連續(xù)梁體混凝土缺陷修復技術

文 / 楊楠楠

港城大道北環(huán)鐵路橋段完善工程設計為現(xiàn)澆連續(xù)梁方案。其工法采用支架現(xiàn)澆施工，梁體混凝土采取一次澆筑成型。由于受現(xiàn)場制梁環(huán)境等多種因素所限，竣工后發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)裂縫、蜂窩、混凝土松散、鋼筋外露等質(zhì)量缺陷，這些缺陷會給橋梁承載以及日后運營帶來很大的安全隱患。

缺陷修復工程的重點是處理梁體表面的結(jié)構裂縫、孔洞、鋼筋外露、蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷，使其修復后盡可能達到或超過設計時應有的混凝土強度和承載能力。

施工難點在于梁體已經(jīng)澆筑成型，不能采用一般的施工工藝和材料。因此采用一種特殊的修補加固材料—改性環(huán)氧樹脂聚合物，一種有機質(zhì)、高分子聚合物，本身結(jié)構由不同種類的高分子物質(zhì)組成，進而體現(xiàn)了高分子合金的特性，并且它與新舊混凝土的粘接性能十分優(yōu)異，由改性環(huán)氧樹脂制備的混凝土體現(xiàn)出良好的特性。

利用改性環(huán)氧樹脂水泥砂漿填充混凝土孔洞，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時能獲得很好均質(zhì)性。此外，為了提高混凝土的承載力，在缺陷部位修補后的混凝土表面粘貼碳纖維布進行補強。

一、孔洞、露筋修復方案

針對連續(xù)梁梁體結(jié)構中常見出現(xiàn)較大的孔洞、鋼筋局部裸露的情況，首先將孔洞周圍的疏松混凝土和軟弱漿膜鑿除，用鋼絲刷或壓力水沖洗干凈后，填入石子；然后支模；預埋孔口管后，采用改性環(huán)氧樹脂水泥砂漿進行壓力灌漿，再用低粘度環(huán)氧樹脂水泥砂漿進行劈裂灌漿使孔洞填塞充實；再將其表面采用改性環(huán)氧樹脂水泥砂漿抹面。為提高其承載能力，可采用粘貼碳纖維布進行補強。針對部分拉筋外露問題，先將多余部分鑿去，然后采用與混凝土同強度等級的環(huán)氧樹脂水泥砂漿將其抹平。

1.環(huán)氧樹脂水泥砂漿壓力灌漿

改性環(huán)氧樹脂水泥砂漿，具有優(yōu)良的力學性能、機械性能、耐化學介質(zhì)性能、耐老化性能及良好施工性能等諸多優(yōu)點，并且它與新舊構件的粘接性能十分優(yōu)異，由它制備的聚合物水泥砂漿或混凝土具有優(yōu)越的性能。

改性環(huán)氧樹脂水泥砂漿的配合比為：水泥∶水∶細骨料：改性環(huán)氧樹脂：減水劑=100∶38∶250∶15∶8。

2.具有低黏度的環(huán)氧樹脂水泥砂漿劈裂灌漿

比選酮材料體系的基礎上，在先選親水性表面活性劑和親水性固化劑以后，在滲水條件下，即使在裂縫（0.01mm）也能夠滲透過墻體和發(fā)生固結(jié)作用，進而達到防滲補強的結(jié)果。

糠醛、丙酮本身具有的黏結(jié)度非常的低，并且能夠容易地溶解環(huán)氧樹脂，從而形成一種均勻的液體體系，當環(huán)氧樹脂的堿性固化劑的發(fā)生化學反應的情況下，生成一種叫呋喃樹脂的物質(zhì)，呈現(xiàn)一種網(wǎng)絡結(jié)構的物質(zhì)，能夠把混凝土和普通巖石牢固的黏接在一起，并且穿透能力極強，從而使裂縫充分的填塞。在低溫的條件下，本身具有固化快、氣味濃度小、耐水性及耐老化等性能，但物質(zhì)本身的缺點不能在潮濕的環(huán)境中發(fā)生固化作用。

糠醛-丙酮混合物質(zhì)的環(huán)氧灌漿材料，主要的配合比如下表1。

表1 糠醛-丙酮混合稀釋體系的環(huán)氧灌漿材料組成

糠醛-丙酮混合物質(zhì)的環(huán)氧樹脂混合物中加人聚酰胺650 作固化劑，分別在潮濕和有水條件下得到樹脂技術性能參數(shù)，見表2。

表2 樹脂固結(jié)體技術性能參數(shù)

3.粘貼碳纖維布進行補強

（1）碳纖維布性能指標（見表3）

表3 碳纖維布復合材料的安全性及適配性合格指標

（2）膠粘劑

膠粘劑的安全性及其與碳纖維布的適配性應滿足《混凝土結(jié)構加固設計規(guī)范》（GB 50367-2006）表4.5.3 的A級膠的要求。各項設計指標要求見表4。

4.施工工藝

施工工藝流程如下圖所示。

二、混凝土麻面、蜂窩修復方案

對于連續(xù)梁體結(jié)構物表面的凹坑麻點或蜂窩狀，擬采用聚丙烯酸酯硫鋁酸鹽水泥砂漿進行修復處理。

表4 碳纖維布膠粘劑的安全性及適配性合格指標

1.方案選擇

聚合物水泥砂漿的操作方法與水泥砂漿相同，一般攤鋪處理，具有許多優(yōu)點和優(yōu)越性，對于抗裂性比普通水泥砂漿相對于較好，其粘結(jié)強度、抗水、抗及耐凍等性能比較高，是一種性能相對好的修補材料，見表5 和見表6。

表5 物理力學性能比較

2.聚合物砂漿作用的基本原理

聚合物改性快速修補膠是一種市場需求高新型的修補物質(zhì)膠，主要應用于破碎的混凝土需要快速修補裂縫。主要采用了聚丙烯酸精新技術和市場提供的特種水泥等配制新型產(chǎn)品，一種粘結(jié)力比較強、韌性相對較高以及耐候性極好等特點。正因為聚合物及其它活性化合物的加入，大大改善了原料的物理特性。主要體現(xiàn)在：

表6 聚合物硫鋁酸鹽水泥砂漿的耐蝕注能

（1）活性的主要作用：化合物的表面活性劑系主要有高減水的特性，能夠有效的分散水泥的顆粒，改變砂漿的和易性，進而消減水泥的毛細孔的有害孔，有效的提高砂漿的本身特性。

（2）橋鍵的主要作用：化合物中分子的活性基因與水泥水化作用下游離的Ca2+、Al3+等陽離子進行等價交換，形成一種特殊作用的橋鍵，水泥顆料四周通過物理和化學作用生成一種連續(xù)相。聚合物膜相結(jié)合的連續(xù)相具備高度的均衡性，有效的降低聚合物的彈性模量，改變水泥漿的物理結(jié)構和內(nèi)部應力結(jié)構，產(chǎn)生微隙有效的減少，提升了原材料的破壞應力。此外，因為聚合物的橋鍵發(fā)揮相對的作用，不但明顯地改善了新老混凝土的粘結(jié)特性，而且大幅度改變了材料自身的內(nèi)聚性能，進而獲得了較好地耐磨性質(zhì)。

（3）封閉的主要作用：化合物凝聚之后形成一種細密的薄膜，填充在水泥顆粒的間隙之間，阻斷砂漿或混凝土與外界環(huán)境的聯(lián)通通道，有效的阻隔了水分和其它危害物質(zhì)的侵入。

3.原材料的選擇及應用

聚丙烯酸酯溶液的質(zhì)量要求系數(shù)見表7。

表7 聚丙烯酸酯溶液呈變

細骨料的技術指標見表8。

表8 細骨料的技術指量標準

細骨料的顆粒（耐酸）級配見表9。

表9 細骨料的顆粒（耐酸）級配

三、混凝土裂縫修復方案

針對橋梁局部出現(xiàn)的橫向、縱向、網(wǎng)狀等結(jié)構裂縫，擬采用低粘度環(huán)氧樹脂水泥砂漿進行灌漿。

1.方案選擇

混凝土開裂是橋梁普遍存在的質(zhì)量問題，橋梁裂縫修補材料受高分子聚合物材料的性能影響，黏度大都為500～5000mPas，最小僅能灌筑1mm 左右的裂縫。但目前普通的環(huán)氧樹脂只可在干燥的工作面上對裂縫進行修補，跨河橋梁工作面大多相對濕度大于85%，且環(huán)境濕度易變，導致普通環(huán)氧樹脂的使用受到很大的限制。為保證裂縫處治效果，可以加人固化劑和活性劑等外加劑，從而解決了裂縫在潮濕的環(huán)境下產(chǎn)生裂縫的問題。

2.工藝流程

圖1 騎縫施工工序示意

圖2 斜縫施工工序示意