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《混凝土裂缝修补灌浆材料技术条件》的编制

时间:2012-12-25 15:34:14 来源: 作者:
建筑工程行业产品标准《混凝土裂缝修补灌浆材料技术条件》(送审稿)已于2011年4月26日通过审查,并已根据专家意见进行修改完善,形成报批稿。现将该标准的编制背景、编制原则、编制过程和标准的主要内容进行介绍,并重点对混凝土裂缝修补灌浆材料的灌注性能、体积收缩率、与混凝土的相容性进行了解读。标准的编制对规范混凝土裂缝修补灌浆材料的生产和使用,保证混凝土裂缝修补工程质量等方面具有重要意义。
1 编制背景
混凝土是一种非均质的脆性材料,当受到温度变化、干湿变化、不均匀沉降、结构应力集中等因素作用,会产生裂缝,从而引起渗漏、保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、结构持久强度降低等严重问题。
随着我国近几年混凝土现浇结构的增多,混凝土裂缝问题出现的比例正逐步增加,成为目前房屋质量投诉的一个热点,而且其确实影响到房屋的使用功能和长期安全性。
混凝土结构出现裂缝时,需要恢复其整体性和使用功能。混凝土裂缝修补灌浆材料主要是重新粘接混凝土,恢复其整体性,重新建立力的传导。上世纪80年代,国内已开始使用裂缝灌浆材料修复混凝土结构。随着近几年裂缝灌浆材料的大量使用,一些假冒、伪劣产品开始充斥市场,其性能根本达不到使用要求,造成裂缝灌注后重新开裂,严重影响了该材料在用户中的可信度,使该行业处于混乱的地步。而混凝土裂缝修补灌浆材料的性能标准及检验方法的缺失,是造成这些问题的一个重要原因。
早在20世纪90年代,日本和我国的台湾省都已先后制定了该材料的标准,2005年欧盟也制定了类似的标准。因此,有必要及时制订相应的中国标准,规范混凝土灌浆材料的性能指标、检验方法和质量保证体系,完善这一项有效的混凝土修补技术,促进混凝土裂缝灌浆技术在国内的正常发展,确保结构安全可靠,满足市场的迫切需求。
根据住房和城乡建设部建标[2006] 78号文的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位共同制订建筑工程行业产品标准《混凝土裂缝修补灌浆材料技术条件》。
2 编制过程
在标准编制初期,由于国内没有相应的标准可以借鉴,我们查找翻译了三十几部国外的相关标准、规范,由于国外的产品分类和行业划分与国内是不同的,不能将国外标准直接引用,我们根据多年在该行业的科研、生产、施工的经验,结合我国的实际,制订了标准的编制大纲。
根据编制工作的进度计划,主编单位积极协调相关单位组成标准编制工作组,并于2007年9月18日在北京召开了编制组成立暨第一次工作会议。共有来自国内相关材料生产、科研、检测、施工等单位的专业人员近20人参加了会议。本次会议修改并确定了标准的编制大纲及分工,编制工作正式全面启动。
由于标准涉及的新测试方法较多,国内又无相应的检测仪器,需要找国内仪器厂家进行有关检测仪器的研制,因此标准的验证试验花费了大量的时间。另外,在本标准的编制过程中,陆续有几部国内相关标准发布,所以还需与之协调。
经过试验验证和准备后,编制组于2010年11月提出了标准的征求意见稿,并于2010年11月26日在国家工程建设标准化信息网上面向社会公开征求意见,同时采用邮寄和电子邮件的方式向全国相关单位的54位专家发出征求意见函。截至2010年12月26日,共收到18家单位及专家提出的反馈意见和建议共计80余条。编制组对其进行汇总处理后,又仔细修改了征求意见稿,最终提出了送审稿。
2011年4月26日在北京召开了标准审查会,审查专家一致认为该标准中提出的灌注能力、与混凝土的相容性和体积收缩率的试验方法具有创新性。标准总体上达到国际先进水平。现已报送主管部门,等待发布及实施。
3 编制的原则
根据管理部门要求,“技术条件”类标准属于建筑工程标准体系中的通用标准(介于基础标准和专业标准之间),是针对一个专业领域(如混凝土裂缝修补灌浆材料)的宏观技术门槛,具有很强的概括性。鉴于此,编制组专家从各自的实践经验出发,提出了编制原则:
(1)坚持从工程应用角度出发提出对材料的技术要求,这是区别于现行的专业材料标准的关键点;
(2)对现有材料进行详细梳理,按类分别提出技术要求;
(3)既便于编制又便于使用,应注重与现行产品标准及工程标准的协调。
4 标准的内容概要
标准的主要内容包括范围、术语和定义、分类、技术要求和试验方法。
在“适用范围”与“术语和定义”两章中根据国内外有关文献及本标准需要,强调了“混凝土裂缝修补灌浆材料”的加固补强目的,以区分堵漏材料。
混凝土裂缝修补灌浆材料按材料组成分为两类:聚合物基料类灌浆材料和水硬性基料类灌浆材料,基本涵盖了目前国内市场上的产品。
    聚合物基料类灌浆材料性能应符合表1的规定。
表1  聚合物基料类灌浆材料性能指标
序号
项目
指标
1
初始粘度(mPa•s)
<500
2
适用期(min)
≥30
3
灌注能力(min)
≤8
4
体积收缩率(%)
≤3
5
压缩强度(MPa)
≥50
6
弯曲强度(MPa)
≥30,且不应呈脆性破坏
7
粘结强度1(MPa)
≥2.5
8
与混凝土的相容性(MPa)
≥2.5
注1:粘结强度指与混凝土的粘结强度。
    水硬性基料类灌浆材料的性能应符合表2的规定。
 
表2  水硬性基料类灌浆材料性能指标
序号
项目
指标
1
初凝时间(min)
≥120
2
泌水率(%)
≤1.0
3
流动度
(mm)
初始流动度
≥260
30 min流动度保留值
≥230
4
竖向膨胀率(%)
≥0.020
5
抗压强度
(MPa)
1d
≥20.0
3d
≥40.0
28d
≥60.0
6
氯离子含量(%)
≤0.1
5 重点条文解读
5.1灌注能力
粘度曾经被认为是决定浆液可灌性的因素,随着工程实践经验的丰富,浆液对基层的浸润能力也被认为是影响灌浆效果的重要因素。因此不能仅凭粘度大小来判断浆料的灌注能力,应寻找一种更接近实际使用条件的检测方法,编制组查找了国内的相关标准都没有相类似的方法,最后是参考国外标准《混凝土结构防护与修补用灌浆材料和体系  试验方法  用砂柱试验法测定可灌注性》(DIN EN 1771:2004),结合我国的实际,研制成灌注能力试验装置和相应的试验方法,进行了验证试验,重复性很好,达到了预期的目的。根据验证试验和欧洲的标准将修补灌浆材料的灌注能力指标定为小于等于8 min。
(1)试验原理
在透明的塑料管中填充分级砂并垂直放置。在恒定压力下,产品从这个圆柱较低的末端灌注;测试产品沿管道流出的时间,获得不同的参考值。
(2)仪器及材料
① 试验装置
a)灌注能力测试装置见图1(单位:mm):

 
1-灌注砂柱;2-弹性连接管;3-压力表;4-压缩空气源;5-压力调节阀;6-上升管;7-压力容器;
8-金属容器;9-安全阀;10-量筒;11-溢出管;12-尺子
图1  灌浆材料灌注能力测试装置
上升管和弹性连接管(硅胶管:直径6mm,长600mm)的总长度为(900±5)mm,内直径为(6±0.1)mm。灌注砂柱底部和压力容器底部相距(400±5)mm。上升管的末端和金属容器底部之间的距离为(20±1)mm。灌注砂柱为内直径(22.2±0.3)mm,长度390mm,不会被产品侵蚀的透明塑料管。金属容器的直径近似为80mm、高175mm。压力容器的容积为3L。压力表应至少能准确测量到0.075MPa的压力,精确度为0.0025MPa。
b)一个精确度为0.1g的天平;
c)一个可精确到1/10秒的秒表;
d)一个刻度从0°C到200°C且精确度在1°C以内的温度计;
e)供应压力至少为0.5MPa的空气压缩机;
f)0.5mm网孔的铜网(模量为28),根据ISO 565;
g)—个刻度为毫米级的400mm长的尺。
② 砂
将符合GB/T 14684规定的天然砂,按筛孔分别为0.63mm,0.80mm,1.00mm,1.25mm的筛子进行分级。砂的级配见表3。
表3  砂的级配表
筛子网孔大小(mm)
0.63
0.80
1.00
1.25
累计通过率(%)
0
33
63
100
(3)试验步骤
① 灌注砂柱的制备
在透明塑料管的一端安放一个带孔橡胶塞和一个圆形的铜网;把250g(精确到0.1g)级配砂装入管子中,将砂分三等份分三次加入,每次横震数次,每一层都相等从而获得总高为(360+1)mm的压实的砂子。将一个圆形铜网放在压实的砂子上,再安放第二个带孔橡胶塞。
② 试验条件
测试在标准状态下进行。测试前至少24h,在测试间放置好所有的灌浆材料组分、砂和全部的设备,并保持测试条件。
③ 仪器调试
仪器安装完毕后,打开提供的压缩空气并检查是否有渗漏。调整压力调节阀直到压力为(0.075±0.0025)MPa。
④ 灌注
按照厂商的说明混合测试材料的各个组分。将(500±1)g混合料倒入测试容器,并将测试容器放入压力容器。释放弹性管子上的夹子,当产品达到由较低的金属网的高度定义的砂的“零”高度时,开启秒表计时。当量筒中收集到的灌浆材料达到20ml时,停止计时,记录其时间。
(4)试验结果
每个产品灌注三个砂柱,试验结果取三次测试时间的平均值。
5.2体积收缩率
根据多年的科研和施工经验,体积收缩率是一个重要的指标。市场上有些产品注入裂缝后,经过一段时间由于灌浆材料本体的收缩过大,造成裂缝的重新开裂,没有达到灌注的目的。由于灌浆材料的体积收缩率比较小,我们比较了目前测定收缩率的方法,最后参考《混凝土结构防护与修补用灌浆材料和体系  试验方法  第2部分:聚合物基裂缝灌浆材料的收缩:体积收缩》(BS EN 12617-2:2004);通过测定固化前后密度的变化计算体积收缩率,达到了预期的效果。根据欧洲的标准和我们的验证试验最后确定修补灌浆材料的体积收缩率小于等于3%。
5.3与混凝土相容性
本标准另外增加的一个关键性能是与混凝土的相容性。因为混凝土是高碱性的环境,而有些不良的厂家为了降低成本,采用不耐碱的基料制作灌浆材料,这样就会使材料在长期的高碱性环境下力学性能下降,达不到力的传递要求。采用试件在0.1MKOH溶液中浸泡后测定正拉粘接强度的方法,比较有效。参考《混凝土结构的保护和维修用产品和系统  定义、要求、质量控制和合格评价  第5部分  混凝土修补灌浆材料》(EN1504-5:2005),做到正拉粘接强度指标不下降,所以修补灌浆材料与混凝土相容性指标定为大于等于2.5 MPa。
6 结束语
本标准是对国内混凝土裂缝修补灌浆材料多年的经验总结和升华,本标准的实施对规范混凝土裂缝修补灌浆材料的生产和使用,保证混凝土裂缝修补工程质量等方面具有重要意义。
随着混凝土裂缝修补技术的进步,修补灌浆材料品种的不断增加,主编单位及编制组会适时地对本标准进行修订,不断完善该标准,以适应我国建设事业及社会经济发展的需要。
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