混凝土桥梁中裂缝的修补及加固.pdf

第 3 8 卷第 4期 2 0 1 1年 4月 建筑技术开发 Bui l di n g Te c hn i qu e De v e l o pme n t Vo 1 38， No 4 Apr 2 01 1 混凝 土桥 梁 中裂 缝 的修 补及 加 固 李 永 ( 中铁 十八 局 集 团有 限公 司， 天 津3 0 0 2 2 2 ) 摘 要 在桥梁建造和使用过程 中， 有关 因出现裂缝而影响工程质 量甚 至导桥梁垮塌 的报道屡 见不鲜 。仅对混 凝土 桥梁产生 的裂缝 ， 介绍 了一些修补加 固的方法 ， 达到防范于未然的作用 。 关 键 词 裂 缝 ； 封 闭 ； 灌 浆 ； 碳 纤 维 布 粘 贴 中图分类号 U 4 4 5 7 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 4 - 0 0 5 1 - 0 4 近年 来 ， 我 国交 通 基 础 建 设 迅 猛 发 展 ， 大 量 的 混 凝 土 桥 梁拔地而起。而在桥梁建造和使用过程 中， 经 常出现 有关 因 裂缝 而影 响工 程 质 量 甚 至 导 桥 梁 垮 塌 的 报 道 。混 凝 土 开 裂 可 以说 是 “ 常发 病 ” 和 “ 多 发 病 ”，本 文 仅 对 混 凝 土 桥 梁 产 生 的裂缝 ， 介 绍 了一 些修 补 加 固 的方 法 ， 达 到 防 范 于未 然 的 作 用 。 1裂 缝分 类 实际上 ， 混凝土桥梁结 构裂缝 的成 因复杂 而繁多 ， 甚 至 多种 因素相互影响 ， 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种 主要原因 。混凝土桥梁 结构的裂缝依其形成 ， 大致可划分 如 下 几 种 ： 1 ) 静止裂缝 指 形 态 、 尺 寸 和 数 量 均 已 稳 定 不 再 发 展 的 裂 缝 。 修 补 时 ， 仅需依裂 缝 粗细 选 择修 补 材料 和方 法 ， 而 与 其 它 因素 无关 。 2) 活 动 裂 缝 指其宽度不能保持稳 定 ， 易随着结 构构 件的受 力 、 变形 或环境温 、 湿度 的变化 而时张、 时闭的裂缝 。修 补时 ， 应 先消 除其 成 因 ， 并 观察 一 段 时 间 ， 确认 已稳 定后 ， 再 依 静 止 裂 缝 的 处理方法修补 ； 若无法 完全消 除其成 因， 则应使 用具 有 足够 柔韧性的材料进行修补 。 3) 尚在 发 展 的裂 缝 指 长 度 、 宽 度 或 数 量 尚 在 发 展 ， 但 经 历 一 段 时 间 后 将 会 终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后 ， 方可进行修 复 或 加 固 。 2裂 缝 处 理 2 1 裂 缝 封 闭 与 灌 浆 根据裂缝宽度 的不 同采 用 不 同的封 闭施 工方 法 ： 缝宽 0 1 5 m m须进行封闭后压浆处理 ； 缝宽 0 5 mm时 槽 宽 1 0 mm 深 1 5 mm。对 体 积 较 大 的混 凝 土 构件或较深的裂缝 ， 可沿 裂缝采取钻孔 灌浆 ， 以使浆液进 入 裂缝 有 更 广 的通 路 。 设置灌浆嘴 在裂缝 的交错处、 裂缝较宽处及裂缝端部必须设置灌浆 5 2 嘴 ， 灌浆嘴 的间距根据裂缝大小 、 走 向及结 构形 式而定 ， 一般 缝宽 0 3 0 5 m m时灌浆嘴 间距 为 3 O一 5 0 c m， 在一条裂缝 上必须设置有进浆 、 排气或出浆 口。灌浆嘴可先用 J INF封 口胶粘贴在预定位置 ， 也可在封缝 时一 同粘贴 。应特别注意 防止堵 塞灌浆嘴 。 封缝 封缝质量的好坏直接影响灌浆效果与质量 ， 应特 别予以 重视 。裂缝的封闭使用 J NF封 口胶 ， 按推荐配胶 比例称取 并调配 J NF封 口胶 ， 用油灰刀沿裂缝 往复涂刮后均匀涂抹 一 层厚约 1 2 m m、 宽 2 3 c m的胶 泥， 注意防止小气泡及 密 封 不 严 。 封缝检验 一 般情况下 ， J NF封缝后 1 2 d即可进 行试漏 检验 ， 以检查裂缝 的密封 效果及贯 通情况 。若 用压缩空气 进行试 漏试 验 ， 可沿裂缝涂 刷一层肥 皂水 ， 从灌浆 嘴吹入 压缩空气 第 3 8卷 李 永 ： 混凝 土桥 梁中裂缝的修补及加 固 第 4期 ( 压 力 与 灌 浆 压 力 相 同 )， 漏 气 处 可 再 行 封 闭 ； 若 用 压 力 水 进 行 试 漏 检 验 ， 以确 保 注 胶 效 果 。 配制灌浆胶液 配 制 J N L胶 液 前 应 将 A、 B两 组 分 充 分 摇 匀 ， 根 据 估 计 的灌 胶量 按 推 荐 配 胶 比准 确 称 量 两 组 分 并 混 合 均 匀 。 从 胶 液混合 开始 ， 注胶操作应 在胶 液适用 期 内完成 ( 2 5 时约 为 9 0 mi n )。 灌浆 注 胶 操 作 应 使 用 专 用 的注 胶 器 具 。 注 胶 前 ， 应 用 压 缩 空 气将孑 L 缝吹净 ， 达 到无水 干燥状 态。根据 裂缝 区域大小 ， 可 采用单孔灌浆或 分区群 孔灌浆 。在一 条裂缝 上的灌 浆可 由 浅 到 深 ， 由 下 而 上 ， 由 一 端 到 另 一 端 。 灌 浆 压 力 常 采 用 0 2 MP a ， 在 保 证 灌 浆 顺 畅 的情 况 下 ， 采 用 较 低 的灌 浆 压 力 和 较长的灌浆时间 ， 可获得更好 的灌浆 效果 。当最后 一个 出浆 口出胶且出胶速率保持稳定后 ， 再保持压 注 1 0 m i n左右 即可 停止灌浆。拆除管路 ， 并注意防止流胶 。 胶液 固化 J NL应 在 5 以 上 的 环 境 中 固化 ， 固 化 时 间 视 环 境 温 度而定。一 般情 况( 2 5 ) 下 固化 2 3 d即可。 灌浆效果 检验 灌浆结束后应检验灌 浆效果及 质量 ， 凡有不密实等 不合 格 情况 ， 应 进 行 补 注 。 灌 浆 效 果 一 般 可 采 用 压 水 检 查 ， 在 裂 缝较 多 ， 灌浆质量较差 的部 位设置 检查孑 L ， 水 压值一 般 为灌 浆压力 的 7 0 8 0 ， 基 本不 吸水 、 不渗 漏 即可认 为 合格 。 对 大型 构 件 ， 还 可 选 择 适 当 部 位 进 行 钻 芯 取 样 检 查 ， 并 可 将 芯 样 加 工 成 试 件 进 行 力 学 性 能 试 验 。 2 2碳 纤 维布 粘贴 加 固 尚在 发 展 中 的裂 缝 ， 多 数 是 由于 承 载 能 力 不 足 引 起 的 ， 除应选择相应的方法进行修补外 ， 尚应选用适 当的加 固方法 进行加 固。并经可靠性鉴定确认为必需修 补的裂缝 ， 应根据 裂缝的种 类 进行 修 补设 计 ， 确定 其 修 补 材料 、 修 补 方法 和 时 间 。 碳 纤 维 布 加 固 修 复 混 凝 土 结 构 技 术 已 成 为 我 国 结 构 加 固的一种 主要方法 ， 这 些混 凝 土桥 梁绝 大部 分 可 以通过 加 固 改 造 就 能 提 高 或 改 善 结 构 受 力 性 能 ， 重 新 投 入 使 用 。碳 纤维 布加 固修 复混凝 土结 构 技 术是 采 用 配 套胶 粘 剂将 碳 纤维 布粘 贴于 混 凝 土 表 面 ， 起 到 结 构 补 强 和抗 震 加 固 的 作 用 。 2 2 1 碳 纤 维 片材 的特 性 粘贴碳纤维布加 固法之所 以被广泛 应用 ， 主要是 因为它 具 有 很 高 的 抗 拉 强 度 ，它 的 抗 拉 强 度 标 准 值 不 低 于 3 0 0 0 MP a ， 设计值一般取 2 0 0 0 M P a 。它的抗拉 强度设计值 是 Q 2 3 5钢 的 9 5倍 ， 是 Q 3 3 5钢 的 6 7倍 ， 是 极 限 强度 为 1 8 6 0 MP a钢 绞 线 的 1 5倍 。 另 外 ， 碳 纤 维 织 物 还 有 如 下 特 点 ： 1 ) 轻质 、 高强 、 厚度小 ； 2 ) 优质 的耐久性 、 突出的抗疲劳能 力 ； 3 ) 抗碱 、 抗腐 、 抗 酸及 耐腐蚀 性 ； 4 ) 张力 均 匀 ， 不扭 曲变 形 ； 5) 强 度 高 ， 能 灵 活 地用 于抗 弯 、 抗 剪 及 轴 压 加 固 。6) 施 工 便 捷 2 2 2碳 纤 维 布 粘 贴 1 ) 工艺 流程 定位放线一基层处理 ( 混凝土 面层处理 ) 一 找平处 理一 涂 刷 底 层 树 脂 一 粘 贴碳 纤 维 布一 涂 刷 面料 一 固化 养 护 。 2) 施 工 方 法 定位放线 按设计要求在需要粘贴碳纤维布 的部 位放线 ， 放 线宽度 应 在 粘碳 投 影 面 外 围 加 宽 2 0 mm， 这样 在 用 丙 酮 或酒 精 擦 拭 混凝 土面时 ， 便可减少对 粘贴 面的污染 。 基层 面处理 混凝 土粘 贴 面 处 理 ： a ) 用 电 锤将 原 混 凝 土 面 层 剔 除 ， 露 出 原 混 凝 土 基 层 ， 用 角磨机打磨混凝土表面浮浆层 ， 打磨宽度 为每边 比片材宽度 多 12 c m， 去 除 表 面 水 泥灰 浆 直 至 露 出混 凝 土 坚 实 层 ， 粗 糙 程度越大越好 。用压缩空气 除去灰 尘 ， 粘贴 前用棉丝蘸丙酮 或酒精刷拭表面除 去浮尘及 油污 。由于预制 板脱离 剂等化 学物质的存在 ， 可能 影响底 胶 的粘 结性 ， 所 以基面打磨 必须 全面彻底 。如清除表面遇有蜂窝麻 面 ， 应用修补 料将表面修 补找平 ； 如原混凝土有裂缝 ， 应进行灌胶或封闭处理。 b ) 转角处曲面半径 ： 梁边 、 墙 角直 角处用 角磨机进 行倒 角处理 ， 转角 的曲面半径 R不 小于 2 0 m m以保证碳纤维在转 角 处 的 圆 滑 过 渡 ， 并 不 会 损 伤 碳 纤 维 丝 。 e ) 表 面 处 理 完 之 后 ， 用 压 缩 空 气 机 将 粉 尘 完全 吹净 。 涂刷底层树脂 用滚桶刷将底 层树脂 均匀涂 抹于混 凝土 表面。待树 脂 表 面 指触 干燥 时 即进 行 下 一 步 工 序 施 工 。 找平处理 用 计 量 器 配 制 找 平 材 料 ， 找 平 胶 与 固 化 剂 的 重 量 比 为 4 ： 1 ， 充分搅拌至颜 色完全均 匀。打底胶 每平 方米使用 量 为 0 2 k g 左 右 。 混凝 土表面若 有局部 凹凸不平往 往造成碳纤 维粘结不 良， 用修 复材料修补至平缓 。待修复材料 表面指触干燥时 即 可 进 行 下 一 步 工 序 施 工 。 粘贴片材 按设计要求的尺寸 裁剪 片材 ， 需 注意 的是 ， 碳 纤维 布裁 剪应沿着纤维 丝的方向( 由其受力方式决定 ) ， 且裁剪后的碳 布不可折叠以避免 损伤纤维丝 ， 而应小心 的卷 起。配制浸渍 树脂并均匀涂抹于所要 粘贴 的部位 。按 照放线 的位置 沿纤 维 方 向粘 贴 片材 。用 罗 拉 沿 纤 维 方 向 多 次 滚 压 ， 挤 出气 泡 并 使浸渍树脂 充分浸 透碳纤 维布 。滚压 时不准 损伤 片材。见 图 1图 2 。 此外 ， 粘贴施工中常发 生以下 问题 ， 按如下方 法处理 ： a )转 角 部位 ( 如 梁 、 柱 ) 粘 贴 时容 易 发 生 粘 结 不 牢 、 纤 维 布浮 起 现 象 ， 此 时 应增 加 浸 渍树 脂 的用 量 ； b ) 降雨时 的雨水 、 刮风时 的沙尘容 易附 着时 ， 应使用 苫 布及 时遮 盖 加 以保 护 ； C ) 施 工中出现结露现象 时， 应采取用 干燥的布擦拭 等应 急 措 施 。 5 3 第 4期 李 永： 混凝 土桥粱 中裂缝的修补及加 固 第 3 8卷 图 1 碳 纤 维 布 粘 贴 后要 平 整 图 2碳纤 维布 粘 贴 后 多 次滚 压 ， 挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布 d ) 碳纤维布粘贴完毕 后 ， 为保证原混 凝土面色泽 一致 ， 应在碳纤维 布表面涂 刷一 层水 泥浆 ， 使其 保证修 补后 的美 观 。见 图 3 。 图 3 右边第二片梁底涂刷水泥浆后 ， 色 泽 基 本 保 持 与其 它 梁 板 一 致 固化养护 为减少雨水 、 砂 、 灰尘 等对施 工质量造成 的不利影 响， 在 粘贴完碳纤 维后应加强成 品的养护措施 ， 并根据环境温度的 不同确定养护周期 的长短。环境温度在 2 0 以上 时， 初期硬 化养护时间约 1 d ， 养护 1周后方可进行施工质量检测 ； 环境 温度在 1 O 一 2 O 时 ， 初期硬化养护时间约 l 2 d ， 养 护1 2 周后方可进行施工质量检测 ； 环境温度在 1 0 以下时 ， 初期硬 化养护时间约 2 d ， 养护 2周后方可进行施工质量检测 。粘贴 后初期硬化期 内， 不允许对片材进行锤击 、 移动或高温处理。 3 总 结 一 座桥梁从建成到使用 ， 在施 工中有着 多方面的影响 因 素。尤其是桥 梁 中主要 承受荷 载构件 ， 必须在 施工 时谨慎。 裂缝虽小 ， 但其随时有可能造成重大的伤亡。因此 ， 严格按照 国家有关规范 、 技术标准进行设计 、 施 工和监理 ， 是保 证结构 安全耐用的前提和基础 。在运营管理过程 中， 进一步 加强巡 查和管理， 及时发现和处理 问题 ， 也是相当重要的一个环节 。 ( 上 接 第 2 2页 ) 3 ) 碾压过程中质量控制 保证沥青混凝 土路面充分压 实是提高沥青路面平整 度 的关键 。混合料开始摊铺 后温度下降最快 ， 大约每分钟 4 5， 尤其是当沥青层较 薄 ， 采用 的混合料 中的粗集 料含 量 多时 ， 混合料温度下降最快 ， 可供碾压 的时间更短 ( 碾压有效 时间一般是从开始摊铺到温度下 降到 8 O之间) ， 所 以在摊 铺开始后要 紧跟摊铺 机进 行碾压 作业 ， 争 取足 够 的压 实 时 间。对 沥青混合料 的碾压分 为三种 ， 初压 ， 要求整平 、 稳 定 ， 用双驱 双钢轮 71 0 t 静压 ； 复压 ， 要求提 高密实度并 揉压 以减少表面细裂纹和孑 L 隙使路面成型 ， 根据具体要求一 般 采 用 1 11 3 t 振 动 和 2 O2 5 t 胶 轮 ， 根 据经 验 ， 2 5 t 胶 轮 施 工 能达到密实度 9 5 ， 振动设备施工则 能达 到 9 6 9 8 ； 终压 ， 要求消除轮迹 ， 采用宽幅钢轮 2 2 2 m、 重 1 1 1 3 t 的碾压设 备。碾压时保 持直线方 向 ， 均衡慢 速 ， 折 返时关 闭 振动 ， 渐渐地改变方 向， 折返点错开不得在一个断面上 ， 防止 产生推移拥包 ， 如碾压 过程 中一旦 发生推移 ， 只能 等温度降 下 一 些再 碾 压 。在 施 工 中要 用 雾 状 喷 洒 器 往 轮 碾 上 喷洒 水 ， 同时要注意控制喷洒量 ， 以防降低 混合料温度 ， 起步接 缝和 对接接缝碾压 时先调一台压路机在接缝前面等候 ， 待剩料清 5 4 理完毕后进行反 向碾 压 碾压 前接缝 处 老路 面必须 清理 干 净 ； 在终压光面前专人在 碾压路 面上用三米直 尺检查 ， 发现 问题及时指挥 压路机处理 保证最佳碾压效果 。 3结 论 结合某公路路面的实际施工情况 ， 通 过试验得出 了沥青 马蹄脂碎石混合料的最佳配合 比。当矿料按粒径不同分为五 个等 级 ： 1号 ( 9 51 6 m m) 、 2号 ( 4 7 59 5 m m) 、 3号 ( 2 3 6 4 7 5 ra m) 、 4号( 2 3 6 m m以下 ) 及矿粉时 ， 配合比为 l 号： 2号： 3号 ： 4号 ： 矿 粉为 4 0 ： 4 0 ： 2 ： 8 ： 1 0 ， 油石 比为 6 O 。 同时 ， 针对沥青路面施工过程中需注意的问题提 出了建议。 参 考 文献 1 吴少鹏 ， 刘小明， 杜天伦 4 7 5 m m最大公称粒径沥青马蹄脂碎 石 混合料 J 国外建材科技 ， 2 0 0 4 ， ( 0 5 ) 2 梁晓亮 ， 杨怡， 黄少杰 ， 刘 济科 沥青马蹄脂碎石 混合料配合 比设 计 J 华南理工大学学报(自然科学版) ， 2 0 0 3 ， ( s 1 ) 3 公路沥青路面施工技术规范( J T G F 4 02 0 0 4 ) S 北京 ： 人民交 通 出 版社 ， 2 0 0 4 4 蒋成德 如何控制高速 公路路面平整 度的质量 J 中 国高新 技 术企 业 ， 2 0 0 7 。 ( 0 3 )