現澆混凝土異形板梁裂縫維修處理對策

錢元鵬

(安徽省高速公路總公司,安徽合肥 230051)

現澆混凝土異形板梁裂縫維修處理對策

錢元鵬

(安徽省高速公路總公司,安徽合肥 230051)

就現澆混凝土異形板梁病害的成因,針對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號墩上部結構為整體現澆混凝土空心板梁(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,檢查發現梁底有多處裂縫發生,裂縫均為縱向通長裂縫。已發現的單幅橋跨縱向裂縫數量在8條以上,梁底主筋保護層不足,空心板梁底有明顯水漬。

1 梁體內部構造檢測結果

為了進一步了解梁體內部構造情況,采用敲擊的方法選取4處較為典型的地方進行梁底開孔,檢查發現存在以下病害:

(1)空心板內部孔洞潮濕、有水跡現象。工作人員對梁底進行開孔,有大量褐黑色水流出,鋼筋已經嚴重銹蝕。

(2)梁體下部鋼筋保護層偏薄,底板混凝土厚度嚴重不足,實測梁底主筋保護層厚度為1.5～2.5cm,大大低于設計所要求的5cm。

(3)有數根空心底板鋼筋無混凝土包裹;實測縱向主筋間距為10cm,箍筋間距為10cm,與設計相符;主筋與箍筋已嚴重銹蝕。

(4)梁底縱向通長裂縫貫穿整個板底,各通長裂縫均處于空心板內部孔洞處底部。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晶物。

2 病害成因分析

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

(2)施工時未能嚴格按規范施工,現場監理不到位,不能及時發現問題并予以糾正。主要表現在主筋保護層太薄,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低。積水未能排出,造成氯化物浸入,鋼筋周圍氯離子含量較高,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生銹蝕反應,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2～4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝落,直接表現為主筋下緣出現裂縫,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,結構承載力下降,并誘發其它形式的裂縫?；炷灵_裂或脫落又使原來處于混凝土保護層下的鋼筋暴露于空氣中,造成惡性循環。

(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,水沿伸縮縫周邊滲出。

(4)原設計的空心板可能是預制板或設有縱縫分隔的空心板,施工時改為現澆板,形成長寬比小于2的寬橋,從而改變了結構的受力狀態,由單向受力為主的板梁橋變為雙向受力的寬橋,新產生的橫向彎矩是原來設計未考慮的(現狀的橫向配筋只是構造配筋)?，F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致板底產生縱向裂縫。

3 裂縫處治加固方案

3.1 積水、滲水處理

更換伸縮縫,伸縮縫的預埋螺栓改為在安裝時植入螺栓,以保證伸縮縫的有效固定[2],伸縮縫兩側涂刷高效界面劑,回填抗裂性高的纖維網高分子樹脂聚合物混凝土,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,排除孔道內積水。

3.2 保護層裂縫處理

在板底嚴重開裂部位分段鑿除破損的混凝土,清除雜物,并對鋼筋除銹后用高分子樹脂聚合物混凝土修復;對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的保護層。

對寬度大于0.15mm的裂縫,采用“壁可法”壓注專用的裂縫修復材料[1],特點是低粘度,高強度,保證所修復裂縫有效填充率在95%以上。

對寬度小于0.15mm的裂縫,采取封閉處理的方法,使用環氧類膠泥狀的粘結劑[3],該粘結劑具有極強的接合力、耐磨損性和耐腐蝕性等優秀性能,膩子狀,顏色與混凝土相近,封閉及打磨后不影響外觀。

為防止修復后出現新的縱向裂縫,采取以下兩種方案進行處治。

方案一:梁底粘貼鋼板。對鋼板進行表面處理,對混凝土表面進行修鑿,使其平整;用丙酮或二甲苯擦洗修補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面上均勻地涂刷環氧基液粘接劑;壓貼鋼板,用方木、角鋼和固定螺栓等均勻地進行壓貼;養生到所要求的時間,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護涂料,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公司產品,主要性能指標見表1。底膠是碳纖專用配套膠KONYBOND-K B-E810LS,主要性能指標見表2。粘貼浸漬膠是專用配套膠 K B-E2500S,主要性能指標見表3。碳纖維布采用進口專業產品,修復材料、底膠、粘貼浸漬膠采用專用配套膠。粘貼碳纖維布約860元/m2。

表1 碳纖維布主要性能指標

粘貼鋼板和粘貼碳纖維布對比,粘貼鋼板在施工時存在難度大、施工處理復雜,工期長等缺點。而碳纖維布是柔性材料,施工時可以依靠現場用剪刀裁剪成所需的形狀和尺寸,對構件的不同外形都具有極高的適應能力;由于重量輕,現場施工基本是手工操作,不需大型設備和施工工具;在較小的空間中即可進行施工,且施工速度很快,施工工期短,粘貼質量容易得到保證。從經濟上看,粘貼碳纖維布在運輸、存儲、裝卸、加工、維護過程中的費用相對較少;施工機具簡單,從而減少了機械臺班費;施工速度快,相應縮短了工期,也節省了人工費用;碳纖維布耐久性好,也減少了后期維護費用,綜合造價較低。綜合施工難易程度、施工工期、施工質量和經濟等方面因素,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

表3 KB-E2500S膠主要性能指標

4 裂縫處治施工工藝

4.1 更換伸縮縫

鑿除伸縮縫兩側1.5m范圍內的橋面鋪裝,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的可操作時間;安裝伸縮縫。

4.2 空心板梁裂縫處治

上部結構是現澆空心板,但仍按1m寬的預制板構造分片,每幅橋有16條(直徑52cm)的內孔道,孔道間距100cm。其處理過程如下:

(1)搭設滿堂式支架,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。

修復工作原則上分組分片進行,同時開鑿底板的孔道數目不超過3條,相互間隔亦應在3條以上。

(2)對板底嚴重開裂部位分段鑿除破損的混凝土,破損段間隔長度超過2m時,對應孔道中線,每2m開一個B ×L=5cm×30cm(B為寬度、L為高度)的孔,清理內腔殘留的雜物。

高壓射水清洗孔道內壁,鋼筋除銹。

如板內孔道近伸縮縫端未封閉,用小石子混凝土封閉板端部,防止橋面水進入。

安裝灌漿孔,孔道內壁噴灑 E-200后,壓注自流免振混凝土,標號同原設計,厚度為11cm,通過相鄰預埋灌漿排氣孔流出為止。

混凝土澆水養生不少于2d。

(3)梁底面裂縫修復。①檢查梁底面裂縫,對寬度≥0. 15mm的裂縫,采用“壁可法”壓注BL-GROUT修復裂縫。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;c)封閉裂縫,用SB-101密封膠將注入座及裂縫表面封閉密實。待密封膠固化后,檢查封縫效果,若有泄漏情況,再補刮密封膠;d)配備壓漿液,根據用量按比例拌制BL-GROUT。采用專用的壓注設備注入器壓灌漿液。終壓時壓力要達到0.2～0.3MPa,并持壓15min,壓灌次序為低位向高位壓漿依次進行;e)第2天漿液固化后,敲掉注入座及封縫的密封膠,再利用角磨機打磨,最后進行外觀處理。②對寬度＜0.15mm的裂縫,采用SB-10l高分子樹脂封閉。

(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,清除被加固構件表面疏松部分,至露出混凝土結構層,若有裂縫應先行修補,若表面堅實,應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,并打磨平整,直至露出集料表面。表面打磨后,應用強力吹風器或用丙酮將表面粉塵徹底清除,使之干燥、干凈;②涂底膠,應嚴格按照廠商提供的配合比和工藝要求進行,調膠使用的工具應為低速攪拌器,攪拌應均勻,盡量減少氣泡產生,并防止灰塵等雜質進入。涂底膠后的混凝土表面若有凹陷處,應使用環氧膩子找平;③粘貼碳纖維布。按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布,配制浸漬樹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子沿纖維方向多次滾壓,擠出氣泡,促使粘結劑滲透,并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維,滾壓時不得損傷碳纖維[1]。

(5)最后對板梁底面進行防紫外線涂裝。

5 結束語

加固工程通過更換伸縮縫及裂縫處治,有效地解決了板內滲水問題,完成至今已有1年多時間,通過定期檢查,未發現新的裂縫產生,消除了病害,保證了橋梁的安全運營。通過這次加固工程實驗,使我們認識到,橋梁一旦發生病害,需要及時進行維修,防止病害擴大,確保構造物的安全與完整。嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中,進一步加強巡查和管理,及時發現和處理問題,也是相當重要的一個環節。

[1] 楊文淵.橋梁施工工程師手冊[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2] J TGH11—2004.公路橋涵養護規范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3] GB 50367—2006.混凝土結構加固設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2006.

責任編輯:錢讓清

U445.7

A

1671-8275(2010)01-0023-03

2009-11-19

錢元鵬(1974-),男,安徽巢湖人,安徽省高速公路總公司工程師。