混凝土结构中变形缝嵌填剂配制及封堵施工工法

混凝土结构中变形缝嵌填剂配制及封堵施工工法1前言高速铁路建设过程中，为了防止混凝土构筑物因气温变化和不均匀沉降所产生的变形，施工时在混凝土结构变形敏感的部位均要设置变形缝将其断开。变形缝分为伸缩缝与沉降缝两种形式，将构筑物分成若干个相对独立的单元，预留的变形缝能保证混凝土构筑物有足够的变形空间，在混凝土构筑物施工完成后都要对变形缝进行嵌填封堵，以保证混凝土构筑物结构的完整性。现有混凝土支挡结填充的密封效果取决于对填缝剂黏贴基面的妥善处理、连续性和稳定性，以及填缝剂与之接触材料的相容性，包括粘结的基面。不同材料和产品的正确使用和施作应依据已制定的接缝设计标准，以避免填缝剂接缝的早期病害。对接缝密封处理困难或处理成本较高的情况(如轨道板、隧道衬砌变形缝)，则应选择具备良好耐环境风化特性的密封材料以降低后期的维护成本。变形缝的嵌填封堵是高速铁路混凝土结构物施工中非常重要的一个环节，选择并使用适当的嵌填缝剂对充分发挥其性能、使用寿命和耐久性是十分重要的。按照铁路规范及设计图纸要求，现有技术对普通变形缝封堵是采用沥青麻筋、沥青聚苯板等封堵材料；对高铁铁路桥梁路基道床板、路基支挡结构的变形缝是采用以挤塑聚苯乙烯发泡材料板填充并用聚氨酯进行封缝的；对隧道衬砌沉降变形缝采用聚硫密封膏嵌填封堵。设计图纸及铁路规范中仅提到使用指定的原材料和厂家，均无施工质量保证的配套方法，进而在高速铁路工程施工中，对道床板、框架桥节段、隧道衬砌变形缝嵌填。目前，市场上具备的常用填缝材料有：聚合物基弹性橡胶，硅酸酮树脂，聚氨酯，多组份环氧聚氨酯和聚硫化物。由于未涂刷底层胶以及变形缝中的混凝土基层清理程序不到位，容易造成封堵材料容易剥落，并且所采用的封堵材料配制不合理导致粘固效果不好，导致现有变形缝封堵后均存在冒水、脱落和滴漏的现象，最终导致填充密封失败，给混凝土结构性能带来了很大折损，白白耗费了大量的人力和物力，严重威胁到了铁路运营安全。为了解决混凝土变形缝嵌填封堵后，填缝材料与混凝土基面粘贴后无脱落无渗水，且保证嵌缝剂灌注施工时不污染到变形缝周围的表面等问题。由中铁十工经验，组织开展了"高速铁路混凝土结构变形缝嵌填剂的配制方法与涂布灌注嵌缝剂的施工工法"关键技术研究，并经过多个项目成功应用，形成了本工法。安全、高效、优质的应用效果，具有重大技术创新，克服了传统的人工直接从侧面对变形缝注入嵌缝剂填塞，造成混凝土基面与嵌缝材料间出现不连续的空洞质量问题，节约成本明显，具有较好的推广应用价值。2工法特点好，变形缝封堵后容易出现冒水、脱落以及滴漏的技术问题，取代了原设计沥青木板嵌填方案，经济效益和社会效益显著。2.2变形缝封堵技术克服了传统人工采用软刷直接将封缝剂从侧面对变形缝注入嵌缝剂表面进行填塞，对变形缝两侧混凝土结构造成严重污染，缝隙中混凝土基面与封缝剂间不密贴，混凝土基面与嵌缝材料间出现不连续的空洞问题发生。2.3将其沿变形缝处理基面边缘两侧连续性贴护两道高硬度无痕隔离纸胶带(两道隔离胶带在位于变形缝中线处彼此紧密相接)，纸质宽胶带不能贴入接缝以内，粘贴后不应与邻近嵌缝剂粘贴表面有重叠。在由上方至下注入嵌缝剂时，隔离带会有效遮挡嵌缝剂外溢，可让膏体进入缝口内顺着缝隙下垂至底部不外溢，同时嵌缝剂初凝时会突出缝面1cm，这样有助于嵌缝剂膏体抹顺作业时界面空洞被挤密修复，避免膏体灌注不连续、不密实等质量缺陷发生。所使用纸质隔离胶带在混凝土基层面上移除后无粘胶残留，避免胶带痕迹涂污变形缝周围表面混凝土。高嵌缝剂与基面之间的粘接强度。耐久性好，凝固后不会收缩可达到与混凝土结构物同样使用寿命，而市场上购买的结构注缝胶价格高且凝固后会收缩，表面耐摩擦抗划系数是环氧树脂材料的一倍。经实地拉拔检测后，合格率高，粘合强度比传统工艺制作的提高6倍以上提高了变形缝嵌填施工质量，确保了高速铁路运营安全。了嵌缝剂的整体性。嵌缝剂灌注从变形缝的一端到另一端注入到整条变形缝中有效减少基面底层剂与嵌缝剂封膏体之间形成接缝气泡、空洞。低、较实用，效果很好。3适用范围本工法适用于公路、铁路、水利等变形缝嵌缝剂与封缝剂的配制方法与混凝土结构变形缝的嵌填封堵施工方法，适用范围更广。尤其适应于地下水发育，环境温度高、季节温差变化大的地区。4工艺原理本工法提供了混凝土结构变形缝采用涂布灌注嵌缝剂的施工工艺与嵌缝剂配制方法，解决了现有的封堵材料配方不合理，粘固效果不好，变形缝封堵后容有配制成本低，配制方法简单，现场取料容易，凝固后整体粘结性强，耐久性好5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程变形缝嵌填剂的配制→基层表面处理→贴隔离纸质宽胶带→裂缝灌胶设备安装→涂底层剂→灌注嵌缝剂→嵌缝剂灌注后界面出现空洞→涂层抹顺后嵌缝剂基层无空洞→移除隔离纸质宽胶带→封缝→使用刀片水平切割嵌缝剂→嵌缝剂垂直拉出3cm进行实地拉拔检测。5.2操作要点小时得到固化的聚醚多元醇；第三步、将第一步得到的聚氨酯预聚体与第二步得到的固化的聚醚多元醇按1：弹性的密封材料。嵌缝剂配制时要防止混入空气，每次混料量不宜过大并在混合该类物质主要是引发树脂分子中环氧基的开环聚合，从而交联成体型结构的高聚物，因而并不会产生有毒物质。该嵌缝剂成本低，配制方法简单，现场取料容易，凝固后富有弹性，灌注后不会因封堵缝或混凝土结构的沉降收缩产生脱落，耐久性好。配制好的嵌填剂应该在干燥、通风阴凉的场所贮存，温度不超过内完成灌缝操作，否则应将其丢弃，并重新进行拌合嵌填剂。变形缝开口处用小灰铲或铁钩将变形缝内的砂石、泥土剔出，并用压缩空气配合钢丝刷吹除缝中混凝土基层上的灰土，然后用扫帚反复清洗缝内混凝土基层和缝两侧混凝土基层，直到无灰尘为止，其作用是保证嵌缝剂与基面的良好粘贴将其沿变形缝处理基面边缘两侧连续性贴护两道高硬度无痕隔离纸胶带(两道隔离胶带在位于变形缝中线处彼此紧密相接)，纸质宽胶带不能贴入接缝以内粘贴后不应与邻近嵌缝剂粘贴表面有重叠。在由上方至下注入嵌缝剂时，隔离带会有效遮挡嵌缝剂外溢，可让膏体进入缝口内顺着缝隙下垂至底部不外溢，同时嵌缝剂初凝时会突出缝面1cm，这样有助于嵌缝剂膏体抹顺作业时界面空洞被挤密修复，避免膏体灌注不连续、不密实等质量缺陷发生。所使用纸质隔离胶带在混凝土基层面上移除后不会有任何的粘胶残留，避免胶带痕迹涂污变形缝周围表面混凝土。如接缝宽度存在变化，可搭接两条胶带以控制胶带宽度与接缝相适应此过程对整条变形缝灌注质量至关重要，直接影响变形缝灌注的质量与效率。通过空压机压胶罐灌浆管向变形缝一端的灌浆嘴内注入压缩空气，其嵌形缝另一端灌浆嘴阀门打开，其余灌浆嘴阀门关闭，开启空压机进行压气试验，纸质宽胶带是否漏气。涂底是非常有必要的。在实际中我们发现，在缝体清洗的非常干净的情况下，不涂底涂有时候也能起到良好的效果，但是稍有不注意就会粘结不良。我们所采用均匀涂至封堵缝内两侧混凝土基层面上，然后用抹布擦上底漆，涂刷时不应出现坠滴或流动状，或有漏涂和空洞的情况，否则可能会造成嵌缝剂粘附效果不佳。上涂底层剂作用是在混凝土伸缩缝的嵌缝过程中，有效提高嵌缝剂与基面之间的为保证嵌缝剂注入后，能够完全填充由基面和嵌缝剂或离型胶带在接缝处产的一端(顶端)将第一步得到的膏状的嵌缝剂注入到变形缝内，将整个变形缝的缝隙注满。注缝枪的喷嘴应与变形缝的尺寸和形状匹合，有利于结构物压力推动填缝剂进入空洞内产生填充的效果，实现与接缝基面的紧密接触。首先把配制好的嵌缝剂装入嵌缝枪内，填装时不允许空气进入枪内。然后启动空压机带动注缝枪，用适当喷嘴从上端注入变形缝中，不允许从缝侧面注入。带空压机灌装与挤涂布抹顺工作应在嵌缝剂灌注后，且必须在膏体表面形成薄皮层前尽快完成，涂布抹顺的作用确保嵌缝剂和变形缝基层表面无空洞、更好的接触。由于事先在缝两侧基面上贴有纸质宽胶带，注入后的嵌缝剂会顺着缝隙从一侧注满到另一侧(不外溢)，嵌缝剂进入缝口内有时会产生气泡形成非下垂性膏体，可用硬纸板伸入到变形缝内对含气泡的封缝剂进行涂层抹顺，以消除气泡，使封堵剂密实；然后使用干燥的蛋糕装饰刮刀将外溢到变形缝两侧的嵌缝剂刮掉，其作用是确保嵌缝剂与变形缝基层表面紧密结合在一起，避免工具与嵌缝剂产生粘附。对待变形缝嵌缝剂凝固后，达到需要形状的勾缝抹顺处理后，尽快将事先贴护进纸盒箱子内，统一运送至垃圾焚烧厂进行销毁。在快硬水泥中掺入适量的石英粉制成封缝剂，此封缝剂与所配制的嵌缝剂的结合面具有良好的附着力，抗渗防水防腐性能优异。待封缝剂固化后，用蛋糕装饰刮刀将封缝剂涂抹到变形缝中的嵌缝剂表面进行覆盖，涂抹后的封缝剂表面应略高于变形缝两侧混凝土的基面，并与两侧混凝土基面有一定的搭接宽度。变形的检测，所采用的嵌缝剂具有以黏结形式撕下的特性。首先，从变形缝的一侧基面至另一侧，用刀沿宽度的方向横向切开；然后紧挨基面，在缝的两侧(从已横表量测设备和量表量测设备和量以整体黏结形式撕下。如果基面粘着性合格，嵌缝剂自身会以黏结形式撕下。用5.3劳动力组织现场配备充足的劳动力，确保工程质量与工期目标的实现。配备人员如序号单项工程所需人数备注施工管理人员12质量管理人员13试验技术人员(嵌缝剂配制)2安全保护4作业工人(隔离带黏贴与移除、封缝与嵌缝作业、基层表面的处理、涂层抹顺)35实地拉拔检测与记录2合计9人6材料与设备本工法所需的主要设备和材料见表6-1所示。仪器器序号设备名称设备数量试验用途备注空压机一台灌注嵌缝剂2异氰酸酯嵌缝剂配制重量比3聚醚多元醇封缝剂配制重量比4软刷涂底层剂5界面底层剂纸质宽胶带隔离带8蛋糕装饰刮刀涂层抹顺9小货车一辆交通运输灌装与挤压枪3把灌注嵌缝剂7质量控制为了保证变形缝施工质量，确保嵌填结构科学、公正、准确，采取技术措施如下：剂并及时做好养护工作；内使用完，杜绝过期后使用。该嵌缝剂成本低，凝固后富有弹性，灌注后不会因封堵缝或混凝土结构的沉降收缩产生脱落。贴之前伸长达到生产厂家确定拉拔值。则按照原先方式和步骤进行修复处理。要注意确保原填缝剂表面干净，并且新的填缝剂与原填缝剂相互接触。益求精，灌注后应密实无空鼓，以保证板两侧粘结。止灰尘及损伤等。施工结束后撕去纸胶带。盖一经打开，应在5小时内用完，以免吸潮凝胶。它相关信息进行存档备份，以便作为将来参考的质量控制资料。本工法混凝土变项目试验条件试验结果密度-混合粘度-力学强度28天胶体抗压弹性模量(MPa)8安全措施放材料必须有专门场地，有消防措施配备足够的消防器材，动火要到保卫部领动火证。8.3异氰酸酯是毒性材料，施工时要配戴手套当天用完。8.5对施工现场各种防护装置和安全标志不得存运输条件下，贮存期6个月。9环保措施聚醚多元醇等要及时收集倒入固定的垃圾箱，保持施工环境的整洁，减少对环境的污染。污染和发生中毒事故。下：10.1经济效益本工法具有成本低，现场取料容易，工艺操作简便，不须日后进行养护，节省了大量人工及机械费用，可确保一次成型，避免了日后返工现象发生；凝固后整体粘结性强，嵌缝剂具有优良的密实性，不容易产生脱落，有效防止了变形缝冒水以及滴漏现象的发生。嵌缝剂与封缝剂均在现场配制，具有粘结强度高，配制成本低，凝固后富有弹性，防水效果好，其表面耐摩擦抗划系数是环氧树脂材料的一倍，灌注后不会因封堵缝或混凝土结构的沉降收缩产生脱落。蛋糕装饰刮刀和硬纸板已被成功运用于填充接缝的涂抹处理当中，成本低，效果好。嵌缝剂的配制采用国产材料，价格相对便宜，且为常温施工，对温度和时间的要求不敏感，容易实施。经成本测算，可知因隧道衬砌、路基挡土墙变形缝嵌填材料失效直接导致10.2社会效益应用该技术进行变形缝嵌缝处理，克服了传统的人工直接从侧面对变形缝注入嵌缝剂填塞，造成混凝土基面与嵌缝材料间出现不连续的空洞问题，使混凝土变形缝充分发挥了其功能，保证了混凝土结构变形缝嵌缝材料施工质量，大大延长了混凝土结构的使用寿命；施工完的嵌缝材料与混凝土基面形成高粘结强度，起到防水的作用；经实地拉拔检测后合格率100%提高6倍以上，提高了混凝土变形缝施工质量，加强了混凝土变形缝整体稳定性。10.3环保效益减少了因后期混凝土变形缝质量通病，大量使用及吊装作业施工时产生的大量机械费用；避免了对施工现场造成二次污染等现象发生，在施工中未对环境造成污染和英他不良影响，达到了施工和环境相协调的试验目的。本工法克服了传统的人工直接从侧面对变形缝注入嵌缝剂填塞，造成混凝土基面与嵌缝材料间出现不连续，混凝土基面与封缝剂间不密贴，对变形缝两侧混凝土结构造成严重污染的空洞问题，有效保证了混凝土结构变形缝嵌缝材料施工质量；在燕都隧道衬砌变形缝、路重力式挡土墙变形缝工程项目上使用后效果甚佳，已证明该工法的安全性与可靠性。11.1燕都隧道衬砌应用实例本工法在中铁十九局集团第三工程有限公司施工的新建朝阳至秦沈高铁凌为v大跨d型深埋中心水沟复合式衬砌。隧道衬砌沉降变形缝设计中仅提到嵌缝300%，恢复率≥