06-桥梁缺损维修与裂缝修补.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,土木建筑学院,第六章 桥梁缺损维修与裂缝修补,2,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,混凝土材料主要缺陷,混凝土质量缺陷：蜂窝、麻面、孔洞或空洞、掉角,混凝土表面缺陷：风化、磨损、剥落（露筋）,裂缝：弯曲裂缝、垂直裂缝、斜裂缝、断裂裂缝、扭曲裂缝、局部应力裂缝、温度裂缝、收缩裂缝等,温度裂缝,受力裂缝,3,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,结构类别,裂缝部位,容许最大宽度（,mm,）,其他要求,钢筋混凝土梁,主筋附近竖向裂缝,0.25,腹板斜向裂缝,0.3,组合梁结合面,0.5,不容许贯通结合面,横隔板与梁体端部,0.3,支座垫石,0.5,全预应力梁,梁体竖向裂缝,不容许,梁体横向裂缝,不容许,梁体纵向裂缝,0.2,A,类预应力混凝土梁,梁体竖向裂缝,不容许,梁体横向裂缝,不容许,梁体纵向裂缝,0.2,B,类预应力混凝土梁,梁体竖向裂缝,0.15,梁体横向裂缝,0.15,梁体纵向裂缝,0.2,砖、石、混凝土拱,拱圈横向,0.3,裂缝高小于截面高一半,拱圈纵向,0.5,裂缝长小于跨径的,1/8,拱波与拱肋结合处,0.2,墩台,墩台帽,0.3,不容许贯通墩台身截面的一半,墩台身,经常受侵蚀性环境影响,有筋,0.2,无筋,0.3,常年有水，但无侵蚀性影响,有筋,0.25,无筋,0.35,干沟或季节性有水河流,0.4,有冻结作用部分,0.2,桥梁结构受力裂缝限值,4,土木建筑学院,缺陷产生的原因,混凝土表层缺陷原因：,设计、施工、维修养护不善、交通事故、地震和结构老化等,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,缺陷名称,产 生 原 因,发生的部位,蜂窝,1,施工原因：混凝土浇筑时振捣不密实，分层浇筑,违反操作规则，混凝土离析、水泥浆 流失等；,2,结构不合理、钢筋设置的不当，混凝土骨料粒大，坍落度不正确等,结构各个部位都可能发生,露筋,钢筋保护层太薄、或者不密实等,结构各个部位都可能发生,麻面,模板表面不光滑、模板湿润不充分导致混凝土表面失浆,结构各个部位都可能发生,空洞,钢筋布置太密、或者漏浆、振捣不密实等,结构各个部位都可能发生,磨损,混凝土强度不够、表面细骨料太多，车轮磨耗、水流夹杂物冲刷等,桥面和桥墩冲刷处,腐蚀、老化、剥落,保护层太薄、结构出现裂缝、钢筋锈蚀膨胀引起剥落、融冻影响、化学腐蚀等,结构各个部位都可能发生,表层成块脱落,外界冲击作用的结果,桥面、栏杆、墩柱、主梁面,构件变形、接缝不平,施工事故、荷载作用,主梁及墩台,5,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,内部缺陷原因,设计方面：结构受力分析错误、布筋不当、结构不合理、计算上出现差错、图纸不完整，而造成结构强度不足、稳定性不好、刚度不足等,施工不当：施工质量不好，施工中所使用材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程。钢筋绑扎不规范、模板支立不当、骨料过密、振捣不实,营运中的外部因素：交通量增加、荷载重量加大、地震、洪水、泥石流等自然灾害的影响，以及海水、污水和化学物的侵蚀作用等,6,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,混凝土桥梁结构缺陷的危害,混凝土桥梁总是常年累月受到外界各种因素的影响，随着年长日久，缺陷不断扩大。由于表层损坏，使保护层减薄或钢筋外露，导致钢筋锈蚀，严重时就会削弱结构的强度和刚度，致使桥梁结构破坏。有些表层损坏还会向深度发展，造成混凝土强度逐渐降低，危及结构安全使用，从而缩短桥梁的寿命，常说三分建桥七分养护就是这个道理。,7,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,混凝土桥梁结构表层缺陷检查和修补材料,表层,缺陷检查及分析,表层缺陷检查：,实施修补前，应对缺陷做实地检查，收集材料、进行材料取样；对缺陷产生的原因、现状、发展趋势等进行周密的调查研究，确定缺陷的程度和性质。量测构件的截面，调查周围环境、影响因素及其特殊要求，做好施工前的资料汇集、整理工作。确定缺陷部位、位置、形式、走向、深度、宽度（或面积）及发生的时间。了解构件的施工时间，查看施工记录，分析原材料组成、物理力学性能，考查交通量状况养护措施、维修方法等,。,8,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,表层缺陷分析：,根据结构受力状况、缺陷产生原因与发展趋势，用以分析缺陷对结构影响程度。特别要注意，缺陷的存在仅对结构表面产生了影响，对功能无大碍，还是结构受到了损失，不同程度地降低了使用功能？这就要认真进行分析。修补方案应在分析比较的基础上，认真选择。方案一经确定，应做好各项有关准备工作，做好施工组织和施工计划。,表层损坏混凝土的清除,方法：,人工凿除,：适用于,浅层或损坏面积较小的构件,气动工具凿除,：适用于,损坏面积较大，且有一定深度的缺陷,高速射水清除法,：适用于,浅显损坏层，且面积较大的缺陷,9,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,表层缺陷修补常用材料,混凝土材料,水泥砂浆,混凝土胶黏剂,环氧树脂类有机粘结材料、环氧树脂类材料,常用修补材料：,有机环氧胶液、环氧砂浆、环氧混凝土等,10,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,环氧树脂,类别很多，最常用的是双酚,A,型环氧树脂，它的分子量为,3407000,的环氧树脂，低分子值在常温下流动性较好，适宜作粘结剂；高分子值的机械性能大，但是较脆，它们可溶于丙酮、二甲苯、酒精等有机溶液,。,名,称,原牌号,外,观,粘度（,Pa,S,）,软化点（,）,环氧值（当量,100g,）,E,44,E,42,E,35,610l,634,637,黄色至琥珀色高粘度液体,同上,同上,20,40,12,20,21,27,20,35,0.41,0.47,0.38,0.45,0.30,0.40,常用的环氧树脂,11,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,组成：,主剂环氧树脂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、稀释剂、填料、偶联剂等,名,称,简 称,外,观,用量（树脂,g/100g,）,固化条件,性,能,乙二胺,DEA,无色、刺激臭味液体,12,115,，,1.5h,挥发性大、毒性较大、使用期短；,三乙烯四胺,TTA,无色粘稠液体,1012,室温，,48h,；或,100,，,2h,毒性较小，使用期较长；,四乙烯五胺,TPA,棕色粘稠液体,11,15,同上,同上,多乙烯多胺,PEPA,浅黄色透明液体,1415,同上,同上,间苯二胺,MPD,白色晶体,1415,80,，,2h,；,150,，,2h,要预热方法溶解，使,用期长,间苯二甲胺,MXDA,透明液体,1620,室温，,24h,；,70,，,3h,脂肪族胺类、芳香族胺类固化剂,12,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,名,称,合 成 原 理,状,态,一般用量（,g/l00g,树脂）,性能,590,固化剂,591,固化剂,593,固化剂,由间苯二胺与环氧丙烷基醚反应而得的一种衍生物；二乙烯三胺与丙烯反应及氰化反应的产物,黄至棕黑色粘稠体,15,20,改性胺类固化剂,13,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,常见增韧剂,类别,名,称,简称,外,观,密度,g/cm,用量（,%,）,性,能,非活性,磷苯二甲酸二丁脂,磷苯二甲酸二辛脂,磷苯三苯脂,磷酸三甲酚脂,DBP,DOP,TTP,TCP,无色液体,无色液体,白色晶体,无色液体,1.05,0.987,1.185,1.167,5,20,5,20,5,20,5,20,固化时会游离出来，造成老化，加入量过多会降低强度,活性,聚酰胺树脂,聚酰胺树脂,聚酰胺树脂,聚酰胺树脂,200,304,650,651,棕红粘稠状,深棕黄色粘稠状,棕色流体,棕色流体,20,30,30,45,常温下可以与环氧树脂反应，有较好弹性和附着力,聚硫橡胶,聚硫橡胶,聚硫橡胶,LP-2,LP-3,LP-8,黄色流体,黄色流体,黄色流体,30,50,30,50,30,50,不同配方下有不同的硬度和状态，反应慢，需加人固剂,14,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,常用稀释剂及用量,类别,名 称,型号,沸点,外,观,用量,%,性,能,非,活,性,丙酮,环异酮,苯,甲苯,二甲苯,56.0,156.0,80.3,110.8,144,易挥发无色液体,无色或淡黄色油状液体,无色易燃液体,无色易燃液体,无色易燃液体,5,15,5,15,5,15,5,15,5,15,仅起降底粘度作用，在树脂固化时，增加收缩率，降低粘结力,活性,环氧丙烷丁基醚,501,170,无色透明液,增强作用、毒性低、提高冲击能力,环氧丙烷苯基醚,环氧氯丙烷,690,245,117,无色透明液,无色透明液,毒性底，对人体有过敏反应,甘油环氧树脂,662,300,无色透明液,毒性、刺激最小,15,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,填料的最大填加量,名,称,最大填加量（,g/100,树脂）,名,称,最大填加量（,g/100,树脂）,氧化铁,氧化铝,铝粉,水泥,300,200,150,200,石英砂,炭酸钙,硅粉,中砂,300,30,5,300,16,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,（,干燥）环氧砂浆配比,组,分,名,称,配,比,1,2,3,4,主剂,环氧树脂,E-44,或,E-42,100,100,100,100,增韧剂,不饱和聚脂树脂,304,磷苯二甲酸二丁脂,30,15,20,稀释剂,环氧丙基丁基醚,501,501,15,20,10,15,15,20,10,15,15,20,10,15,15,20,10,15,固化剂,间苯二胺,591,或,593,聚酰胺,650,或,351,乙二胺,16,8,10,20,25,70,80,80,或,50,60,填料,中砂,石英粉或滑石粉,600,750,100,150,600,750,100,150,400600,150,600,750,100,150,17,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,组,分,配,比,1,2,3,4,环氧树脂,E-44,或,E-42,100,100,100,100,磷苯二甲酸二丁脂,5,5,10,乙二胺,10,12,5,酮亚胺,16,25,水,0,5,乙二醇胺,+,水杨酸,10+3,煤焦油,25,煤沥青,20,生石灰或水泥,100,100,200,200,石棉,15,10,氯苯,0,5,砂,100,200,100,200,500,600,适量,环氧树脂,6101,（,kg,）,增韧剂（,kg,）,稀释剂（,kg,）,硬化剂（,kg,）,水泥（,kg,）,二甲苯,501,乙二胺,591,100,15,20,30,10,15,8,10,20,25,150,200,环氧树脂胶浆配比,（水下）环氧砂浆配比,18,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,混凝土桥梁表层缺陷修补,混凝土修补,凿除蜂窝、孔洞或破损混凝土,修补部位凿毛处理，保持湿润，清洁,涂抹一层水泥浆液，浇筑或喷射新的混凝土,19,土木建筑学院,水泥砂浆修补,人工涂抹：局部,高压喷射：大面积，必要时需挂网,水泥砂料台,喷浆机,集气罐,水 箱,空气压缩机,高 压 水 泵,喷 枪,喷射层,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,20,土木建筑学院,混凝土胶结剂修补,表面封涂修补,浇筑混凝土胶结剂修补,缺陷表面处理,胶粘剂拌制,缺陷封嵌,封涂处养护,表面处理,立模板,备料,浇筑,潮湿养护,人工表面封涂流程图,浇筑修补,流程图,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,21,土木建筑学院,环氧树脂胶修补,1.,无水湿、无油渍、无灰尘和其他污物，无软弱带,2.,涂抹环氧树脂基液,3.,压抹环氧砂浆，或浇筑环氧混凝土,注意：环氧树脂的固化与,温度,、,湿度,有关,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,22,土木建筑学院,混凝土表面防腐涂装,处于严重腐蚀环境下的混凝土桥梁，其混凝土表面可进行防腐涂装。选择防腐材料型号时，应综合考虑桥梁所处环境的温度、湿度及养护条件等因素，采用能有效抵抗外部不良因素侵害的、经检验符合国家有关标准要求的材料。混凝土桥梁涂装前应除去混凝土表面模板残渣、油污及杂物等，金属外露的锐边、尖角和毛刺应打磨圆顺。涂装前应使混凝土表面保持干燥、清洁。在混凝土表面处理检查合格后,4,小时内进行施工。,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,23,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,钢筋锈蚀的处理,锈蚀的原因,在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时所生成的强碱介质中（,pH=12-14,），钢筋表面会形成钝化膜，可以抑制钢筋的锈蚀过程。如果有其他因素的影响，如混凝土不密实、保护层遭受破坏、太薄、混凝土碳化、裂缝或者外加剂的原因，将会导致钢筋锈蚀。从钢筋锈蚀机理上讲，钢筋在水、氧的条件下，会产生一系列的电化学反应，钢筋处于阳极，释放出电子,e,：,24,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,钢筋锈蚀检测原理及仪器,25,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,钢筋锈蚀的检测方法,半电池电位法是目前国内外混凝土中钢筋锈蚀状况的主要检测方法。这种检测法是利用混凝土中锈筋的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态，通过测定钢筋混凝土做为一个电极与在混凝土表面的铜,/,硫酸铜参考电极之间的电位差，评定钢筋的锈蚀状态,。,钢筋锈蚀对混凝土结构产生影响,钢筋的锈蚀可分为红色锈蚀和黑色锈蚀。氢氧化铁在水的作用下，进一步生成红锈（铁锈），一部份氧化不完全生成,Fe3O4,（黑锈），在钢筋表面形成锈层。红锈体积可大到原来体积的,26,土木建筑学院,6.1,混凝土桥梁缺损的维修,4,倍，黑锈体积可大到原来的,2,倍，从而使混凝土开裂、剥离，破坏了混凝土的受力性能，降低了材料的耐久性，影响桥梁的使用寿命，削弱了钢筋的受力截面。铁锈层及其引起的混凝土裂缝，削弱了钢筋和混凝土的共同作用效果。,钢筋锈蚀的修补,凿除破碎的混凝土，钢筋防锈处理，涂抹环氧树脂基液，喷涂或浇筑环氧混凝土,27,土木建筑学院,6.2,圬工桥梁缺损的维修,砌体表层损坏：,抹灰层、砌缝脱落、,砌体表面麻面,、,起皮、起鼓、粉化和剥落,等,勾缝修补,抹浆、喷浆修补砖石表面风化,表面局部修补,镶面石修补,28,土木建筑学院,6.2,圬工桥梁缺损的维修,常用勾缝形式,29,土木建筑学院,裂缝修补方法分类,6.3,桥梁裂缝修补技术,30,土木建筑学院,表面裂缝：封闭修补,填缝：水泥砂浆,表面抹灰：水泥砂浆，环氧砂浆,凿槽嵌补：沿裂缝凿一条,V,型槽，槽内嵌补环氧砂浆,表面喷浆：水泥砂浆,打箍加固封闭裂缝：方向垂直于裂缝,表面粘贴钢板、,FRP,（,Fiber Reinforced Polymer/Plastics,）,FRP,：纤维增强树脂基复合材料,布（,Sheet,），板（,Plate,），薄板（,Laminate,）,玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维,6.3,桥梁裂缝修补技术,31,土木建筑学院,表面裂缝：粘贴修补,表面粘贴玻璃布、钢板、,FRP,（,Fiber Reinforced Polymer/Plastics,）,FRP,：纤维增强树脂基复合材料,布（,Sheet,），板（,Plate,），薄板（,Laminate,）,玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维,6.3,桥梁裂缝修补技术,32,土木建筑学院,裂缝的压力灌浆修补（内部裂缝）：,施加压力，将浆灌注到结构内部裂缝中去，从而封闭裂缝，恢复、提高结构强度。,用于裂缝多，深入结构内部，或结构有空隙的场所,分类：,水泥灌浆法（灌浆材料：纯水泥、水泥砂浆、水泥粘土、石灰、,石灰粘土、石灰水泥）,化学灌浆法（灌浆材料：环氧树脂类浆液、丙烯酸酯类浆液、水,玻璃类浆液、丙烯酰胺类浆液、丙烯酸盐类浆液、聚氨脂类浆液,等）,6.3,桥梁裂缝修补技术,33,土木建筑学院,水泥灌浆,1.,裂缝检查,2.,钻孔：骑缝浅孔斜向深孔（,30,），清洁处理（水冲洗）,3.,止浆、堵漏处理,4.,压水、压气试验：检查孔眼畅通和止浆效果,6.,灌浆：灌浆机，压浆泵，风泵,水泥灌浆修补法工艺流程,6.3,桥梁裂缝修补技术,34,土木建筑学院,化学灌浆：材料,0.3mm,的裂缝,环氧树脂类、丙稀酸脂类,按照稀释剂分类,丙酮、二甲苯等非活性稀释剂,活性稀释剂,糠醛,丙酮稀释剂系列,甲基丙稀酸脂类灌浆材料,甲凝,化学灌浆修补法工艺流程,6.3,桥梁裂缝修补技术,35,土木建筑学院,化学灌浆：工艺,1.,裂缝检查，清理（丙酮）,2.,钻孔埋嘴：骑缝浅孔，嘴子骑缝埋植在裂缝处,宽缝稀，窄缝密,3.,嵌缝止浆：嵌缝、堵漏,防止浆液流失，确保裂缝填充密实,V,型槽水泥砂浆，环氧浆液玻璃布,4.,压气试验：检查孔眼畅通和止浆效果（压水试验的干燥问题）,6.,灌浆：压浆泵，注射器,注意：压浆泵、注射器与灌浆嘴子的连接要严密,防护措施：毒性，刺激性，防火,6.3,桥梁裂缝修补技术,36,土木建筑学院,6.3,桥梁裂缝修补技术,壁可法：,原理：裂缝全封闭，利用膨胀橡胶管的收缩压力，自动注浆，裂缝空气经混凝土毛细孔自然排出，灌注浆液能达到裂缝末端。,优点：充分填充、粘结裂缝,缺点：成本高，需要配套灌注材料,37,土木建筑学院,裂缝修复质量检验与验收,表面封缝材料固化后应均匀、平整，不出现裂缝，无脱落。,当注入裂缝的胶粘剂达到,7,天固化期时，应采用取芯法对注浆效果进行检验。芯样检验应采用劈裂抗拉强度测定方法。当检验结果符合下列条件之一时为符合设计要求：,1,沿裂缝方向施加的劈力，其破坏应发生在混凝土内部（即内聚破坏）；,2,破坏虽有部分发生在界面上，但这部分破坏面积不大于破坏面总面积的,15,。,6.3,桥梁裂缝修补技术,38,土木建筑学院,加固示例利用环氧树脂灌浆修补示例,工程背景：,某高架桥桥型为两联,9,跨不等跨变截面钢筋混凝土空心板连续梁桥（图,6-12,），于,2004,年建成交付使用，,2007,年对该桥进行定期检查时发现，该桥连续梁底板开裂严重，部分,裂缝宽度超出规范限值，部分裂缝深度已穿透空心板的底板。,2008,年,5,月汶川大地震发,生后，检查这些裂缝长度、宽度和深度又有所发展，为保证该桥正常、安全使用，需进,行裂缝修补设计和施工。,6.3,桥梁裂缝修补技术,（a）第1、2、3跨桥梁横断面构造,（b）第4、5、6跨桥梁横断面构造,图2 高庙科技新区市政道路A1线高架桥桥梁横断面构造图,41,土木建筑学院,裂缝修补设计,经结构检算和检测分析，认为连续梁裂缝既有结构性裂缝又有非结构性裂缝，修补设计对缝宽0.15mm的裂缝采用涂刷环氧树脂封缝胶进行封闭修补；对于缝宽0.15mm的裂缝采用压注潮湿型裂缝灌缝胶修补；跨中部位再粘贴12层EGF布进行增强封护作用并达到抗弯、抗裂补强和提高结构耐久性加固的效果，图2为该桥第一联第三跨右幅的裂缝修补施工设计,裂缝修补施工,施工按照设计文件和审批确认的施工组织方案进行施工，先同步进行裂缝表面封闭修补和裂缝压注灌缝胶修补施工，检验合格后再进行粘贴GF布的增强、加固施工，工期为1个月，共完成连续梁6跨左右幅裂缝表面封闭239.7m，裂缝压注灌缝胶修复3085.4m，粘贴GF布补强加固1511.6m，裂缝施工部分照片如图3所示。,6.3,桥梁裂缝修补技术,连续梁第1联第3跨右幅混凝土裂缝维修养护构造展布图,土木建筑学院,6.3,桥梁裂缝修补技术,土木建筑学院,6.3,桥梁裂缝修补技术,图3 高庙科技新区市政道路A1线高架桥裂缝修补施工照片,