橋梁隧道滲漏修復用注漿粘接材料機理及性能分析

摘要：在很多工程項目建設中會常出現公路橋梁和隧道漏滲問題，常見的滲漏主要是各種不同的裂縫，如不及時修復會造成建筑物內部結構損傷，穩固率下降存在安全隱患，危及施工員工及相關裝置。特別是公路橋梁隧道等建筑工程滲漏的問題一直都是建造過程中必須解決的問題，但治理難度大程序復雜一直難以解決。為此，本文以注漿材料為基礎，研究其治理工程滲漏的可行性方法。提出采用丙烯酸鹽注漿材料注漿修復，優化其性能及功效。本試驗根據場地模擬施工現場應用情形，驗證材料的堵漏耐久性和適應可靠性。結果表明：丙烯酸鹽注漿材料施工作業方便，對相關原材料影響小，堵漏耐久性強并在低溫環境展現良好性能。

關鍵詞：公路橋梁隧道；滲漏水；注漿材料；堵漏性能試驗

中圖分類號：TQ636；U444文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）01-0016-04

Mechanism and performance analysis of grouting bonding material for bridge and tunnel leakage repair

DUAN Guozhong

（Yunling Construction Co.，Ltd.of YCIC Group，Kunming 650200，China）

Abstract：In the construction of many engineering projects，the leakage of highway bridges and tunnels often oc-curs.The common leakage is mainly due to various cracks.If it is not repaired in time，it will cause damage to the internal structure of the building，reduce the stability rate，and have potential safety hazards，endangering the con-struction staff and related devices.In particular，the problem of leakage in construction projects such as highway bridges and tunnels has always been a problem that must be solved in the construction process，but the treatment is difficult and the procedure is complex，which has always been difficult to solve.Therefore，based on the grouting ma-terial，this paper studies the feasible method of treating engineering leakage.Acrylate grouting material was pro-posed to be used for grouting repair to optimize its performance and efficacy.In this test，the durability and adapt-ability of the material were verified according to the simulated construction site application situation of the site.The results show that the acrylate grouting material is easy to operate，has little impact on the relevant raw materials，has strong plugging durability and shows good performance in low temperature environment.

Key words：highway bridges and tunnels；water leakage；grouting materials；plugging adhesion performance

隨著時代的變遷，政策變化使城市迅速發展擴建，但是土地可利用面積越來越少，促使地下的工程建筑加快了進程，地下城或地下商場都逐步出現在各個城市中[1]。但是這些在建工程中都或多或少出現不同程度的滲漏水現象，有的甚至不到工程結束就已經出現滲漏水，這些問題都嚴重影響了地下工程建設進程，阻礙了城市發展[2]。由于導致地下建設工程滲漏水的原因十分復雜，例如施工環境惡劣、建筑條件被限制、執行時質量以及強度監管差、建筑設計差、材料質量得不到保證、施工不到位等問題影響。為了降低地下建筑滲漏水帶來的后續問題，必須要在設計過程就考慮，施工過程也要確保施工質量以及應用的材料都滿足安全標準，還要將防范和治理的過程都結合起來，通過提升處理工程滲漏水問題來達到防止問題產生。在防治工程滲漏水中，通過材料來進行填補是比較多且高效的一種方法。將缺口填補的過程是：將注漿材料利用壓力的作用到達滲漏水的管道里然后再利用材料的自我凝固的特性堵住缺口，待材料固定后滲漏水缺口部位就被填補完畢，破損的部分得到修補，結構填充完畢，完整性被恢復。修補漿液按照其成分可以分為有機和無機兩種[3]，這兩種皆屬于高分子材料，其中無機材料有粘土、水泥、漿砂、水玻璃等，有機材料分為樹脂類、甲酯以及目前市面上通用的丙烯酸鹽類漿液[4]。

1丙烯酸鹽注漿材料堵漏作用機理

丙烯酸鹽注漿材料是一種混合物，有主劑和一些可以促進固化的試劑組成。丙烯酸鹽注漿材料作為一種液體材料，流動性較強，有相對較低的黏度，因此在進行裂縫填充時會比較充分[5-8]。丙烯酸鹽注漿材料在固化過程（如圖1所示）中主劑會發生交聯反應逐漸成為聚合物，這些聚合物具有一定的吸水性并發生一定的膨脹從而更好的填充縫隙來達到滲漏水的防治[9]。

2注漿材料耐久性試驗研究

2.1影響材料耐久性因素

由于填補處環境復雜，填補材料到達缺漏處將直接與巖土層、地下水以及防水料和混凝土直接接觸，不但導致環境的化學性改變還會受到物理作用，這就導致了薄弱環節再次接受挑戰，一但材料失效將直接導致建筑失敗，所以填補材料的長久耐用性是解決工程滲漏問題的關鍵因素[10]。

2.1.1環境因素

使材料出現老化問題的原因不但有物理化學因素，一些生物的危害也是不容小覷的，海水氣體微生物，地下水的變化都是影響材料老化的因素[11]。由于地層里具有豐富的水資源，就會有壓力滲透的威脅，填補材料利用的破損部位就是建設結構的不安全部位，當這個部位受到外界壓力，填補材料就是第一時間被壓迫，所以建設填補時關于地質問題還要進一步研究，比如土質液化或不均勻沉降問題是否會出現？一些施工環境還存在震動的壓力，材料是否會受其影響也是需要考慮的問題[12]。

2.1.2材料因素

注漿材料自身的特質就是考驗填補效果的基礎，耐久性好的材料，其制作原料、制造工藝以及有價值成分總量都是十分重要的[13]。經過試驗推斷注漿材料的質量還與使用過程的環境條件有關，在使用途中排除材料本身結構的內在因素，還要考慮環境因素，本文試驗主要是針對室內探究注漿液填補耐久性展開探索。

2.1.3物理力學因素

注漿液在固化之后還要考慮的物理問題主要包括固定后的形態以及承受的各方壓力，環境的不同也決定了注漿材料對應的特殊性能[14]。有些材料在內部含水過多時會產生對應的高變形能力，但是內部水量過低時對應的變形能力就會下降，對填補結構的效果也會大打折扣[15]。當建筑破損地方的裂口增大的時候，填補材料很容易被拉扯破損，在建筑類的研究顯示，填補材料也會受到冰凍融化、干濕交替等一系列的過程影響，在這一過程里，填補材料的性能會出現很大的變化，材料也會越來越差。除此之外還有很多外界影響會導致材料劣化，例如施工振動，地下水循環，缺口的裂縫以及天氣變化等，都會對材料的長久性產生一定的影響[16]。

2.1.4施工管理因素

在將注漿材料配比以及施工的過程中都會產生一定的變化影響施工效果，例如配合的比例，施工的用料多少，注入漿體的力度以及效果，凝固的狀態位置，補漿的時間等因素都會在某些程度上影響滲漏修復的效果[17]。

2.2試驗設計

丙烯酸鹽作為一種優良的注漿材料，其特點十分顯著，在接觸水的情況下會膨脹，而失去水時又會收縮，這就影響了其作為注漿材料的堵漏性能，但這2種情況的變化都是相對比較慢的[18]。為了測試在干燥和濕潤條件下丙烯酸鹽的表現情況，采取人為干預的方法對吸水和失水的速度進行控制，主要通過較高的環境溫度下進行脫水以及水浸的方式進行吸水，通過在吸水和失水的循環過程中研究丙烯酸鹽的膨脹效率，從而測試該材料在干燥和濕潤條件下所存在的材料老化問題[19]。試驗分為2項內容，第一，主要是重復進行吸水和失水的過程；第二，則是對吸水脹大的體積進行記錄。失水過程通過熱烘箱來提供干燥、高溫的環境，使丙烯酸鹽可以快速進行脫水。吸水過程則是通過在水中長時間浸泡的方式來完成。試驗以控制變量為原則，調節注漿液的配比，使得材料的初始狀態保持一致。經過試驗設計，設置了7個不同的實驗條件（見表1）。在進行吸水和失水的循環實驗中，具體的操作過程是：先將材料在水中進行1 d的浸泡，水要將材料完全淹沒，同時要避免陽光的直射。失水過程主要在烘箱中完成，試樣在放入烘箱后開始加熱，并且烘箱的升溫速率不能太快，防止因為試樣受熱不均勻導致表面受損影響試驗結果。在烘箱中經過1 d的失水后，將試樣取出進行降溫，完成一次吸水失水的循環，之后將經過吸水失水循環后的試件在清水中進行浸泡并對其膨脹體積進行測量。

2.3試驗結果與分析

對經歷吸水、脫水過程的丙烯酸鹽試樣，在吸水后的體積膨脹情況進行分析發現（見表2）：經歷不同次數吸水、失水過程的試樣，其吸水膨脹的表現差距很大。當吸水、脫水的次數少于10次時，試樣在吸水的過程可以看作三個階段，第一階段是緩慢吸水脹大的階段，這個時期是隨著處理試樣吸水、失水次數的增加而變短的。第二階段是試樣的膨脹率達到100%時，膨脹的速率會逐漸的加快，這一過程受試樣吸水、失水的影響和第一階段類似。第三階段是當試樣的膨脹率達到300%時，膨脹的速率會緩慢降低并最終保持不變。而當試樣的吸水、失水處理過程超過10次時，試樣的體積膨脹則主要分為兩個時期，第一個時期便會以一個較快的膨脹速率增長。第二個時期膨脹速率會逐漸放緩并且趨于穩定。分析試樣達到穩定的膨脹率所經歷的時間可以發現，試樣經歷吸水、失水的次數越多，試樣在初始階段的吸水產生體積膨脹的越明顯，膨脹速率趨于穩定的時間越短。并且隨著試樣吸水、脫水處理次數的增加，丙烯酸鹽試樣的膨脹率逐漸增加，當隨著次數的增加，膨脹率增加值會逐步降低。經過研究發現：丙烯酸鹽試樣在經歷吸水、失水過程的處理后，其膨脹性能會得到較高的提升，并且隨著處理次數的增加其膨脹的速率也會增強，有利于提高其堵漏性能，應對可能出現的滲水現象。

3低溫對丙烯酸鹽注漿材料的影響

我國國土面積廣闊，一些地區會出現極低的溫度，由此帶來的公路、橋梁、隧道的滲水問題變得比較嚴重，因此選用注漿材料對滲水問題進行修復時需要考察其抗低溫的性能。研究丙稀酸鹽作為注漿材料在低溫下的耐久性發現：注漿材料在進入到混凝土等結構內部后會同周圍環境的介質發生熱量的傳遞。在溫度較低的地區，進行施工后會有水的殘存，使得與外界發生熱交換頻繁的區域發生凍傷的危險。在外界溫度發生變化時，不可避免的會經歷反復的冰凍和融化的過程。這一過程對注漿材料的影響則主要是通過其內部水分子的會發生不同物相之間的轉變，從而改變材料的韌性和強度等。絕大多數的建筑材料在經歷冰凍和融化過程后，其建筑特性會大打折扣。如果注漿材料中的水含量較高時，冰凍過程會增大水相的體積，造成的結果是壓迫周圍分子使其發生變形，并且水相冰凍后有繼續從周圍吸收水分子并再一步冰凍的趨勢。高分子材料在低溫下會出現的拉伸性能變差、發硬等情況，通過測定材料的抗壓性能可以在一定程度上評價注漿改良材料的性能，而丙稀酸鹽注漿材料使用時確實可以增加抗物理壓力的強度，提高其防水性。但在低溫下丙稀酸鹽的結構是否會發生變化并不明確。

4結語

現代社會的建筑結構漏水現象較為常見，特別是在一些公路、橋梁和隧道等建筑。如果漏水嚴重則會降低建筑的壽命，而且會有極大的安全隱患。丙稀酸鹽注漿材料作為一種優秀的注漿堵漏材料，可作用的場景廣泛，如裂縫、缺陷等，其可操作性強，施工難度小，因此應用十分廣泛。丙稀酸鹽的堵漏的施工作業時間相對較短，并且在堵漏后對相關輔助原材料的影響較小。對于丙稀酸鹽注漿材料在固化后由于水分揮發帶來的體積收縮則可以通過加入加固劑進行緩解。

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（責任編輯：張玉平）