本申請涉及橋梁，特別涉及一種高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法。

背景技術(shù)：

1、近年來我國橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，在川藏鐵路、青藏鐵路、新疆南北疆環(huán)線鐵路等高原高海拔寒冷地區(qū)工程項目中建設(shè)有越來越多的大型橋梁。由于川藏、新疆等地區(qū)年平均氣溫低、溫差大、紫外線照射強烈、冰凍期長，極容易發(fā)生季節(jié)性凍害，這對橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)與運維發(fā)起了重大技術(shù)挑戰(zhàn)。在高寒地區(qū)長時間的季節(jié)性凍融循環(huán)會造成橋梁混凝土的開裂，嚴(yán)重影響橋梁的正常運營。目前在川藏等高原高海拔地區(qū)服役橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的橋梁裂縫，已經(jīng)影響橋梁健康服役狀態(tài)，需要對橋梁進(jìn)行修補。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，以解決現(xiàn)有的橋梁開裂，影響橋梁健康服役狀態(tài)的問題。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，包括以下步驟：

3、獲取待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸；

4、根據(jù)待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸確定修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性；

5、根據(jù)修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性確定修補材料的組成，并制備修補材料；

6、使用修補材料對待修補的混凝土結(jié)構(gòu)需要修補的裂縫進(jìn)行修補，得修補后的混凝土；

7、在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)。

8、本申請中，根據(jù)待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸確定修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性，可以使得修補材料熱膨脹系數(shù)與原有混凝土結(jié)構(gòu)保持一致，修補材料與原有混凝土材料在多次凍融循環(huán)環(huán)境下協(xié)調(diào)變形，減少新裂縫的產(chǎn)生。此外修補材料合適的流動性，使得修補材料可以注入裂縫尖端以及微裂紋中，完整修復(fù)原有裂縫，提高混凝土結(jié)構(gòu)的完整性與密實度。通過在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，可以通過疏水層隔絕外部水并排出內(nèi)部水，減少修補后的混凝土結(jié)構(gòu)受凍融循環(huán)影響再次產(chǎn)生裂縫的概率。

9、一些實施例中，所述裂縫的尺寸包括裂縫的深度及裂縫的開度。通過裂縫的深度及裂縫的開度可以得出待修補的裂縫的體積，根據(jù)待修補的裂縫體積，可以配置相應(yīng)量的修補材料，同時，根據(jù)裂縫深度，可以計算修補材料的流動性，使得修補材料可以注入裂縫尖端以及微裂紋中，完整修復(fù)原有裂縫，保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性與密實度。

10、一些實施例中，所述根據(jù)待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸確定修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性中，修補材料的熱膨脹系數(shù)為v1，待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)為v2，其中，0.9≤v1/v?2≤1.1。修補材料的熱膨脹系數(shù)與待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)越接近，修補完成后的混凝土結(jié)構(gòu)可以共同發(fā)生變形，減少二次裂縫的產(chǎn)生，減少裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，提高修補后的混凝土的強度。待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)可以通過應(yīng)變片測量獲取，修補材料的熱膨脹系數(shù)可以通過膨脹儀法獲取。

11、一些實施例中，所述修補材料包括硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣、硅灰、石灰石粉、聚羧酸減水劑、緩凝劑及無機鹽類早強劑。上述修補材料具有早高強特性，能夠在寒冷條件下快速形成強度，同時具有抗凍性，能夠承受多次融凍循環(huán)，提高修補后的混凝土結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命。硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣、硅灰、石灰石粉、聚羧酸減水劑、緩凝劑及無機鹽類早強劑的比例可以根據(jù)實際的修補材料的膨脹系數(shù)及流動性進(jìn)行選擇，在一些實施例中也可以按照質(zhì)量比為(600～800):(100～200)：(100～200)：(50～100)：(50～100)：(2～3)：(2～3)：(1～8)，聚羧酸減水劑聚酯型聚羧酸減水劑、聚醚型聚羧酸減水劑、酰胺/亞酰胺型聚羧酸減水劑及兩性聚羧酸減水劑等多種類型，其中聚羧酸減水劑可以選擇西卡530p。無機緩凝劑主要包括磷酸鹽、偏磷酸鹽、鋅鹽、硫酸鐵、硫酸銅、氟硅酸鹽和硼酸等，有機緩凝劑：包括羥基羧酸及其鹽類(如檸檬酸、葡萄糖酸)、多元醇及其衍生物(如糖蜜)等，緩凝劑可以選擇硼酸，無機鹽類早強劑可以選擇甲酸鈣、氯化鈣、硫酸鈉中的至少一種。

12、一些實施例中，所述修補材料的流動性為300～400mm。表示修補材料在《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》(gb/t?8077-2012)第13章規(guī)定的測量條件下可以流動300～400mm的距離，在此流動性范圍內(nèi)，可以確保修補材料可以注入裂縫尖端以及微裂紋中，完整修復(fù)原有裂縫，保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性與密實度，減少裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。

13、一些實施例中，所述使用修補材料對待修補的混凝土結(jié)構(gòu)需要修補的裂縫進(jìn)行修補，得修補后的混凝土中，修補的注漿壓力為0.2～0.8mpa。修補的注漿壓力在此范圍內(nèi)，可以使得修補材料進(jìn)入微細(xì)裂縫，同時減少注漿壓力對待修補混凝土結(jié)構(gòu)的損害，減少次生縫隙的產(chǎn)生，提高修補后的混凝土結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命。

14、一些實施例中，所述在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)中，涂刷疏水材料中疏水材料的涂刷面積至少覆蓋修補面積且外延30～50cm的范圍。涂刷疏水材料中疏水材料的涂刷面積至少覆蓋修補面積且外延30～50cm的范圍可以保護(hù)修補后的混凝土結(jié)構(gòu)，減少雨水滲漏至修補處，減少二次裂縫的產(chǎn)生，提高修補后的混凝土結(jié)構(gòu)的強度，提高修補后的混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

15、一些實施例中，所述疏水材料包括硅烷類化合物、納米sio2、聚苯胺、固化劑及有機溶劑。上述疏水材料涂覆后，外表面具有疏水性，與混凝土接觸的一面能使得混凝土呼吸作用水分的正常排出，兩表面的不同特性構(gòu)成了一個類“二極管”結(jié)構(gòu)，隔絕外部水并排出內(nèi)部水，減少修補后的混凝土結(jié)構(gòu)受凍融循環(huán)影響再次產(chǎn)生裂縫的概率。提高混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性與耐紫外線老化性能，延長在役階段混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。硅烷類化合物可以選自十六烷基三氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三氯硅烷中的至少一種。固化劑可以選擇聚二甲基硅氧烷。有機溶劑選自乙酸乙酯、無水乙醇、丙酮、己烷中的至少一種。

16、一些實施例中，所述疏水材料的涂刷厚度為0.5～2mm。疏水材料的涂刷厚度在此范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步隔絕外部水并排出內(nèi)部水，減少修補后的混凝土結(jié)構(gòu)受凍融循環(huán)影響再次產(chǎn)生裂縫的概率。提高混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性與耐紫外線老化性能，延長在役階段混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

17、一些實施例中，所述在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)中，涂刷疏水材料形成的疏水層，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，疏水層外表面與水的接觸角大于150°。疏水層外表面與水的接觸角大于150°可以提高疏水性，減少外部水分進(jìn)入修補的混凝土結(jié)構(gòu)，提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，還能減少混凝土的開裂。疏水層外表面是指疏水層遠(yuǎn)離混凝土修補結(jié)構(gòu)的一面，也即與空氣接觸的一面。

技術(shù)特征：

1.一種高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述裂縫的尺寸包括裂縫的深度及裂縫的開度。

3.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述根據(jù)待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸確定修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性中，修補材料的熱膨脹系數(shù)為v1，待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)為v2，其中，0.9≤v1/v?2≤1.1。

4.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述修補材料包括硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣、硅灰、石灰石粉、聚羧酸減水劑、緩凝劑及無機鹽類早強劑。

5.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述修補材料的流動性為300～400mm。

6.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述使用修補材料對待修補的混凝土結(jié)構(gòu)需要修補的裂縫進(jìn)行修補，得修補后的混凝土中，修補的注漿壓力為0.2～0.8mpa。

7.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)中，涂刷疏水材料中疏水材料的涂刷面積至少覆蓋修補面積且外延30～50cm的范圍。

8.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述疏水材料包括硅烷類化合物、納米sio2、聚苯胺、固化劑及有機溶劑。

9.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述疏水材料的涂刷厚度為0.5～2mm。

10.如權(quán)利要求1所述的高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，其特征在于，所述在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)中，涂刷疏水材料形成的疏水層，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，疏水層外表面與水的接觸角大于150°。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種高寒地區(qū)混凝土裂縫修補方法，涉及橋梁領(lǐng)域。包括以下步驟：獲取待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸；根據(jù)待修補混凝土結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)及需要修補的裂縫的尺寸確定修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性；根據(jù)修補材料的熱膨脹系數(shù)及流動性確定修補材料的組成，并制備修補材料；使用修補材料對待修補的混凝土結(jié)構(gòu)需要修補的裂縫進(jìn)行修補，得修補后的混凝土；在修補后的混凝土表面涂刷疏水材料，養(yǎng)護(hù)，得修補完成的混凝土結(jié)構(gòu)?？梢允沟眯扪a材料熱膨脹系數(shù)與原有混凝土結(jié)構(gòu)保持一致，修補材料與原有混凝土材料在多次凍融循環(huán)環(huán)境下協(xié)調(diào)變形，減少新裂縫的產(chǎn)生。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇舟舟,馬遠(yuǎn)剛,熊東,彭有,馬嘯,程志曜,高國輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵大橋局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9