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[摘要]本文就阜锦高速公路干沟河大桥上下部结构存在的裂缝病害,如梁板纵向裂缝、台帽盖梁混凝土开裂等提出具体的维修、处置方法。
[关键词]桥梁;裂缝;病害;维修处置
阜锦高速公路干沟河大桥部分混凝土构件,如空心板、墩盖梁挡块均已出现不同程度的裂缝病害,对桥梁结构的耐久性能造成了较大影响。根据检测机构出具的桥梁病害检测报告,针对裂缝部位、种类、宽度提出具体的维修和处治方法。
1主要病害
(1)左幅第2孔2-8号空心板板底纵向裂缝(缝宽0.20㎜);
(2)左幅第6孔6-7号空心板板底渗水泛碱,有纵裂(宽度0.5㎜);
(3)左幅1号墩盖梁右侧挡块开裂(缝宽≤0.15㎜);
(4)左幅2号墩盖梁左侧挡块开裂(缝宽≤0.15㎜)
2维修处治方案
2.1维修处治原则
(1)裂缝宽度小于0.15㎜时采用涂抹环氧树脂胶封闭;
(2)裂缝宽度大于等于0.15㎜且小于或等于0.5㎜时,采用灌注环氧树脂胶封闭;
(3)空心板底纵向裂缝宽度大于等于0.5㎜的裂缝,注胶封闭裂缝后,粘贴碳纤维布维修。
2.2维修主要材料要求
桥梁裂缝注射或压力灌注用修补胶的安全性能指标必须符合下表的规定:
裂缝修补用胶的安全性能指标
性能项目 性能要求 试验方法标准
胶体性能 抗拉强度(MPa) ≥20 GB/T2568
受拉弹性模量(MPa) ≥1500
抗弯强度(MPa) ≥30 GB/T2570
且不得呈脆性(破碎状)破坏
抗压轻度(MPa) ≥50 GB/T2569
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa) ≥10 GB/T7124
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T2793
3.施工工艺
3.1裂缝修补施工工艺
裂缝修补应根据其种类、特征和宽度等确定其修补方法和修补材料。
3.1.1表面封闭法
(1)适用条件:对于裂缝宽度小于0.15㎜的裂缝可通过表层涂刷环氧树脂胶或砂浆进行封闭。
(2)施工工艺
施工时,首先利用角磨机将裂缝的浮灰除掉,打掉原有的混凝土表面灰浆,露出新界面,将余灰清掉、吹净,保持新界面干燥无灰;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,裂缝两边应多出不小于1㎝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。
(3)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。
3.1.2壓力注浆法
(1)适用条件:主要针对裂缝宽度在0.15㎜≤ω≤0.5㎜静止的独立裂缝、贯穿性裂缝的封闭。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
(2)施工工艺
a.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。
b.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50㎜的范围打磨,并清除粉尘、砂粒和疏松的混凝土块。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,槽宽于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粉屑粉尘清除干净。
c.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,需要钻斜孔,扩大灌浆通路。裂缝宽度小于0.5㎜,孔距可为2~3m;裂缝宽度大于0.5㎜,适当缩小距离。钻孔后应清除孔内碎屑粉尘,孔径大于10㎜时,可用粒径小于孔径的干净卵石填入孔内以减小耗浆量。
D.注胶嘴的布置及粘贴宽度大于、等于0.15㎜的裂缝注胶嘴间距为150㎜。
e.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。
f.将注胶嘴布好后,可配制封缝胶,沿裂缝走向均匀涂抹环氧胶液,宽约7㎝;其次在其上面分段紧密贴上一层玻璃丝片,宽约5㎝,各个注胶嘴底盘周围5-10㎜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,最后刷上一层环氧浆液。
g.待注胶嘴粘结牢固,封缝胶达一定强度时(约10h左右)配制注胶液,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。
h.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。最佳施工温度为20~25?C。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。
i.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,去除注胶嘴和注入器,并用砂轮机将密封胶打磨平整。
j.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。
3.1.3填充密封法
(1)适用条件:此法适用于处理ω≥0.5㎜的活动裂缝和静止裂缝。
(2)施工工艺
在构件表面沿裂缝走向骑缝造出深度和宽度分别不小于20㎜和15㎜的“U”形沟槽,然后用改性环氧树脂填充,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。
3.2粘贴碳纤维布施工工艺
(1)施工宜在5?C以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5?C时,应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
(2)在表面处理和粘贴碳纤维前,应按维修设计部位放线定位,且剪裁、粘贴时要注意纤维布的受力方向。
(3)树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中,用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量,并严格控制使用时间。
(4)粘贴前板底首先要打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出结构新面,混凝土表面应清理干净并保持干燥;钢筋露出部分须做防锈处理,如损坏程度严重,须采取其它措施,以确保安全;若腹板底为直角,则在转角粘贴处要进行倒角处理打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20㎜。
(5)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀,注意一次调和量在可使用时间内用完,超过时间的绝对不能使用,以确保粘接质量;底胶硬化后,在表面有凸起部分时,要用磨光机或砂纸打光。
(6)粘贴纤维布时要从中间向两侧进行粘贴,可避免施工时产生气泡影响粘贴效果。
(7)碳纤维布配套树脂的原料应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射。
(8)树脂的配置和使用场所,应保持通风良好,现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
(9)粘贴完纤维布后要涂一层水泥浆,并依原混凝土颜色适当调整胶的配合比。
桥梁构件裂缝对桥梁耐久性影响较大,应及时有效的采取有效措施开展预防性养护维修处治,以保持桥梁结构的正常使用和安全使用功能。
[关键词]桥梁;裂缝;病害;维修处置
阜锦高速公路干沟河大桥部分混凝土构件,如空心板、墩盖梁挡块均已出现不同程度的裂缝病害,对桥梁结构的耐久性能造成了较大影响。根据检测机构出具的桥梁病害检测报告,针对裂缝部位、种类、宽度提出具体的维修和处治方法。
1主要病害
(1)左幅第2孔2-8号空心板板底纵向裂缝(缝宽0.20㎜);
(2)左幅第6孔6-7号空心板板底渗水泛碱,有纵裂(宽度0.5㎜);
(3)左幅1号墩盖梁右侧挡块开裂(缝宽≤0.15㎜);
(4)左幅2号墩盖梁左侧挡块开裂(缝宽≤0.15㎜)
2维修处治方案
2.1维修处治原则
(1)裂缝宽度小于0.15㎜时采用涂抹环氧树脂胶封闭;
(2)裂缝宽度大于等于0.15㎜且小于或等于0.5㎜时,采用灌注环氧树脂胶封闭;
(3)空心板底纵向裂缝宽度大于等于0.5㎜的裂缝,注胶封闭裂缝后,粘贴碳纤维布维修。
2.2维修主要材料要求
桥梁裂缝注射或压力灌注用修补胶的安全性能指标必须符合下表的规定:
裂缝修补用胶的安全性能指标
性能项目 性能要求 试验方法标准
胶体性能 抗拉强度(MPa) ≥20 GB/T2568
受拉弹性模量(MPa) ≥1500
抗弯强度(MPa) ≥30 GB/T2570
且不得呈脆性(破碎状)破坏
抗压轻度(MPa) ≥50 GB/T2569
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa) ≥10 GB/T7124
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T2793
3.施工工艺
3.1裂缝修补施工工艺
裂缝修补应根据其种类、特征和宽度等确定其修补方法和修补材料。
3.1.1表面封闭法
(1)适用条件:对于裂缝宽度小于0.15㎜的裂缝可通过表层涂刷环氧树脂胶或砂浆进行封闭。
(2)施工工艺
施工时,首先利用角磨机将裂缝的浮灰除掉,打掉原有的混凝土表面灰浆,露出新界面,将余灰清掉、吹净,保持新界面干燥无灰;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,裂缝两边应多出不小于1㎝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。
(3)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。
3.1.2壓力注浆法
(1)适用条件:主要针对裂缝宽度在0.15㎜≤ω≤0.5㎜静止的独立裂缝、贯穿性裂缝的封闭。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边进行密封。
(2)施工工艺
a.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。
b.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50㎜的范围打磨,并清除粉尘、砂粒和疏松的混凝土块。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,槽宽于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粉屑粉尘清除干净。
c.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,需要钻斜孔,扩大灌浆通路。裂缝宽度小于0.5㎜,孔距可为2~3m;裂缝宽度大于0.5㎜,适当缩小距离。钻孔后应清除孔内碎屑粉尘,孔径大于10㎜时,可用粒径小于孔径的干净卵石填入孔内以减小耗浆量。
D.注胶嘴的布置及粘贴宽度大于、等于0.15㎜的裂缝注胶嘴间距为150㎜。
e.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。
f.将注胶嘴布好后,可配制封缝胶,沿裂缝走向均匀涂抹环氧胶液,宽约7㎝;其次在其上面分段紧密贴上一层玻璃丝片,宽约5㎝,各个注胶嘴底盘周围5-10㎜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,最后刷上一层环氧浆液。
g.待注胶嘴粘结牢固,封缝胶达一定强度时(约10h左右)配制注胶液,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。
h.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。最佳施工温度为20~25?C。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。
i.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,去除注胶嘴和注入器,并用砂轮机将密封胶打磨平整。
j.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。
3.1.3填充密封法
(1)适用条件:此法适用于处理ω≥0.5㎜的活动裂缝和静止裂缝。
(2)施工工艺
在构件表面沿裂缝走向骑缝造出深度和宽度分别不小于20㎜和15㎜的“U”形沟槽,然后用改性环氧树脂填充,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。
3.2粘贴碳纤维布施工工艺
(1)施工宜在5?C以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5?C时,应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。
(2)在表面处理和粘贴碳纤维前,应按维修设计部位放线定位,且剪裁、粘贴时要注意纤维布的受力方向。
(3)树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中,用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量,并严格控制使用时间。
(4)粘贴前板底首先要打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出结构新面,混凝土表面应清理干净并保持干燥;钢筋露出部分须做防锈处理,如损坏程度严重,须采取其它措施,以确保安全;若腹板底为直角,则在转角粘贴处要进行倒角处理打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20㎜。
(5)按比例准确配制好底胶并搅拌均匀,注意一次调和量在可使用时间内用完,超过时间的绝对不能使用,以确保粘接质量;底胶硬化后,在表面有凸起部分时,要用磨光机或砂纸打光。
(6)粘贴纤维布时要从中间向两侧进行粘贴,可避免施工时产生气泡影响粘贴效果。
(7)碳纤维布配套树脂的原料应密封储存,远离火源,避免阳光直接照射。
(8)树脂的配置和使用场所,应保持通风良好,现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
(9)粘贴完纤维布后要涂一层水泥浆,并依原混凝土颜色适当调整胶的配合比。
桥梁构件裂缝对桥梁耐久性影响较大,应及时有效的采取有效措施开展预防性养护维修处治,以保持桥梁结构的正常使用和安全使用功能。