高強灌漿料在結構加固修補技術中的應用及作用

目前，國際上普遍將高強灌漿料應用於機械設備安裝和加固修補工程中。70年代改革開放之初，為了滿足進口設備的需要，開始了灌漿料的研製工作，並於1977年研製成功，開始在冶金設備安裝中大量應用。經過20多年的研究、實踐，灌漿料的技術性能逐步提高，其各項技術性能已達到國際水平。在灌漿料的使用上，已從傳統的用於機械設備安裝的二次灌漿發展到用於混凝土結構的加固修補方面，並獲得了良好的效果。

高強灌漿料的主要技術指標對於結構加固修補工程，由於其特殊性，往往要求加固修補效果好，工期快和易於施工等特點。因而，體現於灌漿料上的要求即為其流動度、膨脹率、早期和最終強度以及凝結時間等指標。

1.1 流動度

表示材料流動性能的方法國際上有三種，即流動度法、漏鬥法和坍落度法。它們的限界值分別是：流動度法的限界值≥240mm；漏鬥法流出時間範圍是（8±2） s；坍落度法的限界值≥25cm.目前，普遍採用流動度法考查灌漿料的流動性能。為了滿足灌漿施工自行流動的要求，灌漿料的流動度必須大於240mm.國外灌漿料的流動度指標，最低規定為240mm.如果沒有必要的流動性能，狹小的空間是灌不進去的，達不到飽滿填充的效果，即使其他性能再高，對灌漿工程也沒有意義。所以，灌漿料的流動度是評價灌漿料質量優劣的首要條件。

灌漿料的流動度隨加水率（用水量/乾料重量）的增大而增大。但是，加水率過大會出現泌水現象和降低抗壓強度。灌漿料加水率的可調節範圍應在1％以內。

灌漿料的流動度隨停放時間的增加而減小。所以在進行灌漿施工時，對灌入的拌合物要不停地用竹劈子往複拉動，以維護其流動性能。

1.2 膨脹率

膨脹率是灌漿料的第二個主要技術指標。為了使灌漿料硬化后，能夠獲得飽滿填充效果，灌漿料必須具有適宜的膨脹性能。

《混凝土外加劑應用技術規範》（GBJ119－88）規定灌漿料的1d豎向自由膨脹率為0.1％～0.5％，6個月的剩餘豎向自由膨脹率大於0.05％。

1.3 抗壓強度

在結構加固修補中，一般都希望有較高的早期強度，以便儘早投入使用。灌漿料的1d抗壓強度最低應大於20MPa.目前，國內常用灌漿料的抗壓強度指標一般為R1≥30MPa，R3≥40MPa，R28≥60MPa. 1.4鋼筋粘結強度無論是修補加固工程還是設備基礎灌漿，要保證灌漿料與鋼筋具有足夠的粘結強度，才能達到一體化目的。

灌漿料與光面鋼筋的粘結強度一般應大於或等於6MPa，與螺紋鋼筋的粘結強度一般應大於或等於30MPa. 1.5凝結時間凝結時間是影響施工進度的重要指標。對於加固修補工程，往往希望強度上得越快越好，即希望終凝時間儘可能的短。但是初凝時間不易過短，過短時易造成拌合物流動性降低而影響施工操作和灌注質量。

灌漿料的初凝時間一般應為4h左右，終凝時間一般應為5h左右。

2 高強灌漿

料在結構加固修補技術中的應用為了使灌漿料的技術性能得以充分發揮，保證結構加固修補工程的質量，在灌漿施工中尤其應注意以下幾點問題：

2.1 認真確定灌注方案，模板支設要嚴密

1995年12月，北京某重大工程建設中，C區4層、5層和6層有四根混凝土柱由於振搗不好，強度未達到設計要求，需要進行加固補強。在與施工、設計等單位認真協商后，我們提出了用灌漿料進行外包加固的施工方案。四根混凝土柱中，三根柱凈高4.2m，一根柱凈高6m，要求加固補強之後不改變柱寬等幾何尺寸。考慮到上述原因，每根柱分三段進行灌注，每段高度為1.2～1.5m，這樣既可避免一次灌注時灌漿料對模板的側壓力過大而造成跑模，又便於施工。由於灌漿料中骨料最大粒徑為7mm左右，為了保證灌注流暢，要求每根混凝土柱剔鑿進2～2.5cm，並且接茬部位老混凝土表面均勻鑿毛，露出新鮮表面，以增加粘結強度。經過補強，該混凝土柱的承載能力達到了設計要求，同時也滿足了使用需要。

另一使用實例是1998年3月，某工程地下一層在混凝土澆築之後，發現B、C軸沿5～7軸深梁出現整跨梁露筋、梁底沒有保護層、柱頭處混凝土有漏振等現象。由於梁底鋼筋排列緊密，間隙小，如果用噴射混凝土修補，混凝土回彈量過大，間隙小處，混凝土仍然進不去，而且修補之後的混凝土強度達不到原混凝土設計C50的要求。若採用聚合物混凝土修補，也受到施工條件的限制，不易保證與老混凝土密切結合。因此最佳修補方案仍然是採用灌漿料灌注修補。由於梁底與側面有許多縱向與橫向的插筋伸出，修補的一大難點是支設模板。

採用灌漿料加固修補時，對模板支設要求比較嚴格，模板安裝應當堅固、穩定、不漏水。本次修補工程中採用竹模板，模板邊均刨光呈直線，以保證平整嚴密接觸。模板與混凝土表面的接縫，用525號水泥拌製成干稠水泥漿，用手指抹成斷面45°角的封縫灰漿條。抹縫時用手指邊壓邊抹，以做到嚴密不漏水。水泥漿抹縫在灌漿前24h進行完。竹模板與竹模板之間的接縫用塑料基粘膠帶貼封。粘膠帶貼在模板內側效果最好。模板內側不能貼時，可貼在接縫外側。粘膠帶均要貼平壓實。貼粘膠帶前將貼粘膠帶處的浮灰清除乾淨。

封縫后要檢查封堵情況。檢查方法是用手電筒從外向模板內側照射。如果模板內有手電筒光線，表明此處沒封堵嚴密，需要重新封堵。也可用灌水方法檢查，漏水處則需重新封堵。模板支設嚴密是灌漿料灌注充分以及和老混凝土密切結合的保證。由於認真採取了上述措施，這次修補結果，灌漿料與老混凝土充分結合，達到了一體化的效果。

2.2 合理布置灌漿孔與排氣孔

1996年3月，某工程地下一層混凝土柱由於漏振等原因，部分牆面、牆腳、柱根及柱腰等部位出現孔洞缺陷。由於缺陷大小不一，有的又相互連接，因而支設模板中合理布置灌漿孔與排氣孔是灌注成功的關鍵。灌漿孔與排水孔應位於模板的最高處，比缺陷的最高位置高5～10cm，並且相對布置。這樣灌漿料從一側灌入，氣體被趕至另一側排出，灌漿料與老混凝土密切結合，避免窩住空氣，造成新的孔洞缺陷。這次修補過程中，對每一處缺陷的模板支設，灌漿孔和排氣孔的留置都進行了仔細地分析。修補之後，經過對修補界面處取芯和超聲評定證實，新老混凝土結合非常緊密，沒有出現新的孔洞缺陷。

2.3 保證灌漿料膨脹率及強度增長所需的溫度條件

環境溫度過低會降低灌漿料抗壓強度增長速度和降低膨脹率。1995年12月北京某工程採用灌漿料進行加固補強，由於當時最低氣溫在0℃以下，我們採取了以下幾條保溫措施：

（1）採用溫水攪拌，水溫最高不超過33℃，以拌合物溫度達到23℃為宜。溫度過高會使拌合物流動性降低或發生假凝現象。

（2）採用棉被包裹維持熱量不散失。

（3）搭暖棚，使用紅外線燈照射。保證環境溫度在15℃以上。

由於採取了上述措施，灌漿料1d抗壓強度達到41.8MPa，28d抗壓強度達到85.0MPa，加固效果很理想。

1996年1月，某工程地下一層混凝土牆及混凝土柱由於振搗不實或漏振，部分柱根及牆腳等部位出現孔洞缺陷。我們仍然採用灌漿料灌注修補的施工方案。由於當時氣溫較低，現場採取了溫水拌料，生爐子及用電熱毯包覆修補部位等保溫措施，結果修補后與構件同條件養護的灌漿料試塊，3d抗壓強度為34.6MPa，7d抗壓強度為54.3MPa，28d抗壓強度為64.0MPa.修補結果非常理想。

3 結語

經過多項工程實踐證實，用灌漿料進行結構加固修補，具有易於施工、工期快和加固修補效果好的特點。在施工過程中，認真確定灌注方案，嚴密支設模板，合理布置灌漿孔與排氣孔，並保證灌漿料膨脹率及強度增長所需的溫度條件等，是結構加固修補成功的必要條件。灌漿料，由於其早強、高強、微膨脹和自流等性能特點，已在結構加固修補技術中得到愈來愈多的應用。