現(xiàn)澆混凝土異形板梁裂縫維修處理對(duì)策

錢(qián)元鵬

(安徽省高速公路總公司,安徽合肥 230051)

現(xiàn)澆混凝土異形板梁裂縫維修處理對(duì)策

錢(qián)元鵬

(安徽省高速公路總公司,安徽合肥 230051)

就現(xiàn)澆混凝土異形板梁病害的成因,針對(duì)合安高速公路某立交橋的裂縫提出處治方案,采用自流免振砼和粘貼碳纖維的施工方法,取得了較好的加固效果。

橋梁工程;異形板梁病害;處治;加固效果

0 引言

安徽省合安高速公路某立交橋6～8號(hào)墩上部結(jié)構(gòu)為整體現(xiàn)澆混凝土空心板梁(異形式板梁),板梁最大寬度為16.4m,最小寬度為15.7m,平均寬為16m,板梁高為0. 7m,檢查發(fā)現(xiàn)梁底有多處裂縫發(fā)生,裂縫均為縱向通長(zhǎng)裂縫。已發(fā)現(xiàn)的單幅橋跨縱向裂縫數(shù)量在8條以上,梁底主筋保護(hù)層不足,空心板梁底有明顯水漬。

1 梁體內(nèi)部構(gòu)造檢測(cè)結(jié)果

為了進(jìn)一步了解梁體內(nèi)部構(gòu)造情況,采用敲擊的方法選取4處較為典型的地方進(jìn)行梁底開(kāi)孔,檢查發(fā)現(xiàn)存在以下病害:

(1)空心板內(nèi)部孔洞潮濕、有水跡現(xiàn)象。工作人員對(duì)梁底進(jìn)行開(kāi)孔,有大量褐黑色水流出,鋼筋已經(jīng)嚴(yán)重銹蝕。

(2)梁體下部鋼筋保護(hù)層偏薄,底板混凝土厚度嚴(yán)重不足,實(shí)測(cè)梁底主筋保護(hù)層厚度為1.5～2.5cm,大大低于設(shè)計(jì)所要求的5cm。

(3)有數(shù)根空心底板鋼筋無(wú)混凝土包裹;實(shí)測(cè)縱向主筋間距為10cm,箍筋間距為10cm,與設(shè)計(jì)相符;主筋與箍筋已嚴(yán)重銹蝕。

(4)梁底縱向通長(zhǎng)裂縫貫穿整個(gè)板底,各通長(zhǎng)裂縫均處于空心板內(nèi)部孔洞處底部。裂縫寬度多在0.18～0. 25mm,最大為1mm,跨中有少量的橫向裂縫,縫寬多在0. 1mm以下,梁底有水痕,主要沿縱向裂縫滲出,蓋梁附近亦有明顯的水漬和碳酸鈣結(jié)晶物。

2 病害成因分析

(1)空心板梁內(nèi)孔道積水是由于梁端封端不密實(shí),在施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中積聚的。由于未設(shè)排水孔或排水孔堵塞,且空心板內(nèi)多有模板等雜物,積水未能排出;但也不排除部分水源來(lái)自面板的裂縫,而面板施工未設(shè)防水層。

(2)施工時(shí)未能?chē)?yán)格按規(guī)范施工,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理不到位,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以糾正。主要表現(xiàn)在主筋保護(hù)層太薄,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周?chē)炷翂A度降低。積水未能排出,造成氯化物浸入,鋼筋周?chē)入x子含量較高,引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子和侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2～4倍,從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝落,直接表現(xiàn)為主筋下緣出現(xiàn)裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面[1]。由于銹蝕,使鋼筋有效斷面積減小,結(jié)構(gòu)承載力下降,并誘發(fā)其它形式的裂縫。混凝土開(kāi)裂或脫落又使原來(lái)處于混凝土保護(hù)層下的鋼筋暴露于空氣中,造成惡性循環(huán)。

(3)蓋梁附近的滲水多為伸縮縫止水帶損壞或伸縮縫與路面銜接澆注的混凝土不密實(shí),水沿伸縮縫周邊滲出。

(4)原設(shè)計(jì)的空心板可能是預(yù)制板或設(shè)有縱縫分隔的空心板,施工時(shí)改為現(xiàn)澆板,形成長(zhǎng)寬比小于2的寬橋,從而改變了結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),由單向受力為主的板梁橋變?yōu)殡p向受力的寬橋,新產(chǎn)生的橫向彎矩是原來(lái)設(shè)計(jì)未考慮的(現(xiàn)狀的橫向配筋只是構(gòu)造配筋)。現(xiàn)寬橋的橫向彎矩與縱向彎矩在量值上是近于相等或更大,在橫向彎矩作用下導(dǎo)致板底產(chǎn)生縱向裂縫。

3 裂縫處治加固方案

3.1 積水、滲水處理

更換伸縮縫,伸縮縫的預(yù)埋螺栓改為在安裝時(shí)植入螺栓,以保證伸縮縫的有效固定[2],伸縮縫兩側(cè)涂刷高效界面劑,回填抗裂性高的纖維網(wǎng)高分子樹(shù)脂聚合物混凝土,涂刷防水涂料PolyCap(保漏克),保證伸縮縫周邊有良好的密封性。

在各空心板塊的低端鉆直徑為20mm的排水孔,排除孔道內(nèi)積水。

3.2 保護(hù)層裂縫處理

在板底嚴(yán)重開(kāi)裂部位分段鑿除破損的混凝土,清除雜物,并對(duì)鋼筋除銹后用高分子樹(shù)脂聚合物混凝土修復(fù);對(duì)空心板孔道壓注自流免振砼,覆蓋和包裹已裸露的主鋼筋,使主筋面層形成大于3cm的保護(hù)層。

對(duì)寬度大于0.15mm的裂縫,采用“壁可法”壓注專(zhuān)用的裂縫修復(fù)材料[1],特點(diǎn)是低粘度,高強(qiáng)度,保證所修復(fù)裂縫有效填充率在95%以上。

對(duì)寬度小于0.15mm的裂縫,采取封閉處理的方法,使用環(huán)氧類(lèi)膠泥狀的粘結(jié)劑[3],該粘結(jié)劑具有極強(qiáng)的接合力、耐磨損性和耐腐蝕性等優(yōu)秀性能,膩?zhàn)訝?顏色與混凝土相近,封閉及打磨后不影響外觀。

為防止修復(fù)后出現(xiàn)新的縱向裂縫,采取以下兩種方案進(jìn)行處治。

方案一:梁底粘貼鋼板。對(duì)鋼板進(jìn)行表面處理,對(duì)混凝土表面進(jìn)行修鑿,使其平整;用丙酮或二甲苯擦洗修補(bǔ)部位的混凝土表面及鋼板面,以便除去粘接面的油脂和灰塵;在鋼板和混凝土粘結(jié)面上均勻地涂刷環(huán)氧基液粘接劑;壓貼鋼板,用方木、角鋼和固定螺栓等均勻地進(jìn)行壓貼;養(yǎng)生到所要求的時(shí)間,拆除壓貼用的方木、角鋼等支架材料;在鋼板表面上再涂刷養(yǎng)護(hù)涂料,如配套防銹油漆等。粘貼鋼板約1400元/m2。

方案二:在板底橫向粘貼單層碳纖維布加固,間距50cm。

在板底橫向粘貼單層碳纖維布加固,間距50cm。碳纖維布采用TORAY公司產(chǎn)品,主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。底膠是碳纖專(zhuān)用配套膠KONYBOND-K B-E810LS,主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2。粘貼浸漬膠是專(zhuān)用配套膠 K B-E2500S,主要性能指標(biāo)見(jiàn)表3。碳纖維布采用進(jìn)口專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品,修復(fù)材料、底膠、粘貼浸漬膠采用專(zhuān)用配套膠。粘貼碳纖維布約860元/m2。

表1 碳纖維布主要性能指標(biāo)

粘貼鋼板和粘貼碳纖維布對(duì)比,粘貼鋼板在施工時(shí)存在難度大、施工處理復(fù)雜,工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而碳纖維布是柔性材料,施工時(shí)可以依靠現(xiàn)場(chǎng)用剪刀裁剪成所需的形狀和尺寸,對(duì)構(gòu)件的不同外形都具有極高的適應(yīng)能力;由于重量輕,現(xiàn)場(chǎng)施工基本是手工操作,不需大型設(shè)備和施工工具;在較小的空間中即可進(jìn)行施工,且施工速度很快,施工工期短,粘貼質(zhì)量容易得到保證。從經(jīng)濟(jì)上看,粘貼碳纖維布在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、裝卸、加工、維護(hù)過(guò)程中的費(fèi)用相對(duì)較少;施工機(jī)具簡(jiǎn)單,從而減少了機(jī)械臺(tái)班費(fèi);施工速度快,相應(yīng)縮短了工期,也節(jié)省了人工費(fèi)用;碳纖維布耐久性好,也減少了后期維護(hù)費(fèi)用,綜合造價(jià)較低。綜合施工難易程度、施工工期、施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)等方面因素,最后選擇了粘貼碳纖維布的方案。

表2 E810LS底膠主要性能指標(biāo)

表3 KB-E2500S膠主要性能指標(biāo)

4 裂縫處治施工工藝

4.1 更換伸縮縫

鑿除伸縮縫兩側(cè)1.5m范圍內(nèi)的橋面鋪裝,涂刷“保漏克”防水層;妥善處理伸縮縫混凝土與橋面板的接縫,新舊混凝土的連接部位涂刷E-200,確保接縫的整體性,注意掌握E-200的可操作時(shí)間;安裝伸縮縫。

4.2 空心板梁裂縫處治

上部結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆空心板,但仍按1m寬的預(yù)制板構(gòu)造分片,每幅橋有16條(直徑52cm)的內(nèi)孔道,孔道間距100cm。其處理過(guò)程如下:

(1)搭設(shè)滿(mǎn)堂式支架,高壓射水沖洗,檢查記錄裂縫及滲水情況,檢查板梁端部孔道是否有封閉,并作記錄。

修復(fù)工作原則上分組分片進(jìn)行,同時(shí)開(kāi)鑿底板的孔道數(shù)目不超過(guò)3條,相互間隔亦應(yīng)在3條以上。

(2)對(duì)板底嚴(yán)重開(kāi)裂部位分段鑿除破損的混凝土,破損段間隔長(zhǎng)度超過(guò)2m時(shí),對(duì)應(yīng)孔道中線(xiàn),每2m開(kāi)一個(gè)B ×L=5cm×30cm(B為寬度、L為高度)的孔,清理內(nèi)腔殘留的雜物。

高壓射水清洗孔道內(nèi)壁,鋼筋除銹。

如板內(nèi)孔道近伸縮縫端未封閉,用小石子混凝土封閉板端部,防止橋面水進(jìn)入。

安裝灌漿孔,孔道內(nèi)壁噴灑 E-200后,壓注自流免振混凝土,標(biāo)號(hào)同原設(shè)計(jì),厚度為11cm,通過(guò)相鄰預(yù)埋灌漿排氣孔流出為止。

混凝土澆水養(yǎng)生不少于2d。

(3)梁底面裂縫修復(fù)。①檢查梁底面裂縫,對(duì)寬度≥0. 15mm的裂縫,采用“壁可法”壓注BL-GROUT修復(fù)裂縫。a)先處理裂縫表面,將粘附在混凝土表面上的灰漿、塵土清除,將注入座裂縫內(nèi)的異物清干凈,再用高壓空氣吹干凈,若有油污則用丙酮清洗;b)安裝注入座,將注入座底板粘貼面用砂布擦亮,再檢查是否完好,然后用密封膠粘貼在需要壓漿處的裂縫表面,每隔30cm布置一個(gè);c)封閉裂縫,用SB-101密封膠將注入座及裂縫表面封閉密實(shí)。待密封膠固化后,檢查封縫效果,若有泄漏情況,再補(bǔ)刮密封膠;d)配備壓漿液,根據(jù)用量按比例拌制BL-GROUT。采用專(zhuān)用的壓注設(shè)備注入器壓灌漿液。終壓時(shí)壓力要達(dá)到0.2～0.3MPa,并持壓15min,壓灌次序?yàn)榈臀幌蚋呶粔簼{依次進(jìn)行;e)第2天漿液固化后,敲掉注入座及封縫的密封膠,再利用角磨機(jī)打磨,最后進(jìn)行外觀處理。②對(duì)寬度＜0.15mm的裂縫,采用SB-10l高分子樹(shù)脂封閉。

(4)粘貼碳纖布。板梁底面橫向粘貼碳纖布加固,縱向碳纖布在底層。①處理混凝土表面,清除被加固構(gòu)件表面疏松部分,至露出混凝土結(jié)構(gòu)層,若有裂縫應(yīng)先行修補(bǔ),若表面堅(jiān)實(shí),應(yīng)除去被粘接面的松散砂粒、已被腐蝕的混凝土組織、浮漿層和油污等雜質(zhì),并打磨平整,直至露出集料表面。表面打磨后,應(yīng)用強(qiáng)力吹風(fēng)器或用丙酮將表面粉塵徹底清除,使之干燥、干凈;②涂底膠,應(yīng)嚴(yán)格按照廠商提供的配合比和工藝要求進(jìn)行,調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器,攪拌應(yīng)均勻,盡量減少氣泡產(chǎn)生,并防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入。涂底膠后的混凝土表面若有凹陷處,應(yīng)使用環(huán)氧膩?zhàn)诱移?③粘貼碳纖維布。按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布,配制浸漬樹(shù)脂并均勻抹于所要粘貼的部位,按放樣位置展平粘貼碳纖布,用硬橡膠輥及消泡輥?zhàn)友乩w維方向多次滾壓,擠出氣泡,促使粘結(jié)劑滲透,并使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維,滾壓時(shí)不得損傷碳纖維[1]。

(5)最后對(duì)板梁底面進(jìn)行防紫外線(xiàn)涂裝。

5 結(jié)束語(yǔ)

加固工程通過(guò)更換伸縮縫及裂縫處治,有效地解決了板內(nèi)滲水問(wèn)題,完成至今已有1年多時(shí)間,通過(guò)定期檢查,未發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生,消除了病害,保證了橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。通過(guò)這次加固工程實(shí)驗(yàn),使我們認(rèn)識(shí)到,橋梁一旦發(fā)生病害,需要及時(shí)進(jìn)行維修,防止病害擴(kuò)大,確保構(gòu)造物的安全與完整。嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理,是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中,進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題,也是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

[1] 楊文淵.橋梁施工工程師手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2] J TGH11—2004.公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3] GB 50367—2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.

責(zé)任編輯:錢(qián)讓清

U445.7

A

1671-8275(2010)01-0023-03

2009-11-19

錢(qián)元鵬(1974-),男,安徽巢湖人,安徽省高速公路總公司工程師。