本發(fā)明涉及混凝土修復，尤其涉及一種不影響混凝土結構活動裂縫觀察的混凝土裂縫修復方法。

背景技術：

1、國內混凝土橋梁量大面廣，截至2022年底，國內公路橋梁數(shù)量達103.3萬座。其中，混凝土橋梁約占85％。隨著中國逐漸進入“建設后市場”，混凝土橋梁危病、老舊比例較高，甚至部分橋梁即將達到服役年限，混凝土結構損傷及耐久性病害顯露明顯。其中混凝土裂縫是橋梁損傷的主要形式之一。

2、根據(jù)橋梁運營期間裂縫寬度是否變化，可將混凝土裂縫分為靜止裂縫和活動裂縫。其中活動裂縫在橋梁構件上普遍存在，表現(xiàn)出時張、時閉的特點。影響裂縫活動性的因素主要包括季節(jié)溫差和荷載作用。(1)季節(jié)溫差。環(huán)境變化引起的溫差往往隨著季節(jié)變化逐年循環(huán)，且呈現(xiàn)出明顯的周期性，由此引起的溫度裂縫寬度隨著季節(jié)而發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為冬天裂縫寬度較大，夏季裂縫寬度較小甚至閉合。甚至在一些晝夜溫差較大的區(qū)域，這種晝夜溫差也可以導致混凝土裂縫在24h內產(chǎn)生較大的變化。(2)車輛等荷載作用。車輛荷載是引起公路混凝土橋梁裂縫的主要因素，隨著車輛頻繁通過橋梁裂縫所在截面位置，呈現(xiàn)出“荷載增加-裂縫擴大-荷載減小-裂縫收縮或閉合”的周期性變化規(guī)律。

3、由此可以總結活動裂縫的幾個主要特點：(1)活動裂縫的寬度不能保持穩(wěn)定；(2)活動裂縫的寬度受溫差和載荷影響，變化頻率不固定；(3)活動裂縫寬度變化率不固定，變化范圍較大。

4、根據(jù)現(xiàn)行和修訂中的交通行業(yè)規(guī)范，橋梁混凝土裂縫修補采用膠粘劑，主要包括封閉膠、灌封膠和嵌縫膠。其中封閉膠主要用于封閉和填充靜止裂縫；灌封膠用于恢復構件的整體性和部分強度；嵌縫膠用于填充活動裂縫。但由于嵌縫膠修復施工時需要在混凝土裂縫處開槽，將潛在降低修復橋梁的承載能力，增加進一步損傷的風險，這對于可能存在承載能力不足問題的舊橋來說是難以接受的。

5、申請?zhí)枮?02210147501.7的中國發(fā)明專利“混凝土活動裂縫修補用無溶劑高彈環(huán)氧灌注膠和制備方法”提供了一種修復方法，即將灌注入裂縫的膠粘劑改性為具有一定柔性的材料，以適應裂縫寬度變化。但需要注意的是，對于橋梁混凝土結構來說，其裂縫具有寬度較窄、變化量較大的特點，加之膠粘劑粘接對象-混凝土的剛度遠大于膠粘劑，將導致柔性的膠粘劑在變形時受到顯著的來自剛性混凝土的橫向約束。根據(jù)柔性膠粘劑性能設計的不同，其結果可能是混凝土內聚破壞、膠粘劑粘接失效或膠粘劑內聚破壞中一種或幾種混合出現(xiàn)，且在適應的裂縫寬度變化量上，并不會很大。根據(jù)美國混凝土學會的報告(aci224.1r-07)，采用柔性環(huán)氧膠粘劑修復效果與剛性環(huán)氧膠粘劑接近，即難以完全適應裂縫寬度的變化。進一步試驗室評價表明，當持續(xù)增加柔性后，柔性膠粘劑最高可適用于裂縫寬度不超過約60％的變化量。這顯然是無法滿足更廣泛的橋梁混凝土結構活動裂縫寬度變化需求的。

6、采用高分子材料尤其是柔性高分子材料在混凝土結構表面形成連續(xù)膜層，被證明是一種相對有效的修復方式。相較于在裂縫中形成垂直于受力方向的膠粘劑層，當混凝土裂縫寬度變化時，涂層與受力方向一致，受力模式由面受力變化為線受力，來自剛性混凝土的橫向約束由二維轉化為一維，大大提高了高分子膜層的變形空間。

7、但柔性高分子涂層修復也存在一些問題。大部分柔性高分子涂層具有遮蓋力，將導致橋梁日常養(yǎng)護、監(jiān)測中識別、觀察結構開裂等關鍵工作無法實施。雖然可以通過去除柔性高分子涂層材料中顏填料、使涂層透明化的方式，方便觀察結構變化，但是工程應用表明，這種施工方式將導致混凝土表面暗色化，即混凝土由原來的灰白色，變?yōu)楦畹纳罨疑?，這在橋梁養(yǎng)護工作中往往難以被接受，且還會遮蓋裂縫，甚至導致裂縫難以觀測。

8、綜上所述，橋梁混凝土結構活動裂縫的修復問題尚未全面解決，主要包括以下幾個關鍵點：(1)提供防護能力；(2)滿足裂縫活動需求；(3)盡可能降低對橋梁定期養(yǎng)護、檢測工作的影響，滿足運維需求。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種不影響混凝土結構活動裂縫觀察的混凝土裂縫修復方法，以解決現(xiàn)有的修復方法修復完成的混凝土的防護能力差，修復所用修復材料不能滿足裂縫活動需求和運維需求等問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種不影響混凝土結構活動裂縫觀察的混凝土裂縫修復方法，包括如下步驟：

4、s1、清理待修補混凝土的裂縫表面；

5、s2、埋設注漿嘴；

6、s3、裂縫封閉；

7、s4、密封性檢查；

8、s5、壓注材料準備；

9、s6、壓注施工和養(yǎng)護；

10、s7、表面處理；

11、s8、底功能層材料準備；

12、s9、底功能層施工和養(yǎng)護；

13、s10、面功能層材料準備；

14、s11：面功能層施工和養(yǎng)護。

15、作為優(yōu)選，所述裂縫封閉膠為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

16、作為優(yōu)選，所述壓注材料包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸酯、氟碳樹脂、環(huán)氧改性有機硅樹脂、水泥基灌漿料中的一種或多種。

17、作為優(yōu)選，所述底功能層材料包括環(huán)氧樹脂涂料、水泥基防水涂料、氟碳樹脂涂料、無機涂料中的一種或多種。

18、作為優(yōu)選，所述底功能層材料為脆性材料，底功能層材料的斷裂伸長率≤5％，底功能層材料對c40混凝土的粘接強度≥1.5mpa，底功能層材料的破壞形式為混凝土內聚破壞。

19、作為優(yōu)選，所述底功能層材料與待修補混凝土表面的色差值≤20。

20、作為優(yōu)選，所述面功能層材料包括環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸酯涂料、氟碳樹脂涂料、環(huán)氧改性有機硅樹脂涂料、聚脲涂料中的一種或多種。

21、作為優(yōu)選，所述面功能層材料的斷裂伸長率≥200％，面功能層材料的拉伸強度≥1.5mpa，面功能層材料的100％定伸強度≤1.0mpa；面功能層材料與所述底功能層復合施工后對c40混凝土的粘接強度≥1.5mpa，面功能層材料與所述底功能層復合施工后的破壞形式為混凝土內聚破壞。

22、作為優(yōu)選，所述面功能層材料的遮蓋率≤15％。

23、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果如下：

24、(1)本發(fā)明提供的修復方法對裂縫的識別、觀察影響較小，對橋梁定期養(yǎng)護、檢測工作的影響較小。在混凝土結構中，裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展對混凝土結構性能和耐久性能具有重要指示意義。因此，在現(xiàn)行公路橋梁養(yǎng)護和檢測標準中，裂縫檢測是重要內容之一?，F(xiàn)行標準中，目視觀察和測量仍是檢測裂縫如走向、位置、長度、寬度等指標無法取代的方法。傳統(tǒng)涂料防護涂料系統(tǒng)設計難以實現(xiàn)該目標。

25、(2)本發(fā)明提供的修復材料，設計了底功能層和面功能層的雙層結構。其中底功能層主要起到伴隨開裂、指示裂縫和混凝土表面美觀的作用。本發(fā)明通過底功能層力學性能設計，賦予底功能層高粘接力、低變形能力，可實現(xiàn)當混凝土開裂時，底功能層隨之開裂，且開裂時機、位置均與混凝土開裂接近。加之底功能層的色差指標設計保證了混凝土結構修復后的外觀更加接近原混凝土。且可以顯著目視區(qū)分裂縫，方便檢測；

26、面功能層主要起到美觀、防護和降低對目視檢測影響的作用。本發(fā)明通過面功能層力學性能設計，保證面功能層可以承受裂縫寬度的大幅度變化，且不會發(fā)生粘接失效的情況，具有高防護性能和高壽命。同時面功能層的遮蓋率設計，可避免面功能層的涂覆對底功能層呈現(xiàn)外觀產(chǎn)生不利影響，如暗色化等；同時降低面功能層對光線的吸收，為目視檢測裂縫創(chuàng)造更好的條件。

27、(2)本發(fā)明提供的修復方法可以滿足更大的裂縫寬度變化范圍。本發(fā)明設計面功能層采用高變形性材料，完成修復后，在服役過程中將克服現(xiàn)行標準中推薦的裂縫注膠修復后受力時的不利因素，將來自剛性混凝土的橫向約束由二維轉化為一維，大大提高了失效前的變形能力?？梢员ＷC面功能層具有更高的變形能力，適應更大的裂縫寬度變化。

28、(3)本發(fā)明提供的修復方法具有更加優(yōu)異的耐久性防護效果。研究表明，外界侵蝕性物質進入混凝土的擴散能力受裂縫寬度影響較大。本發(fā)明在混凝土裂縫表面防護基礎上，增加了裂縫空隙填充過程，可將實際外界侵蝕性物質進入混凝土通路的尺寸降低至接近0。在本發(fā)明提供的修復方法下，經(jīng)過涂層防護后，外界侵蝕性物質將大大減少；同時，伴隨著空隙的填充，外界侵蝕性物質向混凝土內部侵蝕的能力將進一步降低。

29、(4)本發(fā)明提供的修復方法具有更加長效的修復效果。現(xiàn)行標準中裂縫修復主要采用注膠修復工藝，由于工藝和裂縫尺寸等限制，僅可以實現(xiàn)少量幾種材料的壓注，包括環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、水泥基裂縫注漿材料等。這些材料大多剛性較大，無法用于活動裂縫的有效修復。而柔性的壓注材料基本為非彈性材料，在往復受力時，存在能量累積，將導致修復提前失效，修復壽命較短。本發(fā)明采用的修復方法將傳統(tǒng)的裂縫注膠修復工藝改變?yōu)榱芽p填充+表面防護的修復工藝。裂縫部位的修復和防護作用，主要由面功能層提供，具有更多的選擇性。面功能層具有疲勞作用下低能量累積的性能，因此具有更強的動載性能，具有顯著更長的防護效果。

30、(5)本發(fā)明提供的修復方法可以降低裂縫“呼吸”作用對直接涂覆涂層的不利影響。橋梁混凝土結構活動裂縫的直接表現(xiàn)為混凝土裂縫的開合，類似于“呼吸”作用，過程中會伴隨裂縫內部空隙中氣壓變化。這種變化將導致直接涂覆的涂層出現(xiàn)鼓脹，隨著修復后時間延長，鼓脹出的氣泡將從裂縫處逐漸擴展，導致修復失效或引起外觀問題。本發(fā)明提供的修復方法，填充了裂縫間空隙，大大降低裂縫寬度變化時的空氣體積變化，可降低裂縫“呼吸”作用對涂層產(chǎn)生不利影響。

31、綜上所述，橋梁混凝土結構活動裂縫的修復是一個復雜的問題，不光需要長效的修復方法，還需要讓修復后的混凝土結構回歸現(xiàn)有檢評標準體系，讓混凝土結構可以在受到有效監(jiān)測的情況下繼續(xù)服役。本發(fā)明提供的不影響混凝土結構活動裂縫觀察的修復方法，從施工工藝、功能層設置、材料種類、力學性能、外觀表現(xiàn)等方面開展設計，實現(xiàn)了對橋梁混凝土結構活動裂縫的長效和有效修復。