色液体法进行检测。
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2.3.3 裂缝封闭材料
（1）裂缝一般封闭主要采用环氧树脂材料； （2）裂缝表面封护增强材料，主要采用E型和S型GF布、CF布及其配套的胶粘剂。
2.3.4 活动裂缝修补材料
（1）主要采用无流动性的有机硅酮、聚硫橡胶、改性丙烯酸酯、聚氨酯等柔性的嵌缝密 封胶类修补材料。 （2）活动裂缝修补材料还可用于混凝土与其它材料接缝界面干脆性裂隙的封堵。
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2.3 裂缝修补材料
2.3.1 裂缝灌缝胶（注射剂）材料
（1）裂缝灌缝胶（注射剂）材料的安全性能和工艺性能应符合表2.3.1－1和 表2.3.1－2的规定。 （2）裂缝灌缝胶（注射剂）材料主要采用改性环氧树脂、改性丙稀酸树脂和 改性聚氨酯类材料制成。
表2.3.1－1 裂缝修补胶（注射剂）安全性能指标 检 验 项 目 性能或质量指标
2.3.5 潮湿环境裂缝修补材料
（1）含水率＞8％的混凝土构件，裂缝修补材料应选用能在水中固化的亲水型环氧 树脂类材料制成的封缝胶、灌缝胶、注浆料及粘贴纤维布的配套胶； （2）含水率＞8％的混凝土构件，有条件干燥使其含水率下降时，可选用一般的通 用型环氧树脂类材料制成的裂缝修补材料。
2.4 裂缝修补施工技术
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1.2.4 裂缝发展检测
混凝土结构裂缝的发展，通过检测裂缝的数量增加，裂缝长度、宽度和 深度的增大，确定裂缝的发展。
1.2.5 裂缝长度变化监测
在已观察裂缝两端，划线作为裂缝的端点，并在旁边记上观测日期，定 期进行观察，查看裂缝是否伸出端点，若伸出，表明裂缝长度在伸长变化 （图1.2.5）。
检 验 项 目
混合后初始黏度 可操作时间 施工环境温度
性能或质量指标
≤500mPa·s ≥60min 5℃～40℃
试验方法标准
GB/T 12007.4 GB/T 7123 ─
备
注
气温25℃下测定 气温25℃下测定 5℃时应具有可灌性；40℃时应在40min内可灌注完毕
2.3.2 裂缝注浆材料
（1）裂缝修补的聚合物水泥注浆料的安全性能应符合表2.3.2的规定。 （2）聚合物水泥浆的聚合物材料有天然或合成橡胶浆、热塑性或热固性聚合物树脂 （主要为不饱和聚酯树脂和环氧树脂等）及水溶性聚合物（包括纤维素衍生物─基甲纤维 素（MC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯盐─聚丙烯酸钙和糠醇等）。其掺入量为水泥质量的 5～25％。
灌缝胶注射修补法
0.1mm≤ w ≤1.5mm的静止型 独立裂缝、贯穿性裂缝以及 蜂窝状混凝土局部缺陷的补 强和封闭
压力注浆修补法
在一定的时间内，以较高的压力将修补裂缝的超细无收缩水泥 注浆料、改性聚合物水泥注浆料及不回缩微膨胀水泥注浆料压入裂 缝腔内，填实混凝土结构裂缝空间形成结构整体
w ≥0.15mm的静止型裂缝、 大型结构的贯穿性裂缝、大 体积混凝土的蜂窝状严重缺 陷以及深而蜿蜒的裂缝
钢－钢拉伸抗剪强度标准值（MPa） 抗 拉 强 度（MPa） 胶 体 性 能 受拉弹性模量（MPa） 抗 压 强 度（MPa） 弯 曲 强 度（MPa） 不挥发物含量（固体含量） 可 灌 注 性
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表2.3.1－2 裂缝修补胶（注射剂）工艺性能指标
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2. 裂缝修补技术
2.1 裂缝修补原则
2.1.1 规范原则
（1）可靠性鉴定确认必须修补的裂缝，应根据裂缝的种类进行修补设计， 确定修补材料、修补方法和时间。 （2）混凝土结构因承载力不足引起的裂缝，除按规范规定的适用修补方法 进行修补外，还应采用适当的加固方法对结构进行补强和加固。
划痕 玻璃片
粘贴玻璃片
100～200mm
玻璃杆
100～200mm
百分表
埋入支座 百分表
埋入支座
1
玻璃杆
1
1-1
图1.2.6 混凝土结构裂缝宽度变化监测方法简图
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1.3 裂缝成因分析
内因：混凝土结构、构件材料质量缺陷，截面尺寸不足、设计、施工、养护失误等。 外因：结构超载、位移约束、温度、收缩、徐变影响、灾害损坏影响等。 注意：混凝土结构、构件因承载力不足而产生的裂缝，开裂只是结构、构件承载力下降 的一种表面征兆和构造性的反应，并非导致其承载力下降的实质性原因，故不可能通过单纯 的裂缝修补来恢复其承载功能。
2.4.1.3 粘贴纤维布表面封闭施工技术
（1）先对裂缝封闭范围的混凝土表面打磨除去污渍表层并使打磨后的混凝土新面坚实、 平顺，打磨范围应超出裂缝四周各250mm，然后吹风清洁和用丙酮擦拭清洁干净混凝土表面。 （2）按粘贴纤维布加固混凝土结构的技术要求，先涂刷高强度、低粘度的底胶，并使底 胶尽可能多地渗入裂缝中，凝胶后再用修补胶或由底胶配兑的胶泥修补整平封闭范围的混凝 土表面，凝胶后再一次打磨平顺并吹风清洁干净。 （3）选择GF布或及与其配套的浸渍胶，将纤维布粘贴于裂缝封闭范围的混凝土表面，要 求纤维方向垂直于裂缝走向，纤维布与混凝土应密贴并张紧，纤维布超出裂缝四周每边均不 少于200mm，纤维布自身搭接长度不小于100mm。 （4）纤维布粘贴完毕后应在其表面再涂刷一遍浸渍胶，并洒布一层石英砂，便于纤维布 固化后在其上涂抹水泥浆或灰浆等其它饰面层，自检合格后报工程监理和质监单位检查验收。
表2.3.2 修补裂缝用聚合物水泥注浆料安全性能指标 检
浆体 性能
验
项
目
性能或质量指标
≥5 ≥40 ≥10 ≥2.5，且为混凝土破坏
试验方法标准
GB50367－2006 附录G GB/T 2569 GB50367－2006 附录H GB50367－2006 附录F
劈裂抗拉强度（MPa） 抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 注浆料与混凝土的正拉粘结强度（MPa）