基于水泥-地聚合物公路隧道衬砌裂缝修复试验研究

为了研究地聚合物材料对隧道衬砌裂缝的修补效果和影响因素,通过隧道衬砌裂缝诊断与处治模拟平台开展裂缝修补试验研究。根据公路隧道马蹄形断面衬砌受力特点,平台通过两个拱形钢架来模拟衬砌轮廓形状并通过钢架绕铰支座转动实现裂缝修补截面非均布张拉的受力形态。基于该平台分别开展稳定状态、发展状态、不同渗漏水状态下的裂缝修补试验,并通过张开应力和张开后截面浆液分布形态来评价纯地聚合物、纯水泥砂浆、水泥+地聚合物3种材料的实际修补效果,分析不同材料组合、衬砌裂缝状态、以及渗水量对修补效果的影响并给出相关工程建议。结果表明:水泥作为一种碱激发剂能与地聚合物材料发生反应,水泥+地聚合物的裂缝修补效果要优于纯水泥砂浆或纯地聚合物。水泥+地聚合物组合材料的裂缝修补效果随张开加载速率增大而减弱,加载速率30 N/h工况下的黏结张拉应力为10 N/h工况下的46%,仅为无张力工况下的40%,建议衬砌裂缝基本稳定后再开展修补工作。水泥+地聚合物组合材料的修补效果随裂缝位置渗漏量增大而减弱,渗水状态(1 mL/min)对修补效果影响相对较小,7 d和28 d时的修补效果分别降低22%和19%,可直接进行裂缝修补;涌水状态下(20 mL/min)7 d和28 d时的修补效果分别降低42%和38%,不宜直接进行修补。