东北地区混凝土桥面裂纹修补工艺研究.pdf

张海涛 ： 东北地 区混凝 土桥面裂 纹修补 工艺研究 1 4 9 I ) OI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 1 1 0 5 3 东北地 区混凝 土桥面裂纹修补工艺研究 张海涛 ( 中国石油吉林油田分公司住房建设管理 办公 室 。 吉 林松原1 3 8 0 0 0l 【 摘要】 东北地区混凝土桥面常年处于季节温差变化 、 融雪剂腐蚀、 冻融循环的 自然环境工作 ， 恶劣的环 境极易导致混凝土桥面的开裂。开裂的混凝土桥面在有害离子侵蚀、 冰冻及碳化等综合作用下会导致结构强度 降低， 甚至出现承载能力低于设计水平的危险情况。通过研究东北地区混凝土桥面裂纹形成机理， 提出针对非结 构性裂纹的电化学除氯、 裂缝注浆 、 裂缝封闭复合修补工艺。应用结果表明， 符合修补工艺过程简单 ， 修补效果好。 【 关键词】 东北地区； 混凝土； 裂纹； 修补 【 中图分类号】 T U 4 7 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 1 4 9 0 2 东北地区是我国纬度最高的区域， 夏季燥热， 冬季 寒冷。混凝土桥面长期承受交变载荷、 温度变化、 湿度 变化和冻融循环等 自然因素共同作用， 混凝土桥面会 形成微小裂纹。初期的微小裂纹虽然不影响桥面的使 用性能 ， 但裂纹的存在会导致桥体干湿变化频繁、 钢筋 锈蚀 、 冻融循环破坏等问题， 最终会导致桥梁的结构强 度降低 ， 甚 至会 引起 安全事故。因此 ， 结合 东北 地区的 实际运行环境 ， 分 析混凝 土桥 面裂纹产 生的原因 ， 制定 行之有效的裂纹修复工艺是提高桥梁使用寿命， 保障 运输安全 的有效途 径 。 1 混凝土裂纹的原 因及危害 混凝土桥面裂纹产生的原因复杂而繁多， 例如， 变 形 ( 包括温度 、 不 均匀 沉降 ) 引起 的裂纹 ； 混 凝 土桥 面 承受 不均匀荷载引起 的裂纹 ； 保 护层厚度 不够 引起 的 锈 蚀裂纹 ； 混凝 土含水量 超标引 起 的冻 胀裂 纹等 。混 凝土本身具有非均匀、 拉 压 比低 、 变形能力差的特性 ， 而且凝固体积随湿度场、 温度场及化学环境的变化有 所变化 ， 所以， 混凝土桥面不可避免的会产生裂纹。 东北 地区的融 雪剂 主要 以氯 盐为 主 ， 融 雪剂 中 的 氯离子通过裂纹渗入混凝土内部导致钢筋锈蚀 ， 钢筋 锈蚀后体积膨胀将引起混凝土保护层开裂。同时， 空 气 中的二 氧化碳 与水 形 成 的弱 酸也会 通 过裂 纹进 入 混凝土内部， 与混凝土的水化产物反应会造成混凝土 的碳化腐蚀。混凝土内部裂纹宽度 、 裂纹间距 、 氯离子 扩 散能力 和弱酸的浓度 是加剧 裂纹 的主要 因素。当混 凝土裂纹超过 0 1 m m时， 就会发生渗水现象。当裂纹 中的水达到饱和时 ， 在温度达到冰点后开始结冰 ， 水结 成 冰的体积膨胀 会产生 冻胀力 。同时 ， 混 凝土本 身 的 上下错开 ， 同时按 照 规定 间距 安装锚 固销钉 ( 嵌 入墙 不小 于 5 0 m m) ， 然后对所粘贴 的苯板 每层进 行检查验 收合格， 同时添满缝； 对粘贴苯板 2 4 h后进行打磨 、 嵌缝 ， 不允许有不合格的部位刮底子胶； 苯板粘贴后 刮底层胶， 粘网格布是要保证纵 、 横的搭接长度， 横向 搭接 1 0 0 m m、 纵向搭接 8 0 m m， 抹苯板胶应密实、 平整； 在底层砂浆凝结前， 再抹面层砂浆， 总厚度应控制在 4 m m。但是一定要注意轻柔砂浆网格布 ， 防止发生空 鼓的现象 ； 首层要多加一层网格布多抹一层砂浆加 强层来保护首层的整体刚度 ( 厚 5 7 m m) ， 防止外界 因素 的撞击 。 ( 4 ) 伸缩缝的留置。在每层水平分层留置伸缩 缝 ， 苯板在伸缩缝处放泡沫塑料圆棒直径或宽度为缝 的 1 3倍， 外表用油膏嵌缝。伸缩缝处油膏一定要添 满 添实 ， 防止渗漏雨水 ( 伸缩缝在粘 贴苯板 时应 留出 ) 深度是缝宽的 5 0 7 0 ； 分格缝的做法。留置分格 缝时应裁出凹槽 ( 凹槽不得裁漏 ) 用苯板胶和网格布 均匀压在 凹槽内， 抹满砂浆后放入 u型条与表 面一 平 ； 空调孔的做法。在外墙规定的位置预留空调孔 ， 苯 板预留洞口与空调孔一致或略大一点。然后将网格布 裁 成十字型 ， 压 到孔 内壁 ， 同时用 粘结剂 粘牢 ， 不 能有 缝 隙存在 ， 然后再做一 次加强层。 4结语 外墙粘贴苯板是一项专业技术性要求高， 操作上 要求精益求精。施工过程不能只要速度不要质量。重 点要熟悉工程图纸、 掌握施工方法、 做好技术交底， 明 确施工顺 序 。 基层 验 收一 放线 一 配粘结 剂一 粘贴 翻包 网格布 一 粘贴苯板一安装锚固件一打磨修理、 隐检一抹底层 抹面砂浆一压入翻包及增强 网格布一 贴网格布并压 人砂浆一 抹面层砂浆一 补洞修理 、 验收一 外饰面。 收稿 日 期 2 0 1 5 0 9 0 1 【 作者简介 】 李 国光 ( 1 9 8 3一) ， 男 ， 黑 龙江 林甸 人 ， 助理 工程 师 ， 从事技术管理工作 。 1 5 0 低温建筑技术 2 0 1 5年第 1 1期( 总第 2 0 9期) 冻融循环也会强化应力集中现象， 当混凝土问应力集 中大于其抗拉强度时混凝土就会产生新 的裂纹 。裂纹 的类型 、 数量 、 宽度 、 稳定性 以及 产生 的部位决 定 了其 对构件使用性能的危害程度 ， 当裂纹发展到一定程度， 混凝土桥面将失去原 有的设计承载能力 。 2 混凝 土非载荷裂纹的控制措施 混凝土裂纹分为载荷裂 纹和非 载荷裂 纹 ， 载荷裂 纹属于设计、 使用范畴， 本文不做论述。控制混凝土非 载荷裂纹 主要应从混凝 土原料 、 外加 剂掺量及 混凝 土 养护等方 面采取措施 ： ( 1 ) 认真选择热膨胀系数小 的粗 骨料和水 化热 低的水 泥 ， 控制 因混凝 土材料变 形及变形 拉应力 增长 速度过快导致 的混凝土表面非荷载裂纹。 ( 2 ) 谨慎确定 昆 凝土外加剂的品种 、 数量和掺 量 ， 并按照要求进行外加剂 的兼容性实验 ， 控制因外加 剂添加不合理 引起混 凝 土力 学性 能变 化导 致 的混凝 土表面非荷载裂纹。 ( 3 ) 综合设计适合东北地区气候和使用环境的 混凝土配合比， 结合冻融循环和氯离子侵蚀的室内试 验和现场试验， 优选最佳混凝土配合 比。 ( 4 ) 严格遵 守混 凝土 的施工 工序 ， 做好 混凝 土 保湿、 保温的养护工作， 避免因施工和养护不当导致的 昆 凝土表面非荷载裂纹 。 3 东北地区混凝土桥面裂纹修补工艺总体方案 根据东北地区寒冷的气候和氯盐融雪剂的使用 环境 ， 参 考国内外混凝土裂纹修补技术研究 成果 ， 提出 了对裂纹电化学修复 、 裂缝注浆 、 裂缝封闭的修补 工艺 总体方案 ， 如图 1 所示 。 图1 混凝土桥面裂纹修补工艺总体方案过程示意图 工艺过程 ： ( 1 ) 清洁 昆 凝 土桥 面。通 过物理 和化学方 法清 除待修补裂纹表面及 内部灰尘 、 杂物及油污 。 ( 2 ) 修建电化学除氯池。修建待修补裂纹“ 最 小包 围盒 ” 闭水修复池 ， 池的高度 6 8 e ra即可 。 ( 3 ) 电化学修复。电化 学修复分 为 电化学 除氯 和电化学再碱化两部分内容 ， 修复过程， 如图2所示。 电化学修复过程是夹杂着化学反应、 电渗、 扩散、 吸附 和电迁移综合作用 ， 最终提高混凝土的 P H值 ， 实现氯 离子降低的目的。阳极采用电化学沉积钠、 钾的Mn O ， 参 比电极 ， 修复时间通常为 2 0 3 0 m i n 。 ( 4 ) 裂缝注浆。使用断裂伸长率高及与基体粘 结强度高的柔性环氧树脂或聚氨酯作为注浆材料， 采 用低压注浆机对脱盐后 的裂缝进行注浆 。 ( 5 ) 表面清理。对注浆裂纹表面进行打磨处 理， 保证注浆修补后的裂纹保持与桥面平整一致。 ( 6 ) 裂缝 封闭。使用抗 老化性好 、 附着力强 、 拉 伸强度高 和弹性好 的改性 F E V E氟碳涂料对修补后 的 裂缝进行表面封 闭。表 面封闭分 为 3层 ， 每次喷 涂时 间应 间隔 3 h以上 ， 最后 喷涂 聚合 物水泥涂 层 ， 使 裂纹 封 闭后 的颜色与基体混凝土一致。 图2 电化学修复过程是不意图 4结语 本文详述了东北地区桥面非载荷裂纹的危害性 ， 提出了电化学修复 、 灌浆和封闭 的复合修补工艺 ， 该 工 艺对东北地区混凝土桥面裂纹修复效果非常好。使用 结果表明， 该工艺适当调整可以应用于其他混凝土结 构裂 纹修补 ， 具有广泛 的应用领域和参考价值 。 参考文献 1 张芳 混凝 土裂缝修复技术及材料 的研究 D 大庆 ： 大 庆石 油学院 ， 2 0 0 9 2 张永存， 李青宁 混凝土裂缝分析及其防治措施研究 J 混 凝土 ， 2 0 1 0， 1 2 ： 1 3 71 4 0 3 张连水 ， 张鹏 ， 赵 铁军 ， 等 不 同冻 融循 环后混凝土损伤 特性 的研究 J 工程建设 ， 2 0 1 0， ( 1 ) ： 1 4 4 王建辉， 张浩博， 桑国臣 混凝土裂缝修复材料的研究 J 新 型建 筑材料 ， 2 0 1 2， ( 5 ) ： 3 2 3 5 5 朱 汉华 预应力连续混凝土箱梁裂缝分析 与防治 M 北京 ： 人民交通 出版社 ， 2 0 0 6 6 蒋正武 国外 昆 凝土裂缝的 自修 复技术 J 建筑技 术 ， 2 0 0 3 ， ( 4 ) ： 2 6 1 2 6 2 7 陈肇元 混凝土结构安全性耐久及裂缝控制 M 北京 ： 中 国 建筑工业 出版社 ， 2 0 1 3 8 周小 菲 混 凝 土抗 开裂 性 能 的评 价 方法 与 影 响 因素研 究 D 北京： 清华大学 ， 2 0 1 1 9 于琦 冻融环境混凝土碳化及寿命预测研究 D 西安 ： 西安 建筑科技大学 ， 2 0 1 2 1 0 范庆新， 余其俊， 成立， 等 电化学脱盐技术及其效果初探 J 混凝 土， 2 0 0 5， ( 1 2 ) ： 1 0 1 1 0 4 收稿 日期 2 0 1 50 81 0 作者简介 张海涛 ( 1 9 7 6一) ， 男， 吉林松原 人 ， 工程师 ， 从 事 房屋建筑及 昆凝土结 构性能 的相关研究工作。