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【摘 要】 公路交通运输业随着经济的腾飞亦快速发展,做为公路的重要组成部分——桥梁,在日积月累的荷载冲击及自然老化下,难免会不同程度的出现病害,因此,为了保证公路的畅通安全,就要对公路桥梁进行及时检测与维修,分析原因,制定最佳的维修方案。鉴于此,本文笔者根据实际工作中的经验,对公路桥梁常见病害成因分析与维修工艺做简要论述,望对同行有所增益。
【关键词】 公路桥梁;病害分析;维修工艺
1.前言
公路桥梁是贯通公路的重要设施,在交通运输业中发挥着重要的作用。由于反复承受汽车荷载、环境因素和交通事故的侵害,尤其是交通量和重载汽车的不断增长,以及设计施工中遗留的某些缺陷,桥梁的质量状况会日渐恶化,耐久性下降。如果桥梁的缺损得不到及时发现和维修,任其发展,将会逐渐丧失原有的通行能力,难以保证行车安全和公路的畅通。所以,我国《公路养护技术规范》中规定必须对桥梁进行检查和维修。我国公路桥梁建设经历了不同版本的技术标准,经历了重建设轻养护时期,技术改造资金不足。随着交通量的增加和荷载等级的提高,原有桥梁已经无法满足现今交通运输业的需要,有些桥梁已经出现严重病害。
2.桥梁结构缺陷和病害枚举
主梁、主拱圈受拉部位出现裂缝、破损、承载能力下降;横向联系破坏,形成单板受力,导致支座滑移,梁板倾斜,桥面开裂等。防水层排水功能不完善;水渗漏病害引主梁起钢筋锈蚀、混凝土剥离等。裂缝是桥梁最常见的缺陷和主要病害,而桥梁的病害往往也是从裂缝形成而开始的。因此,我们应对桥梁裂缝病害引起高度重视。
3.公路桥梁上部结构的常见病害及成因
3.1设计荷载标准偏低,承载能力不足。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的,早期建造的桥梁,特别是二十世纪八十年代前建造的桥梁,设计荷载大多偏低。
3.2通行能力不足。这主要表现在桥面宽度不足;桥梁平面线形、纵断面线形标准太低;桥上通车净空或桥下通车净空不足。
3.3人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计最高水位的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击等作用,河道不恰当开挖,桥梁基础下存在岩溶、矿山坑道等,引起桥梁结构的局部损坏。
3.4自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为50年,随着时间的推移,已建桥梁会不断损坏和老化,其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降,这是一个不可改变的客观规律。
3.5超期服役。这部分桥梁并不是太多,但主要是建造时期较早,比如五、六十年代建造的桥梁,设计使用寿命只有30年-50年,这些桥梁目前仍有部分在使用当中。
3.6超负荷使用。随着我国改革开放的深入,交通运输业竞争在不断加剧。按路线等级或者预期设计荷载等级来说,这一部分设计荷载等级并不低,但由于一些特殊的原因,桥梁使用荷载大大超出设计荷载,致使桥梁长期处于超重荷载作用下运营,加速了桥梁的损坏。
3.7设计、施工的先天不足。有些桥梁设计上不是很合理,结构构造处理不合理,桥梁在早期运营时其缺陷并不明显,运营一定时间后,病害逐渐显现出来,如早期修建的双曲拱、钢架拱、少筋微弯板组合梁桥等少筋结构桥梁。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等的限制和影响,存在一定的技术缺陷,随着运营时间的增加,其病害也逐渐显露、发展。
3.8养护维修及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。比如桥面维修增加过大的恒载,致使桥梁本身自重过大,承载力相对提高较小或未提高;桥面排水处理不当,桥面渗水;又如支座维修不当,改变了整个结构的受力状态;伸缩缝清理不及时,导致伸缩功能、止水功能失效等。有些桥梁则是加固不当引起的。比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当,引起结构的二次病害;又如结构体系改变不合理,致使结构的关键部位应力超限等。
4.维修及养护方法与工艺略谈
桥梁出现病害后,要及时采取适当的措施进行进行维修,避免病害继续发展和影响桥梁的正常使用,目前应用较广的维修方法主要有:裂缝注胶封闭、粘贴碳纤维布、聚合物丙乳砂浆修补等。工艺如下:
4.1裂缝封闭
4.1.1表面封闭法:
适用条件:对于裂缝宽度小于0.15mm的裂缝可通过表层涂刷环氧树脂胶或砂浆进行封闭。
施工工艺:施工时,首先,利用角磨机将裂缝处的浮灰除掉,打掉原有的混凝土表面灰浆,露出新界面,将余灰清掉、吹净,保持新界面干燥无尘;将环氧树脂胶的A、B组分按质量比例称量、搅拌均匀,涂抹在裂缝处,裂缝两边多处不小于1cm的宽度,保证裂缝完全封闭,待第一层环氧树脂胶初凝时涂抹第二层,进一步保证裂缝完全封闭,当环氧树脂胶完全硬化,24小时后涂抹表面防老化涂料。
施工效果:表面封闭材料固化后应保证均匀、平整,不出现裂缝,无脱落。
4.1.2注射法(环氧树脂胶):
适用条件:主要针对于上部结构出现的裂缝宽度在0.15mm≤ω≤0.50mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的补强和封闭。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
4.1.3压力注浆法:
适用条件:主要针对于下部结构出现的裂缝宽度在0.15mm≤ω≤0.50mm静止的独立裂缝及贯穿性裂缝。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
施工工艺:期施工工艺流程见下图。
压力注漿法施工工艺流程图
4.1.3.1对裂缝部位做详细检查、记录,进行材料配量、埋嘴、灌胶注射等的具体计算和安排。
4.1.3.2表面处理:对于混凝土构件上较细的裂缝,用砂轮机或钢丝刷将混凝土表面沿裂缝走向宽约50mm的范围打磨,并清除粉尘、砂砾和疏松的混凝土块。如有油污则用布擦净,如果工作面潮湿,则须用喷灯吹干或自然风干。对于混凝土构件上较宽的裂缝,应沿裂缝用钢钎或镐凿成“V”形槽,槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封缝来确定。凿槽时先沿裂缝打开,再向两侧加宽,凿完后用钢丝刷及压缩空气将混凝土碎屑粉尘清楚干净。 4.1.3.3钻孔:对于大体积混凝土或大型结构上的深裂缝,可在裂缝上进行钻孔;对于走向不规则的裂缝,除骑缝钻孔外,需加钻斜孔,扩大灌浆通路。机钻孔应选最小孔径。裂缝宽度小于0.5mm,孔距可为2~3m;裂缝宽度大于0.5mm,适当缩小距离。钻孔后应清除孔内碎屑粉尘,孔径大于10mm时,可用粒径小于孔径的干净卵石填入孔内以减小耗浆量。
4.1.3.4注胶嘴的布置及粘贴宽度大于、等于0.15mm的裂缝注胶嘴间距为150mm。
4.1.3.5每条裂缝不得少于2个注胶嘴。埋贴前,先将注胶嘴底盘用丙酮擦洗干净,再用灰刀将环氧胶泥抹于底盘周围,骑缝埋贴至构件裂缝处,注意不能堵塞注入口及裂缝灌胶的通道,粘好后避免错动注入基座。
4.1.3.6将注胶嘴布好后,可配置封缝胶,沿裂缝走向均匀涂抹环氧胶液,宽约7cm;其次在其上面分段紧密贴上一次玻璃丝片,宽约5cm,各个注胶嘴底盘周围5-10mm范围内不贴玻璃丝片,用灰刀沿嘴子周围抹上环氧胶泥,抹成鱼脊形状,最后涂上一层环氧浆液。
4.1.3.7待注胶嘴粘结牢固,封缝胶达一定强度时(约10小时左右)配制注缝胶液,将注入器连接端牢固地安装于注胶嘴上,用注胶器注入胶液,当橡胶管膨胀充满限制套时停止注入,如注入中膨胀后收缩较快,则说明裂缝空隙大,应补充胶液。
4.1.3.8裂缝注胶时应选择裂缝张开大时注胶,但温度过低影响环氧树脂胶的固化。最佳施工气温为20-25℃。环氧树脂胶在灌注过程中适量加入稀释剂增加其流速,效果更佳。
4.1.3.9胶液的固化一般需10-34h,可用手捏胶管的硬度,随时了解胶液的硬化程度,当胶液完全固化,取出注胶嘴和注入器,并用砂轮机将密封胶打磨平整。
4.1.3.10构件已成型的表面,经打磨后如颜色差异不大(封缝胶为灰色),可不做处理,如颜色有明显差异,可进行调色处理,做到颜色一致。
4.1.4填充密封法:
适用条件:此法适用于处理ω﹥0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。
在构建表面沿裂缝走向骑缝凿出深度和宽度分别不小于20mm和15mm的U形沟槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填,并粘贴纤维复合材料以封闭其表面;填充完毕后,其表面应做防护层。
注:当为活动裂缝时,槽宽应按不小于15mm+5t确定(t为裂缝最大宽度)。
4.2粘贴碳纤维布
4.2.1粘贴碳纤维布必须保证在上部二期恒载(桥面铺装等)卸载之后进行。
4.2.2工艺流程:卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
4.2.3混凝土基面处理:首先用裂缝修补胶灌注结构裂缝,同时对待加固的混凝土基面的劣化层(剥落、起皮、浮浆和风化层)用砂轮机进行清除和打磨并清洗,待表面干燥后,用修补材料将基面的错台与凸出部分磨平。然后,用铁刷或压缩空气清除松散浮渣和粉尘,再用丙酮清洗。粘贴处阳角应打磨成圆弧状,阴角以修补材料填补成圆弧倒角,圆弧半径不应小于25mm。
4.2.4涂刷底层胶:将配置好的底层胶采用机械搅拌均匀,时间应在5分钟以上,用滚筒或一次性软毛刷子均匀地涂抹在混凝土表层,不得刷露、流淌或有氣泡,胶层不宜太厚。待自然风干硬化后检查涂胶面,对表面有凸起部分或毛刺的,用磨光机或砂纸打平。待底层胶面用手触摸感觉干燥后,方可进入下一步工序。底胶固化后应尽快进行下一道工序,若涂刷时间超过7d,应清除原底胶,用砂轮机磨除,重新涂抹。
4.2.5粘贴面的修补:若发现粘贴面上有凹入部位,应用找平胶进行修补,保证粘贴面的平整。待粘贴面的修补干燥固化后,方可进行下一步工序。
4.2.6粘贴纤维复合材料:纤维复合材料的粘贴施工应避免在雨天和潮湿条件下进行,且施工温度宜控制在5~35℃,胶黏剂的选用应满足适用环境温度的要求。对玻璃纤维复合材料,相对湿度不宜大于80%。如确需在潮湿的构件上施工,必须烘干构件表面或采用专门的胶黏剂。施工时,首先在待粘贴面上划出各层粘贴位置,依据设计尺寸截剪纤维布。纤维布一般不宜在主纤维方向搭接。若需要接长时,搭接长度不得小于100mm,搭接位置宜避开主要受力区。按设计粘贴位置涂抹浸渍树脂胶,铺放纤维布。粘贴工作应按设计位置由上至下、由左向右有序进行,并以滚筒压挤贴片,使纤维布与浸渍树脂充分浸透。同时用压板排除气泡。及时检查粘贴是否密实,发现有离层间隙和气泡,应及时处理。当采用多条或多层纤维复合材料进行加固时,在前一层纤维布表面用手触摸感到干燥后,立即涂胶黏剂粘贴后一层纤维复合材料。
4.2.7罩面防护处理:粘贴完纤维布后,应及时在表面再涂一层浸渍树脂(面层防护)并自然风干。确保粘贴面充分风干密切结合后,在表面涂抹罩面胶,以提高粘贴层胶体的耐久性。施工时应注意的事项是:现场气温低于5℃及雨天应停止施工;各种胶结材料的调制量,以一次用完的数量为宜,应严格按产品说明书给出的配制比例配制,超过规定时间的胶液不能使用。
4.3聚合物丙乳砂浆修补
丙乳的全称是丙烯酸酯共聚乳液,是一种新型修补材料,丙乳是一种高分子聚合物的水分散体,加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆。
丙乳砂浆是丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆的简称。水泥砂浆掺入丙烯乳液后,在与水泥水化的过程中新生结晶——凝聚结构的刚性空间骨架中聚集了丙乳的有机聚合物相,使刚性无机物之间被坚固,有弹性和粘附性的有机聚合物点或网式膜连接,形成整体网络结构,这样既提高了混凝土密实性,粘结性,又降低了混凝土的脆性,且与老混凝土的膨胀系数相近。
4.3.1聚合物丙乳砂浆修补工艺要求:
4.3.1.1水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥,砂子选用细度模数1.6,粒径小于2.5mm的细砂。
4.3.1.2砂灰比1:1~1:2,灰乳比1:0.15~1:0.3,水灰比40%左右。混凝土表面剥蚀,水质侵蚀、钢筋锈蚀修补采用下限配合比;有防渗要求的裂缝、冲磨、空蚀等修补采用上限配合比。 丙烯乳液:水泥:砂:水=1:6.0:10:3.0,根据现场试拌实际情况确定水灰比,控制丙乳砂浆的终凝时间约为4小时。
打底和刷面层采用的丙乳净浆配合比采用1kg丙乳乳液加2kg水泥搅拌成浆。
4.3.1.3丙乳砂浆施工的环境温度宜为10~35度,当施工环境温度低于5度时采取加热保温措施。丙乳砂浆施工工序:清理→凿除(凿毛、清除)→冲洗(净水)→抹丙乳水泥砂浆→丙乳砂浆压抹→养护。
4.3.1.3.1清理:彻底清除涂抹面及周围的杂物、淤泥等物品。
4.3.1.3.2凿除或凿毛:采用手工工具、轻型冲击工具等将涂抹面进行凿毛出来,完毕后清除混凝土等杂物。
4.3.1.3.3冲洗:待涂抹面冲洗清洁与否,直接影响砂浆与原混凝土的粘结强度,是关系处理方法成败的关键环节,必须严格控制。涂抹面必须用高压水枪冲洗或钢丝刷清理,修补前洒水湿润,待质检人员进行合格后进行下一步施工。
4.3.1.3.4抹丙乳水泥净浆:修补前,用干净丙乳水泥净浆在待修补面上涂刷一遍,为了提高丙乳水泥净浆活性,增加粘结强度,应少拌勤拌,随拌随用。
4.3.1.3.5丙乳砂浆压抹:将拌和好的砂浆抹在面干饱和的原混凝土面上,抹面时要用力紧压,直到表面泛浆为止。为保证质量,每次压抹厚度在5mm左右,要求铺填密实,表面平整光滑。第二次压抹要在第一次压抹的砂浆凝固后进行,但间隔时间不可太长。砂浆初凝前将修补表面压光,砂浆终凝前最后再压实抹光一次。
4.3.1.3.6养护:砂浆终凝后,应立即洒水养护。根据实际情况可用塑料覆蓋,养护7d。
4.3.2控制要点
4.3.2.1应严格控制丙乳砂浆表面的不平整度,确保施工质量。
4.3.2.2施工前必须对涂抹面进行清理,并用净水清洗干净,达到干饱和状态。
4.3.2.3丙乳净浆必须涂抹均匀,保证与原混凝土面结合密实。
4.3.2.4必须严格按照试验进行调和搅拌均匀,不得随意改变配合比,调和用砂必须进行筛晒。
4.3.2.5在丙乳砂浆涂抹完毕24h后,再在表面涂抹丙乳净浆,待终凝后7d内进行洒水养护。
5.结语
任何一座桥梁,从交付运营时起,或多或少就带有一定程度的病害,在实际工作中,我们应加强对桥梁的检查,如发现缺陷后,应结合观察到缺陷的种类、部位、范围及严重程度,从设计、施工及使用年限,使用状态记录出发,进行综合分析,使之得到切合实际的初步判断。对公路混凝土桥梁的一些病害进行分析,找出产生病害的原因,提出加固处理的具体办法,进而提高经济效益和社会效益,保证人民的生命财产安全。
参考文献:
[1]冯乃谦,顾晴霞,等.混凝土结构的裂缝与对策[M]机械工业出版社,2006.
[2]《公路桥梁加固施工技术规范》.人民交通出版社
[3]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》.中国计划出版社
【关键词】 公路桥梁;病害分析;维修工艺
1.前言
公路桥梁是贯通公路的重要设施,在交通运输业中发挥着重要的作用。由于反复承受汽车荷载、环境因素和交通事故的侵害,尤其是交通量和重载汽车的不断增长,以及设计施工中遗留的某些缺陷,桥梁的质量状况会日渐恶化,耐久性下降。如果桥梁的缺损得不到及时发现和维修,任其发展,将会逐渐丧失原有的通行能力,难以保证行车安全和公路的畅通。所以,我国《公路养护技术规范》中规定必须对桥梁进行检查和维修。我国公路桥梁建设经历了不同版本的技术标准,经历了重建设轻养护时期,技术改造资金不足。随着交通量的增加和荷载等级的提高,原有桥梁已经无法满足现今交通运输业的需要,有些桥梁已经出现严重病害。
2.桥梁结构缺陷和病害枚举
主梁、主拱圈受拉部位出现裂缝、破损、承载能力下降;横向联系破坏,形成单板受力,导致支座滑移,梁板倾斜,桥面开裂等。防水层排水功能不完善;水渗漏病害引主梁起钢筋锈蚀、混凝土剥离等。裂缝是桥梁最常见的缺陷和主要病害,而桥梁的病害往往也是从裂缝形成而开始的。因此,我们应对桥梁裂缝病害引起高度重视。
3.公路桥梁上部结构的常见病害及成因
3.1设计荷载标准偏低,承载能力不足。桥梁的承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的,早期建造的桥梁,特别是二十世纪八十年代前建造的桥梁,设计荷载大多偏低。
3.2通行能力不足。这主要表现在桥面宽度不足;桥梁平面线形、纵断面线形标准太低;桥上通车净空或桥下通车净空不足。
3.3人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计最高水位的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击等作用,河道不恰当开挖,桥梁基础下存在岩溶、矿山坑道等,引起桥梁结构的局部损坏。
3.4自然老化。早期公路桥梁的设计龄期为50年,随着时间的推移,已建桥梁会不断损坏和老化,其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降,这是一个不可改变的客观规律。
3.5超期服役。这部分桥梁并不是太多,但主要是建造时期较早,比如五、六十年代建造的桥梁,设计使用寿命只有30年-50年,这些桥梁目前仍有部分在使用当中。
3.6超负荷使用。随着我国改革开放的深入,交通运输业竞争在不断加剧。按路线等级或者预期设计荷载等级来说,这一部分设计荷载等级并不低,但由于一些特殊的原因,桥梁使用荷载大大超出设计荷载,致使桥梁长期处于超重荷载作用下运营,加速了桥梁的损坏。
3.7设计、施工的先天不足。有些桥梁设计上不是很合理,结构构造处理不合理,桥梁在早期运营时其缺陷并不明显,运营一定时间后,病害逐渐显现出来,如早期修建的双曲拱、钢架拱、少筋微弯板组合梁桥等少筋结构桥梁。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等的限制和影响,存在一定的技术缺陷,随着运营时间的增加,其病害也逐渐显露、发展。
3.8养护维修及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷则是由于养护维修不恰当引起的。比如桥面维修增加过大的恒载,致使桥梁本身自重过大,承载力相对提高较小或未提高;桥面排水处理不当,桥面渗水;又如支座维修不当,改变了整个结构的受力状态;伸缩缝清理不及时,导致伸缩功能、止水功能失效等。有些桥梁则是加固不当引起的。比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当,引起结构的二次病害;又如结构体系改变不合理,致使结构的关键部位应力超限等。
4.维修及养护方法与工艺略谈
桥梁出现病害后,要及时采取适当的措施进行进行维修,避免病害继续发展和影响桥梁的正常使用,目前应用较广的维修方法主要有:裂缝注胶封闭、粘贴碳纤维布、聚合物丙乳砂浆修补等。工艺如下:
4.1裂缝封闭
4.1.1表面封闭法:
适用条件:对于裂缝宽度小于0.15mm的裂缝可通过表层涂刷环氧树脂胶或砂浆进行封闭。
施工工艺:施工时,首先,利用角磨机将裂缝处的浮灰除掉,打掉原有的混凝土表面灰浆,露出新界面,将余灰清掉、吹净,保持新界面干燥无尘;将环氧树脂胶的A、B组分按质量比例称量、搅拌均匀,涂抹在裂缝处,裂缝两边多处不小于1cm的宽度,保证裂缝完全封闭,待第一层环氧树脂胶初凝时涂抹第二层,进一步保证裂缝完全封闭,当环氧树脂胶完全硬化,24小时后涂抹表面防老化涂料。
施工效果:表面封闭材料固化后应保证均匀、平整,不出现裂缝,无脱落。
4.1.2注射法(环氧树脂胶):
适用条件:主要针对于上部结构出现的裂缝宽度在0.15mm≤ω≤0.50mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的补强和封闭。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
4.1.3压力注浆法:
适用条件:主要针对于下部结构出现的裂缝宽度在0.15mm≤ω≤0.50mm静止的独立裂缝及贯穿性裂缝。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
施工工艺:期施工工艺流程见下图。
压力注漿法施工工艺流程图
4.1.3.1对裂缝部位做详细检查、记录,进行材料配量、埋嘴、灌胶注射等的具体计算和安排。
4.1.3.2表面处理:对于混凝土构件上较细的裂缝,用砂轮机或钢丝刷将混凝土表面沿裂缝走向宽约50mm的范围打磨,并清除粉尘、砂砾和疏松的混凝土块。如有油污则用布擦净,如果工作面潮湿,则须用喷灯吹干或自然风干。对于混凝土构件上较宽的裂缝,应沿裂缝用钢钎或镐凿成“V”形槽,槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封缝来确定。凿槽时先沿裂缝打开,再向两侧加宽,凿完后用钢丝刷及压缩空气将混凝土碎屑粉尘清楚干净。 4.1.3.3钻孔:对于大体积混凝土或大型结构上的深裂缝,可在裂缝上进行钻孔;对于走向不规则的裂缝,除骑缝钻孔外,需加钻斜孔,扩大灌浆通路。机钻孔应选最小孔径。裂缝宽度小于0.5mm,孔距可为2~3m;裂缝宽度大于0.5mm,适当缩小距离。钻孔后应清除孔内碎屑粉尘,孔径大于10mm时,可用粒径小于孔径的干净卵石填入孔内以减小耗浆量。
4.1.3.4注胶嘴的布置及粘贴宽度大于、等于0.15mm的裂缝注胶嘴间距为150mm。
4.1.3.5每条裂缝不得少于2个注胶嘴。埋贴前,先将注胶嘴底盘用丙酮擦洗干净,再用灰刀将环氧胶泥抹于底盘周围,骑缝埋贴至构件裂缝处,注意不能堵塞注入口及裂缝灌胶的通道,粘好后避免错动注入基座。
4.1.3.6将注胶嘴布好后,可配置封缝胶,沿裂缝走向均匀涂抹环氧胶液,宽约7cm;其次在其上面分段紧密贴上一次玻璃丝片,宽约5cm,各个注胶嘴底盘周围5-10mm范围内不贴玻璃丝片,用灰刀沿嘴子周围抹上环氧胶泥,抹成鱼脊形状,最后涂上一层环氧浆液。
4.1.3.7待注胶嘴粘结牢固,封缝胶达一定强度时(约10小时左右)配制注缝胶液,将注入器连接端牢固地安装于注胶嘴上,用注胶器注入胶液,当橡胶管膨胀充满限制套时停止注入,如注入中膨胀后收缩较快,则说明裂缝空隙大,应补充胶液。
4.1.3.8裂缝注胶时应选择裂缝张开大时注胶,但温度过低影响环氧树脂胶的固化。最佳施工气温为20-25℃。环氧树脂胶在灌注过程中适量加入稀释剂增加其流速,效果更佳。
4.1.3.9胶液的固化一般需10-34h,可用手捏胶管的硬度,随时了解胶液的硬化程度,当胶液完全固化,取出注胶嘴和注入器,并用砂轮机将密封胶打磨平整。
4.1.3.10构件已成型的表面,经打磨后如颜色差异不大(封缝胶为灰色),可不做处理,如颜色有明显差异,可进行调色处理,做到颜色一致。
4.1.4填充密封法:
适用条件:此法适用于处理ω﹥0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。
在构建表面沿裂缝走向骑缝凿出深度和宽度分别不小于20mm和15mm的U形沟槽,然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填,并粘贴纤维复合材料以封闭其表面;填充完毕后,其表面应做防护层。
注:当为活动裂缝时,槽宽应按不小于15mm+5t确定(t为裂缝最大宽度)。
4.2粘贴碳纤维布
4.2.1粘贴碳纤维布必须保证在上部二期恒载(桥面铺装等)卸载之后进行。
4.2.2工艺流程:卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。
4.2.3混凝土基面处理:首先用裂缝修补胶灌注结构裂缝,同时对待加固的混凝土基面的劣化层(剥落、起皮、浮浆和风化层)用砂轮机进行清除和打磨并清洗,待表面干燥后,用修补材料将基面的错台与凸出部分磨平。然后,用铁刷或压缩空气清除松散浮渣和粉尘,再用丙酮清洗。粘贴处阳角应打磨成圆弧状,阴角以修补材料填补成圆弧倒角,圆弧半径不应小于25mm。
4.2.4涂刷底层胶:将配置好的底层胶采用机械搅拌均匀,时间应在5分钟以上,用滚筒或一次性软毛刷子均匀地涂抹在混凝土表层,不得刷露、流淌或有氣泡,胶层不宜太厚。待自然风干硬化后检查涂胶面,对表面有凸起部分或毛刺的,用磨光机或砂纸打平。待底层胶面用手触摸感觉干燥后,方可进入下一步工序。底胶固化后应尽快进行下一道工序,若涂刷时间超过7d,应清除原底胶,用砂轮机磨除,重新涂抹。
4.2.5粘贴面的修补:若发现粘贴面上有凹入部位,应用找平胶进行修补,保证粘贴面的平整。待粘贴面的修补干燥固化后,方可进行下一步工序。
4.2.6粘贴纤维复合材料:纤维复合材料的粘贴施工应避免在雨天和潮湿条件下进行,且施工温度宜控制在5~35℃,胶黏剂的选用应满足适用环境温度的要求。对玻璃纤维复合材料,相对湿度不宜大于80%。如确需在潮湿的构件上施工,必须烘干构件表面或采用专门的胶黏剂。施工时,首先在待粘贴面上划出各层粘贴位置,依据设计尺寸截剪纤维布。纤维布一般不宜在主纤维方向搭接。若需要接长时,搭接长度不得小于100mm,搭接位置宜避开主要受力区。按设计粘贴位置涂抹浸渍树脂胶,铺放纤维布。粘贴工作应按设计位置由上至下、由左向右有序进行,并以滚筒压挤贴片,使纤维布与浸渍树脂充分浸透。同时用压板排除气泡。及时检查粘贴是否密实,发现有离层间隙和气泡,应及时处理。当采用多条或多层纤维复合材料进行加固时,在前一层纤维布表面用手触摸感到干燥后,立即涂胶黏剂粘贴后一层纤维复合材料。
4.2.7罩面防护处理:粘贴完纤维布后,应及时在表面再涂一层浸渍树脂(面层防护)并自然风干。确保粘贴面充分风干密切结合后,在表面涂抹罩面胶,以提高粘贴层胶体的耐久性。施工时应注意的事项是:现场气温低于5℃及雨天应停止施工;各种胶结材料的调制量,以一次用完的数量为宜,应严格按产品说明书给出的配制比例配制,超过规定时间的胶液不能使用。
4.3聚合物丙乳砂浆修补
丙乳的全称是丙烯酸酯共聚乳液,是一种新型修补材料,丙乳是一种高分子聚合物的水分散体,加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆。
丙乳砂浆是丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆的简称。水泥砂浆掺入丙烯乳液后,在与水泥水化的过程中新生结晶——凝聚结构的刚性空间骨架中聚集了丙乳的有机聚合物相,使刚性无机物之间被坚固,有弹性和粘附性的有机聚合物点或网式膜连接,形成整体网络结构,这样既提高了混凝土密实性,粘结性,又降低了混凝土的脆性,且与老混凝土的膨胀系数相近。
4.3.1聚合物丙乳砂浆修补工艺要求:
4.3.1.1水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥,砂子选用细度模数1.6,粒径小于2.5mm的细砂。
4.3.1.2砂灰比1:1~1:2,灰乳比1:0.15~1:0.3,水灰比40%左右。混凝土表面剥蚀,水质侵蚀、钢筋锈蚀修补采用下限配合比;有防渗要求的裂缝、冲磨、空蚀等修补采用上限配合比。 丙烯乳液:水泥:砂:水=1:6.0:10:3.0,根据现场试拌实际情况确定水灰比,控制丙乳砂浆的终凝时间约为4小时。
打底和刷面层采用的丙乳净浆配合比采用1kg丙乳乳液加2kg水泥搅拌成浆。
4.3.1.3丙乳砂浆施工的环境温度宜为10~35度,当施工环境温度低于5度时采取加热保温措施。丙乳砂浆施工工序:清理→凿除(凿毛、清除)→冲洗(净水)→抹丙乳水泥砂浆→丙乳砂浆压抹→养护。
4.3.1.3.1清理:彻底清除涂抹面及周围的杂物、淤泥等物品。
4.3.1.3.2凿除或凿毛:采用手工工具、轻型冲击工具等将涂抹面进行凿毛出来,完毕后清除混凝土等杂物。
4.3.1.3.3冲洗:待涂抹面冲洗清洁与否,直接影响砂浆与原混凝土的粘结强度,是关系处理方法成败的关键环节,必须严格控制。涂抹面必须用高压水枪冲洗或钢丝刷清理,修补前洒水湿润,待质检人员进行合格后进行下一步施工。
4.3.1.3.4抹丙乳水泥净浆:修补前,用干净丙乳水泥净浆在待修补面上涂刷一遍,为了提高丙乳水泥净浆活性,增加粘结强度,应少拌勤拌,随拌随用。
4.3.1.3.5丙乳砂浆压抹:将拌和好的砂浆抹在面干饱和的原混凝土面上,抹面时要用力紧压,直到表面泛浆为止。为保证质量,每次压抹厚度在5mm左右,要求铺填密实,表面平整光滑。第二次压抹要在第一次压抹的砂浆凝固后进行,但间隔时间不可太长。砂浆初凝前将修补表面压光,砂浆终凝前最后再压实抹光一次。
4.3.1.3.6养护:砂浆终凝后,应立即洒水养护。根据实际情况可用塑料覆蓋,养护7d。
4.3.2控制要点
4.3.2.1应严格控制丙乳砂浆表面的不平整度,确保施工质量。
4.3.2.2施工前必须对涂抹面进行清理,并用净水清洗干净,达到干饱和状态。
4.3.2.3丙乳净浆必须涂抹均匀,保证与原混凝土面结合密实。
4.3.2.4必须严格按照试验进行调和搅拌均匀,不得随意改变配合比,调和用砂必须进行筛晒。
4.3.2.5在丙乳砂浆涂抹完毕24h后,再在表面涂抹丙乳净浆,待终凝后7d内进行洒水养护。
5.结语
任何一座桥梁,从交付运营时起,或多或少就带有一定程度的病害,在实际工作中,我们应加强对桥梁的检查,如发现缺陷后,应结合观察到缺陷的种类、部位、范围及严重程度,从设计、施工及使用年限,使用状态记录出发,进行综合分析,使之得到切合实际的初步判断。对公路混凝土桥梁的一些病害进行分析,找出产生病害的原因,提出加固处理的具体办法,进而提高经济效益和社会效益,保证人民的生命财产安全。
参考文献:
[1]冯乃谦,顾晴霞,等.混凝土结构的裂缝与对策[M]机械工业出版社,2006.
[2]《公路桥梁加固施工技术规范》.人民交通出版社
[3]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》.中国计划出版社