簡述水力破除技術(shù)及自密實混凝土在橋梁混凝土表面缺陷修復(fù)中的應(yīng)用

翁利青

1 工程概況

四角井大橋全長 189.80m，孔跨類型為（ 50+90+50 ） m 預(yù)應(yīng)力混凝土雙線連續(xù)梁。橋面寬 9.40m，線間距 4.20m，設(shè)計時速：70km/h。

上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，橫截面為單箱單室直腹板。箱梁采用 C55 混凝土，采用 C55 補償收縮混凝土進行封錨。管道壓漿采用強度等級不低于 M55 的水泥漿，支點截面中心處梁高 6.0m，跨中截面中心處梁高 3.0m，梁高按圓曲線變化；全橋箱梁頂板寬 9.40m，底板寬 6.0m，頂板厚 0.30m，腹板厚分別為 0.80m、0.65m、0.45m，底板厚度由跨中0.30m 按圓曲線變化至支點根部 0.80m。

2 質(zhì)量缺陷情況及原因分析

四角井大橋連續(xù)梁在澆筑1 號墩1 號塊過程中，由于施工班組振搗和項目部現(xiàn)場管理人員監(jiān)督不到位造成1 號塊腹板中下部外側(cè)面混凝土表面蜂窩，局部有少許淺層空洞，大約厚3～5 公分，局部點約18 公分。

3 缺陷位置檢測情況

本次檢測通過外觀檢測和掃描式?jīng)_擊回波測試方法（IES）是一種基于沖擊回波原理的、用于大面積混凝土檢測和可形成高分辨率圖像的測試方法，主要應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)中混凝土內(nèi)部缺陷識別、后張預(yù)應(yīng)力管道的厚度剖面成像、灌漿密實度等。

根據(jù)現(xiàn)場對四角井大橋 1#墩 A1、B1 懸澆段兩側(cè)腹板的外觀檢查和混凝土內(nèi)部缺陷檢測，混凝土表層蜂窩、麻面病害面積：5.05 m2～6.00 m2，影響最大深度為 18.20cm，主要區(qū)域集中于外觀檢查中表層蜂窩、麻面區(qū)域。腹板混凝土表觀良好區(qū)域未發(fā)現(xiàn)明顯的內(nèi)部缺陷。

（1）A1 懸澆段左腹板

距梁底板 0.00m 處，1 處混凝土蜂窩、麻面，長 3.00m，高 2.84m，面積 S=5.51m2,測得最深內(nèi)部蜂窩深度為 32.60mm；

（2）A1 懸澆段右腹板

距梁底板 0.3m 處，1 處混凝土蜂窩、麻面，長 3.00m，高 1.90m，面積 S=5.10m2,測得最深內(nèi)部蜂窩深度為 72.00mm；

（3）B1 懸澆段左腹板

距梁底板 0.00m 處，1 處混凝土蜂窩、麻面，長 3.00m，高 1.86m，面積 S=5.04m2，測得最深內(nèi)部蜂窩深度為 52.00mm；

（4）B1 懸澆段右腹板

距梁底板 0.00m 處，1 處混凝土蜂窩、麻面，長 3.00m，高 2.00m，面積 S=6.00m2,現(xiàn)場通過鑿除表面松散混凝土，測得最深內(nèi)部蜂窩深度為 167.85mm；

4 缺陷混凝土修復(fù)方案

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）根據(jù)現(xiàn)場實際情況編制實施方案，并對現(xiàn)場技術(shù)人員和施工班組進行交底，缺陷部位使用水沖切割。

（2）主要進場設(shè)備及材料：

小型發(fā)電機、拌和機、電鎬、高壓水槍、空壓機、塔吊各一臺；皮卡車、灑水車各一輛；鋼管架、模板200 m2；I20 工字鋼48 米；25 精軋螺紋鋼96 米；42鋼管50 米；12mm 膠合板30 m2；滲透性除銹劑6kg；混凝土界面劑10kg；土工布60 m2；塑料薄膜50 m2；料斗1 個。

4.2 修復(fù)工藝流程：

平臺搭設(shè)→缺陷深度、寬度測量→報監(jiān)理工程師確認→鑿除缺陷混凝土→沖洗混凝土面→報監(jiān)理工程師驗收→混凝土底層刷界面劑→報監(jiān)理工程師驗收→埋設(shè)傳感器→模板安裝→報監(jiān)理工程師驗收→自密實混凝土修補→拆模養(yǎng)護

（1）平臺搭設(shè)

為了確保施工安全和足夠的施工操作平臺，現(xiàn)場加工4 個吊籃，每個吊籃用4根25 精軋螺紋鋼吊在2 根3 米長20b 工字鋼上，工字鋼放在快速通道和軌道交通兩側(cè)橋面上與橋面現(xiàn)有預(yù)埋鋼筋點焊固定。吊籃底部采用2 根4 米長20b 工字鋼做承重吊梁，工字鋼上部焊接固定Φ16@20，頂面鋪設(shè)12mm 厚竹膠板，在吊籃四周焊接固定鋼管做圍欄高度大于1.2 米，在圍欄四周掛安全網(wǎng)。

（2）缺陷深度、寬度測量

根據(jù)現(xiàn)場情況實測蜂窩深度大約3～5 公分，局部點約18 公分。

（3）采用水力破除技術(shù)鑿除缺陷混凝土

①、水力破除原理

高壓水泵輸出高壓水，傳送到執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)噴射出高壓水，作用于混凝土表面。混凝土為非勻質(zhì)的多孔隙材料，是由相互膠結(jié)的各種不同形狀、大小的顆粒堆聚而成，具有固相、液相、氣相的多微孔結(jié)構(gòu)，在高壓水鉆入混凝土表面的微孔中，當(dāng)水的壓力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就被破碎。由于鋼筋表面密實，沒有微孔，高壓水無法鉆入，所以鋼筋毫發(fā)未傷。

②、水力破除技術(shù)的特點

靈活、簡便、快速；無粉塵、無污染、低噪音；無震動和損傷且控制精確；

③、水力破除的主要參數(shù)

水壓：取決于噴嘴及水泵功率，提高水壓可以提高破除效率，一般水壓控制在1000-1400bar。

流量：通過改變高壓泵柱塞直徑大小可以實現(xiàn)流量改變，提高流量可以提高破除效率，一般水流量為140-160L/min。

打擊時間：取決于噴嘴架移動速度、往復(fù)速度和往復(fù)數(shù)。在水壓和水流量一定的情況下，打擊時間決定了混凝土的破除深度。如混凝土強度30MPa,破除深度100mm 時，破除量為10-15m2/h。

④、水力破除的方法及施工注意事項

本工程鑿除采用水力破除技術(shù)進行鑿除，現(xiàn)場采用1 臺20305 型超高壓水泵人工進行水沖鑿除。水沖用水項目部安排一輛灑水車負責(zé)水源供應(yīng)。水沖工作完成后，由人工輔以電鎬對沖洗面水沖法鑿除不到位混凝土進行進一步修除，然后用清潔水進行清洗，確保整個施工面整潔。

在水沖前技術(shù)人員按照檢測報告顯示的缺陷部位和深度對沖洗范圍及深度進行交底。一般淺層蜂窩麻面部位沖進深度為4-5cm 露出密實混凝土為宜,局部蜂窩較深處沖到露出密實混凝土為止，現(xiàn)場處理效果如圖所示：

處理前（A1 右） 處理后（A1 右）

（4）、混凝土底層刷界面劑

在混凝土表面飽和面干的情況下用刷子涂刷水劑比為2∶3（2.5kg/m2）的結(jié)構(gòu)TW-JM1 混凝土界面處理劑，以增強新舊混凝土之間的粘合力。使用時直接加清水?dāng)嚢杌旌铣珊窈隣睿ú灰猩蹐F）即可使用，攪拌好的界面劑放置5 分鐘后再使用。

①混凝土界面劑施工要求

A、施工時環(huán)境應(yīng)通風(fēng)良好、干燥（相對濕度≤70%）且氣溫與基面溫度不得低于5℃。

B、基面準(zhǔn)備：基面應(yīng)干凈、無松動、無灰塵、無油指，為避免影響混凝土的粘結(jié)強度，松動部位應(yīng)事先鑿除。

C、養(yǎng)護與成品保護：自然養(yǎng)護，加強通風(fēng)，待漿料實干(表面變灰黑色)并確認完全封閉基面后,方可開展后續(xù)的工序。

②混凝土界面劑注意事項

A、嚴禁雨天施工；

B、施工時要求溫度在5℃以上；

C、儲存在陰涼干燥處，未啟封的產(chǎn)品有效期為6 個月。

（5）埋設(shè)傳感

為了滿足修復(fù)質(zhì)量和對后期施工梁體的應(yīng)力變化進行監(jiān)控，在4 個修復(fù)面各埋設(shè)1 個傳感器，用扎絲將傳感器牢牢捆扎在梁體鋼筋上，然后用扎絲將導(dǎo)線綁扎在豎向鋼筋綁上，對已埋設(shè)好的傳感器要求施工現(xiàn)場予以可靠保護，監(jiān)控人員加強對已埋設(shè)傳感器的巡查和保護，盡量避免因人為因素造成傳感器的損壞。

（6）安裝模板：

模板采用12mm 厚1.5mx1.0m 膠合板，用50mmx50mm 方木做豎向背楞間距為500mm，橫向用48 鋼管配M16 膨脹螺栓對拉固定。在模板上口預(yù)留1-2 個進料口便于灌注混凝土，模板邊緣貼雙面膠防止漏漿。模板拼接要嚴實不得漏漿，平整度和垂直度要滿足規(guī)范要求。

① 1 號墩A1 左右測混凝土分兩次澆筑，A1 左模板安裝示意圖如下：

A1 左混凝土第一次澆筑模板安裝示意圖

A1 左混凝土第二次澆筑模板安裝示意

②1 號墩B1 左右混凝土分一次澆筑。模板安裝示意圖如下：

B1 右混凝土一次澆筑模板安裝示意圖

（7）灌注自密實混凝土

①自密實混凝土典型性能；

?

②自密實混凝土配合比；

原材粗骨料采4.75～16mm 的碎石，針片狀應(yīng)顆粒含量應(yīng)≤8%、含泥量應(yīng)≤1.0%、泥塊含量應(yīng)≤0.5%；細骨料選用級配良好的II 區(qū)中砂，河砂的含泥量應(yīng)≤3.0%、泥塊含量應(yīng)≤1.0%;其他性能指標(biāo)應(yīng)符合《普通砼用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ152 中的相關(guān)規(guī)定。

修補采用C60 混凝土，項目部試驗室在監(jiān)理見證下，對進場原材料取樣檢測，合格后進行混凝土試配；水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級：52.5MPa；外加劑采用GMA 無收縮自流密實混凝土外加劑，砼試配7 天后，對標(biāo)養(yǎng)混凝土進行檢測，強度達到要求后方可用現(xiàn)場施工。為了防止鋼筋銹蝕在混凝土中參入TW-R2 混凝土防腐阻銹劑3Kg/m3。

每立方混凝土材料用量（kg/m3） 水泥 細集料 粗集料（5-10） 水 外加劑 500 789 821 180 100 坍落度 ：220-270mm，擴展度：650±50mm 7 天 28 天 抗壓強度(MPa) 65.5 73.2

③混凝土灌注

修復(fù)混凝土用量較?。s2 方），由于混凝土自密實性能對原材料及配合比較敏感，為保證混凝土拌合質(zhì)量，所有材料必須嚴格計量，混凝土拌和時，GMA 外加劑直接以粉劑的形式加入并均勻撒布在水泥表面，避免與潮濕的砂、石直接接觸?，F(xiàn)場采用1 臺JZC350 型混凝土攪拌機，嚴格按照配合比進行拌制?；炷镣ㄟ^模板預(yù)留進料口倒入修復(fù)區(qū)，在灌注過程中用小錘適當(dāng)敲打模板保證混凝土密實。

（8）模板拆除及養(yǎng)護

混凝土強度達到1Mpa 時可拆除模板，拆除前先把膨脹螺栓卸掉，用撬桿輕撬模板，模板拆除把膨脹螺栓切除，及時用透明膠帶把塑料薄膜貼在混凝土面上。再用土工布包裹，具體的修復(fù)效果如圖：

修復(fù)后（A1 右）

（9）砼質(zhì)量跟蹤

28 天后用高強砼回彈儀對修復(fù)面進行實體檢測，經(jīng)檢測實體強度均超出設(shè)計值。

5 施工注意事項

（1）修補施工使用的主要材料具有國家相關(guān)管理部門的產(chǎn)品性能檢測報告和產(chǎn)品合格證，其質(zhì)量及性能指標(biāo)的檢驗符合有關(guān)現(xiàn)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在材料進場后，在監(jiān)理鑒證下進行原材料取樣檢測，合格后方可用于施工。

（2）修補采用的自密實混凝土要比原結(jié)構(gòu)強度指標(biāo)高一等級，為C60。修補前，由試驗室在監(jiān)理鑒證下試配混凝土，并對7 天強度進行檢測，確?；炷临|(zhì)量滿足要求。修補處混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土表面色澤基本保持一致。

（3）施工全部過程要依據(jù)方案實施，做好施工記錄、影像記錄、責(zé)任簽證管理；技術(shù)管理人員全程監(jiān)控，每到工序自檢合格后報監(jiān)理人員檢查驗收，修復(fù)完成后請專業(yè)的檢測單位現(xiàn)場實體檢測。

6 結(jié)束語

本文就水力破除技術(shù)及自密式混凝土在四角井大橋1 號墩1 號塊腹板蜂窩麻面質(zhì)量問題修復(fù)中的應(yīng)用做簡單的介紹，希望同行在遇到類似問題時能有所幫助。