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1、桥梁梁体开裂裂缝加固处理胶济客运专线一项目部? 张代富?摘? 要 ? 随着我国铁路的再次提速, 胶济客运专线建设中, 部分利用既有老胶济铁路作为货运线,一些既有桥梁由于运营时间较长, 出现梁体开裂现象, 但经检测通过维修加固仍可以继续使用, 本文结合胶济线上对部分梁体加固处理的工程实践, 对桥梁裂缝加固处理方法及工艺进行了总结, 供类似工程参考。?关键词 ? 梁体开裂? 裂缝? 必可法? 碳纤维布? 加固1? 工程概况胶济铁路 Ky140+ 742?3处潍河右线大桥,孔跨为 9- 31?7m钢筋混凝土梁(低高度 ), 桥全长 306m。在 T 型梁体翼缘板、腹板上出现了 0?05 1?5mm
2、不等的横向、纵向裂缝, 且该裂缝上下及横向贯穿,裂缝出现在梁 L /4 L /3以及跨中位置,底板基本贯通并延伸至腹板及腹板根部位置,在经过设计单位及质量监督总站检测,确认在维修加固的情况还可以继续使用,因此对本桥 9孔梁体进行裂缝修补加固处理。修补裂缝长度 3000m,粘贴碳纤维布 6000m2, 粘贴钢板200m2。2? 加固处理原则及措施2?1? 纵向裂缝( 1) 对于 ? 0?2mm 的纵向或斜向裂缝, 将第 ( 2)条处理措施中的玻璃纤维布改为贴碳纤维布, 其他一致。( 4) 粘贴纤维布后在外涂刷结构胶防止老化,并对纤维布后装饰颜色与原桥颜色尽量一致。2?2? 横向裂缝( 1) 对于
3、非跨中的裂缝。考虑到影响结构受力因素,采用 必可法 # 注浆后,底板在裂缝垂直方向粘贴两层碳纤维布,碳纤维布长度沿裂缝两侧各 2m、宽度 0?5m、净间距约 0?8m、条状排列; 腹板沿裂缝 45 角粘贴两层碳纤维布,延伸至根部。纤维布外侧涂刷一层结构胶防老化, 并作装饰处理,保证装饰颜色与桥混凝土颜色一致。8? ? 工 程 科 技? ? ? ? ?2008年第 2期( 2) 对跨中部裂缝。 必可法# 注浆后,底板凿除部分混凝土, 采用 注入法 # 垂直裂缝在混凝土表面粘贴一层 8mm厚 16Mn钢板补强,钢板长度沿裂缝两侧至截面变化点处退回 1m、宽 度 0?5m、净间距 0?75 0?8m
4、、条状排列,钢板粘贴完毕后与混凝土平齐; 腹板沿裂缝 45 角粘贴两层碳纤维布, 延伸至根部。在纤维布、钢板表面涂刷结构胶并作装饰处理, 保证装饰颜色与桥混凝土颜色一致。3? 裂缝处理工艺3?1? 表面封闭裂缝处治工艺裂缝采用 BL- GROUT胶进行表面密封,该胶由改性环氧树脂和固化剂组成,主要考虑封闭 裂缝整治耐久性及抗紫外线要求。对缝宽小于 0?1mm 的裂缝采用微细裂缝胶涂刷一次, 再采用改性环氧树脂胶泥封缝, 其胶泥厚度不小于 0?1mm,宽度不小于 25mm。其施工基本流程为:混凝土表面处治 (干净、干燥 ),微细裂缝胶涂刷浸润,环氧树脂胶泥封缝, 涂刷微细裂缝胶,检 查封缝质量。
5、3?2? 必可法# 注浆施工工艺( 1) 检查裂缝。对裂缝逐段进行检查, 确定施工范围划好线,并检查裂缝是否发展、遗漏, 报请现场监理工 程师及业主核实认可。( 2) 裂缝表面处理。用砂轮机、钢丝刷沿裂缝走向宽约 3 5c m 范围打磨混凝土表面, 清除水泥浮尘、砂粒及疏松的混凝土块,如有油要用丙酮擦净, 如果潮湿 (如雨季 ) 则要用喷灯或吹风吹干。 ( 3) 粘贴注入座。将封闭胶抹少许在注入座底面四周,将注入孔正对裂缝中心稍加力按压,使其从底面的四个小孔中挤出, 注意不要堵塞注入孔及裂缝。根据裂缝的宽度和深度, 沿裂缝走向按 10 15c m 间 距布置注入座,包括分岔裂缝。( 4) 裂缝
6、封闭。采用封闭胶沿裂缝走向密封 3 5cm 宽范围, 要求涂抹层厚度 1?5mm,应尽量一次完成,避免反复涂抹。封闭材料的固化, 经 10 24小时,其自行硬化。 ( 5) 注入灌注胶。将注入器安装在注入座上, 用压力类工具注入微细缝灌浆胶。如注入器膨胀后很快收缩,说明缝内空间大,还需补灌; 当橡胶管膨胀充满限制时停止注入。 用丙酮清洗注入工具。注入材料的固化养护: 一般经 10 24小时可自行硬化。硬化后敲掉注入座。检查灌浆效果:采用渗水试验和超声波、钻芯取样对比检测。必可法 # 施工前取局部区域 (或相关试件 ) 进行样板段灌浆。 3?3? 粘贴碳纤维布施工工艺( 1) 混凝土基底处理、清
7、洗。对已采用 必可法# 处治或缺陷治理的混凝土构件进行检查、控制放样,对其表面的劣化 层(灰浆、油污、松散的砂粒、风化层等 ) 要用砂轮机清除、打磨平整至结构层新面;基面的错位与凸出部分(混凝土交接部位、模板的段差等 ) 要磨平,修复后的段差要尽量平顺,对需要进行 U形粘贴部位的棱角打磨成半径不小于 20mm的圆角。9桥梁梁体开裂裂缝加固处理先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去, 用吹风机或吸尘器将构件表面清理干净, 丙酮擦拭处理。用丙酮或无水酒精擦拭表面或用清水清洗并使其充分干燥。 ( 2) 涂底层树脂。把底层树脂的主剂和固化剂按规定比例进行混合,并用搅拌器充分搅拌均匀。一次调和量以在规定时间内使用
8、完为准。调好的底胶要在规定的时间内用完。 用干净干燥的滚筒刷将底层树脂均匀地涂刷于处治构件表面上,注意直横均匀涂抹, 自然风干。底胶硬化后, 在表面若还有凸起部分要用磨光机或砂纸打光。待底胶指触干燥后 (因气温条件不同, 一般在 3小时到一天之间 ), 若表面有突起部分,要 用砂子磨光, 方可进行下道工序。( 3) 粘贴面的残缺修补。混凝土表面凹下部位应使用修补胶找平,有段差和转角部位要用修补胶抹成平滑的曲面。构 件表面进行找平处理后,其表面仍存在的凹凸糙纹,可用砂纸打磨平整。待找平胶指触干燥后,进行下道工序。( 4) 贴碳纤维布。基层的控制放样, 在待粘贴面上划出各层起终点位置;依设计尺寸现
9、场裁剪碳纤维布, 分段 粘贴的方式。应根据现场施工经验和作业空间确定下料长度, 粘贴两层区域采用设计尺寸整段整幅下料。碳纤维布严禁弯折,粘贴碳纤维布时,应依设计位置由上而下,由左至右有秩序地粘贴。若需要进行接长时,接头的长度应根据实际情况而定,纤维长方向上接头搭接长度应为 15cm; 搭接部位应避开构件应力最大区段,并做好标志,确保碳纤维布之间的搭接长度 %150mm, 且搭接端部应平整无翘曲; 多层搭接的各层接口位置不应在同一截面, 每层接口位置的净距宜大于 200mm。 把粘贴碳纤维布浸润胶的主剂和固化剂按规定比例进行混合, 并用搅拌器充分搅拌均匀。一次调和量以在规定时间内使用完为准。贴片
10、前用干净干燥的滚筒将浸渍树脂均匀地涂刷于构件表面上,将碳纤维布贴上。贴片时用专用工具沿碳纤维方向在碳纤维布上滚压多次, 滚压时不得损伤碳纤维布。以滚筒 压挤贴片,使碳纤维布与浸渍树脂充分结合,同时以压板去除气泡。尽量使碳纤维布与浸渍树脂之间没有残留空气,避免出现空鼓,使浸渍树脂充分浸入到碳纤维布中。空鼓检查。有空鼓的位置可以采用注入浸渍树脂法 (在碳纤维片上打开 2个以上的孔,使 用注射器注入粘结树脂或低粘度型树脂 )、割刀切入填充树脂修补法 (沿纤维方向切入 2- 3刀,用橡胶刮板、毛刷沾上适量树脂, 填进割开的缝内 ) 或补丁修补法(当贴片完全固化后,且无法用割刀切开或注入树脂时,或出现褶
11、皱或松弛时, 应采用此方法割去不良部分,重新粘贴碳纤维片 ) 进行处理。 第一层碳纤维片材粘贴结束, 待指触干燥后应立即将浸渍树脂均匀地涂刷于构件表面上,进行第二层碳纤维片材的粘贴。重复上述步骤。贴片后 30分钟左右, 底层粘浸胶充分渗透后刮涂面层胶, 用专用工具往复碾压消除可能出现的浮起和错动。最后再粘贴单层压条加固粘贴效果。 ( 5) 养护。在每道工序之后和树脂固化之前, 应防止施工用水或雨水的影响。粘贴碳纤维需在常温下自然养护 24小时以达到初期固化, 并保证固化期间不受干扰。10? ? 工 程 科 技? ? ? ? ?2008年第 2期粘贴碳纤维后对于箱梁部位施工应注意工作平台拼、卸撞
12、伤, 必要时应做特殊处理。碳纤维布粘贴后达到设计强度所需要的自然养护时间大约为: 平均气温 20 再利用灌注胶、密封胶的强力粘结性能和填充性能, 即多点压注粘接材料, 使之填充入钢板与混凝土表面的缝隙中,以达到粘钢与原构件紧密结合的目的,该方法的最大优点是粘结面能达到 95 %以上。它具有适用范围广、施工方便、工期短、质量可靠和比较经济的特点。 3?4?1? 粘贴钢板工艺流程及技术保证措施密封空腔灌注法 # 工艺流程是: 梁面混凝土基面处理、钻孔 钢板定位安装、调整间隙 安排气管、注入孔、钢板周边封闭 封闭胶固化 灌注结构胶、养护 空鼓检测、验收 5mm砂浆保护层。 ( 1) 施工准备。首先根
13、据设计加固方案和加固部位, 确定钢板下料尺寸。其次,放样时大致以裂缝轴线为准确定裂缝两边的控制线,宜先用钢筋探测仪在粘钢钻孔部位进行探测, 避开钢铰线波纹管、钢筋位置,螺栓锚固孔间距一般按 2 3孔 /m 成梅花型布置,但宜结合钢板下料、焊缝位置综合考 虑。钻孔、清孔; 钻孔若遇筋, 则该孔可用环氧胶泥填实。钢板钻孔加工时, 根据梁面布孔成形大样图钻孔,注入孔间距一般按 2 3孔 /m 成梅花型插入布置。在钢板上钻膨胀螺栓孔(直径 16mm) 和注入孔(直径 10mm ),应标明编号、布孔方 向。( 2) 表面处理。对拟粘钢的梁面采用角磨机对混凝土表层进行打磨, 彻底清除碳化层及浮浆层, 直至
14、暴露出结构层新面, 其厚度不小于 16mm, 用无油压缩空气吹净粉尘, 待完全干燥后,用脱脂棉沾丙酮 擦拭表面即可。依照方案设计尺寸结合实际结构尺寸, 确定施工范围、划好施工控制线。对拟粘钢基面进行找平处理,其平整度 3mm /m。 裁切钢板,对钢板进行除锈和粗糙处理,如钢板未生锈或轻微锈蚀,可用喷砂砂布或平砂轮打磨至露出金属光泽, 越粗糙越好,再沿与钢板受力方向垂直地打磨粗纹路,并将纹路中的铁粉尘清洗干净, 其后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净,除去灰尘、油污。在钢板贴合面上每个螺栓孔周围用 BL- GROUT型胶粘贴厚 2 3mm 小铁丝或金属垫圈,用 于控制灌注胶层厚度和保证紧固螺栓时钢板不变形。
15、( 3) 锚固螺栓、钢板安装。由于膨胀螺栓可起悬挂钢板的作用,抵抗钢板与混凝土交接面处的径向正应力和切向剪应力 的复合作用, 提高钢板的锚固能力,钢板与梁间力的传递是通过固化 BL- GROUT 型粘结材料与梁表面、钢板粘贴面三者实现的。因此,施工时应特别注意相关工序的质量。综合考虑构件荷载横向分布情况和耐久性要求,采用锚固膨胀螺栓;在梁面上将钢板定位在各螺栓上, 拧紧螺母固11桥梁梁体开裂裂缝加固处理定。( 4) 钢板焊接。 凡梁面加固钢板的连接,采用满焊对接焊缝。宜对称点焊再焊接, 避免角钢变形,确保粘接面整体均匀受力, 焊接必须符合要求, 不允许有虚焊。( 5) 注入座、排气孔安装。 在
16、钢板的两条待封闭长边间隔约 50c m,梅花形布置,空腔内插入长约 8cm,内径 7mm的软塑料管作为排气管,钢板的四角处也应设排气管,其外露长度约 5cm。( 6) 空腔封闭。在注入座、钢板周边、螺栓与钢板间间隙处, 用抹刀抹封边胶,密封要认真仔细,杜绝气 泡, 砂眼等缺陷。( 7) 灌注粘结材料。当与梁面粘钢的所有附属工作完成,密封材料固化后(约需 10 24小时 ),采用专用注入 工具,由位置底处到高处逐一注入 BL- GROUT型胶, 注入压力要求大于 0?1 MPa 。一边注入一边用橡皮锤敲击钢板, 由声音判断是否注满。最后一个排气管要在维持注入压力的情况下封堵,以防胶层出现空洞。( 8) 养生。 BL- GROUT 型胶自然养生约 24小时后, 方可进行后一工序施工。( 9) 防护处理。粘钢完成后, 在钢板表面外挂钢板网, 用 1(1水泥砂浆抹面封闭, 厚为 5mm。3?4?2? 工程质量及验收 钢板粘接、碳纤维布粘贴及 必可法 # 注浆效果:)混凝土结构加固技术规范 CECS 25(90或 )碳纤维片材加固
