混凝土橋梁病害快速修補(bǔ)與加固

1、中國鐵道科學(xué)研究院技術(shù)資料混凝土橋梁病害快速修補(bǔ)和加固隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，既有混凝土橋梁的疲勞損傷也在加速?；炷亮旱牟『Πɑ炷亮褤p、混凝土梁漏水、墩臺(tái)腐蝕松動(dòng)、墩臺(tái)不穩(wěn)定、墩臺(tái)淺基等。針對(duì)上述問題，中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所的技術(shù)人員，經(jīng)過十幾年的努力，取得了一系列科研成果，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的效果。1混凝土裂縫修補(bǔ)混凝土裂縫是最常見的工程病害，但大部分裂縫都可以通過修補(bǔ)使混凝土結(jié)構(gòu)物恢復(fù)原有功能。壓力注漿法、開槽填補(bǔ)法和涂膜封閉法雖然都是常用的修補(bǔ)混凝土裂縫的方法，但是，鐵道科學(xué)研究院研制成的修補(bǔ)新材料如ZV型混凝土修補(bǔ)膠、TK型注縫膠、TJ型混凝土快速修補(bǔ)劑等

2、，使裂縫修補(bǔ)的效果更好，工藝更簡(jiǎn)單，費(fèi)用更省。這些新材料、新機(jī)具和修補(bǔ)方法已于1994年通過技術(shù)鑒定。1992年以來對(duì)數(shù)千孔各類混凝土裂損梁（墩）和大量縱裂接觸網(wǎng)支柱進(jìn)行了修補(bǔ)，效果非常好。經(jīng)過近10年的現(xiàn)場(chǎng)考驗(yàn)，證明耐久性令人滿意，目前這幾種方法已經(jīng)在數(shù)百個(gè)鐵路工務(wù)維修部門和建筑部門得到提廣應(yīng)用。三種修補(bǔ)方法可以單獨(dú)使用，也可以同時(shí)使用。例如裂損橋梁的修補(bǔ)，先將大于0.2mm的裂縫用注漿法修補(bǔ)，然后將全部混凝土外表面涂膜處理，復(fù)蓋所有的細(xì)小裂縫。而對(duì)于路面和墩臺(tái)的粗大裂縫用開槽填補(bǔ)法為宜；濱海的混凝土橋梁，為了防止鋼筋銹蝕，防止混凝土受到有害離子的腐蝕，可以單獨(dú)采用涂膜防水處理。1.1低壓注

3、漿法1.1.1適用范圍適用于寬度為0.23mm的混凝土裂縫修補(bǔ)。1.1.2材料和機(jī)具TK型注縫膠TK型注縫膠系改性環(huán)氧樹脂注漿材料，其基本性能如下：注縫漿液初始粘度4080MPa.s，硬化后抗壓強(qiáng)度4060MPa，抗拉強(qiáng)度1520MPa，與混凝土的抗拉粘結(jié)強(qiáng)度34MPa，彈性模量3.5103MPa。雙組份包裝，甲液為主劑，乙液為硬化劑。按甲:乙2:1的重量比混合均勻即為注縫漿液。TZ型封縫膠和封縫粉：按一定比例可配制粘咀用漿和封縫用漿用于粘貼注漿咀和封閉裂縫。表1為粘咀用漿和封縫用漿參考配比：粘咀用漿和封縫用漿參考配比（重量比）表1粘咀用漿封縫膠:封縫粉1:1.52.5封縫用漿封縫膠:封縫粉1

4、:11.5T型彈力補(bǔ)縫器：低壓注漿修補(bǔ)裂縫的專用器具。TQ型注漿咀1.1.3修補(bǔ)工藝低壓注漿法修補(bǔ)混凝土裂縫的工序如下：裂縫清理粘貼注漿咀和封閉裂縫試漏配制注漿液壓力注漿二次注漿清理表面。1.1.3.1裂縫清理：縫中如被泥土粉塵堵塞，可用小型工業(yè)吸塵器吸出。沿裂縫兩邊約5cm的混凝土表面要用濕布擦去塵土，但要注意縫中不得進(jìn)水。1.1.3.2粘貼注漿咀和封閉裂縫：TQ型注漿咀宜用粘咀用漿騎縫粘貼，注漿咀的間距與裂縫寬度有關(guān)，其間距參考表2。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，具體作法如下。首先，在預(yù)計(jì)要貼咀的裂縫位置貼上醫(yī)用白膠布，再用窄毛制將封縫用漿沿裂縫來回涂刷，使裂縫封閉。大約10分鐘后，揭去膠布條，露出小

5、縫。然后，用粘咀用漿將注漿咀在預(yù)留的小縫處騎縫粘上，整個(gè)底座都要用粘咀用漿包嚴(yán)，固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用封縫用漿補(bǔ)上，以免注漿時(shí)漏漿。注漿咀間距參考表 表2裂縫寬度(mm)0.20.30.30.50.5113注漿咀間距(cm)102020303040401.1.3.3試漏：試漏要逐條裂縫進(jìn)行。每條連通的裂縫，先將注漿咀用鋁鉚釘堵上，留一個(gè)咀用補(bǔ)縫器壓氣，在封閉的裂縫上涂肥皂水進(jìn)行試漏。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的操作者，也可不必試漏。1.1.3.4配制注漿液：注漿操作一般在粘咀的第二天進(jìn)行，氣溫在30以上時(shí)，半天時(shí)間就可注漿。注漿前先配注漿液，在塑料杯中分別倒入TK型注縫膠甲液和乙液，按重量比甲液:乙

6、液2:1混合均勻備用。1.1.3.5注漿：用補(bǔ)縫器吸取注漿液，插入注漿咀，用手推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過注漿咀壓入裂縫，當(dāng)相鄰的咀中流出漿液時(shí)，就可以拔出補(bǔ)縫器，堵上鋁鉚釘，將補(bǔ)縫器移到相鄰注漿咀重復(fù)注漿。垂直縫，一般由下往上注漿，水平縫，從一端向另一端逐個(gè)注漿。如果裂縫較細(xì)時(shí)，可以使用補(bǔ)縫器上的彈力裝置對(duì)注漿液自動(dòng)加壓，此時(shí)，一個(gè)人可以同時(shí)照看若干個(gè)補(bǔ)縫器。1.1.3.6二次注漿：為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時(shí)，可以對(duì)每個(gè)注漿咀再次補(bǔ)漿。1.1.3.7檢查：注縫膠的強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫度有很大關(guān)系，一般情況（2025）1天后開始固化，1個(gè)月后達(dá)到要求強(qiáng)度。檢查注縫質(zhì)量可以用小型空心鉆機(jī)，跨縫

7、鉆取芯樣，進(jìn)行檢查。1.2涂膜封閉法1.2.1適用范圍在混凝土表面涂刷防水涂膜以封閉微細(xì)裂縫的修補(bǔ)方法稱涂膜封閉法，適用于寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫的修補(bǔ)，也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理，以及防止混凝土保護(hù)層的碳化和有害離子對(duì)混凝土的腐蝕。1.2.2材料和機(jī)具材料：ZV型混凝土修補(bǔ)膠，ZB型罩面膠，修補(bǔ)粉料或水泥。ZV型混凝土修補(bǔ)膠：是以高分子共聚物為基本原料，摻加適量改性劑、有機(jī)助劑配制成的水乳狀產(chǎn)品，無毒、不燃、無腐蝕性，其PH值為66.5，粘度200500厘泊。ZV型混凝土修補(bǔ)膠對(duì)混凝土、磚、石、金屬、織物有很強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，它可以直接摻入水泥砂漿和混凝土中，配制成聚合物砂漿和聚合

8、物混凝土，大大增加粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉抗折強(qiáng)度，提高抗?jié)B性能，也可以摻入水泥漿中配制薄層涂料和界面處理漿。用ZV型混凝土修補(bǔ)膠涂膜的混凝土面層不但防水好，能更有效的保護(hù)鋼筋混凝土不受侵蝕，而且能更好的美化混凝土橋梁的外表面，產(chǎn)生很好的視覺效果。ZB型罩面膠：由高分子共聚物乳液和混合助劑配制而成的水乳液，涂刷在涂膜表面，可提高涂膜的硬度、光澤性、耐久性和耐水性。機(jī)具：鋼絲刷、羊毛輥具、油漆刷等手工工具，也可用噴漿機(jī)。1.2.3操作方法1.2.3.1清掃：混凝土表層的浮漿和起砂層要用砂輪打磨機(jī)磨去，并清掃或沖洗干凈。1.2.3.2刮膩?zhàn)樱夯炷帘砻媪芽p、氣孔和缺陷應(yīng)用膩?zhàn)犹畛溲a(bǔ)平，待干后用砂布磨平。膩?zhàn)?/p>

9、配方如下：ZV型混凝土修補(bǔ)膠:粉料1:1.82.0。1.2.3.3涂刷底層涂料：配方如下：ZV型混凝土修補(bǔ)膠:粉料=1:0.70.8可用羊毛輥?zhàn)虞佂?，也可用刷涂，或者邊輥邊刷，涂?遍。涂料在使用前要通過鐵窗紗過濾，除去雜質(zhì)和團(tuán)塊。1.2.3.4涂刷主層涂料：主層涂料配方如下：ZV型混凝土修補(bǔ)膠:粉料=1:0.81采用刷涂和輥涂方法涂刷3遍，每遍涂刷都要等上遍涂料指干后再涂，另外，兩次涂刷方向最好是互相垂直。1.2.3.5涂罩面層：在主層涂料干后，在外罩涂12層ZB型罩面膠。1.2.4聚合物水泥涂膜性能（見表3）聚合物水泥涂膜性能表3序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目GB977988規(guī)定結(jié)果1涂料低溫穩(wěn)定性不結(jié)塊、

10、無分離、不凝聚合格2初期干燥抗裂性不出現(xiàn)裂紋合格3與混凝土抗拉粘結(jié)強(qiáng)度（MPa）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)0.492.4浸水后0.492.24透水性小于2.0ml0.2ml5耐堿性飽和Ca(OH)2溶液合格6耐候性日光型碳弧燈250h無變化500h無變化7耐冷熱循環(huán)性不剝落、不起泡、無裂紋合格8耐沖擊性500克鋼球,落差300mm，3次合格1.3開槽填補(bǔ)法開槽填補(bǔ)法是指沿混凝土裂縫開鑿成槽，用聚合物快硬修補(bǔ)砂漿、聚合物水泥砂漿或聚合物混凝土將其填補(bǔ)的方法稱為開槽填補(bǔ)法，該方法適用于結(jié)構(gòu)允許開槽且寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如橋梁墩臺(tái)或路面混凝土的裂縫。其具體性能與使用方法見聚合物快硬修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)破損混凝土。2聚合

11、物快硬修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)破損混凝土隨著時(shí)間的推移，混凝土橋梁由于受到荷載環(huán)境等諸多因素的影響，不但出現(xiàn)裂縫，也會(huì)出現(xiàn)混凝土剝落露筋現(xiàn)象，這些破損如果及時(shí)加以修補(bǔ)，可以基本上恢復(fù)混凝土橋梁的原有功能，防止混凝土病害的進(jìn)一步擴(kuò)展。我們研制的聚合物快硬修補(bǔ)砂漿具有很高的強(qiáng)度和很好的粘結(jié)性，能夠在不影響及盡可能少影響行車的情況下對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行修補(bǔ)，起到很好的效果。2.1材料和機(jī)具材料有：ZV型混凝土修補(bǔ)膠，TJ型混凝土快速修補(bǔ)劑。TJ型混凝土快速修補(bǔ)劑由水硬性材料添加適量的無機(jī)鹽和有機(jī)助劑配制而成，它具有凝結(jié)時(shí)間快、早期強(qiáng)度高、微膨脹、耐磨性能好、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)，特別適合破損面積不大的混凝土的修補(bǔ)。其

12、適應(yīng)范圍為：公路和城市道路混凝土路面破損的快速修補(bǔ)；機(jī)場(chǎng)跑道混凝土的快速修補(bǔ)；不停車情況下既有混凝土梁、墩臺(tái)破損的快速修補(bǔ)；混凝土涵洞破損的修補(bǔ)；也適用于較大混凝土裂縫的開槽修補(bǔ)；其它混凝土病害的修補(bǔ)。機(jī)具有：一般的手工工具，包括鋼鑿子、鐵棰、扁鏟，有條件時(shí)可用電動(dòng)鑿石機(jī)具；還有鐵鍋、拌和鏟、小盤稱、油漆刷、抹刀及盛器等。2.2操作方法聚合物快硬修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)破損混凝土的的具體方法如下：清理破損混凝土涂刷界面處理漿壓抹聚合物快硬修補(bǔ)砂漿養(yǎng)護(hù)。2.2.1清理破損混凝土：清理混凝土破損面，松動(dòng)的混凝土應(yīng)剔除，做到要修補(bǔ)的混凝土表面無粉塵、無污物。如是開槽修補(bǔ)混凝土裂縫，應(yīng)用鋼鑿子和扁鏟沿裂縫開槽，槽

13、寬和深約35cm，呈U型，路面的裂縫可用切縫機(jī)開槽。槽內(nèi)的碎屑和粉塵要清除干凈。2.2.2涂刷界面處理漿：用刷子在要修補(bǔ)的混凝土表面或槽的底部和四周均勻涂刷一層界面處理漿，界面處理漿按ZV型混凝土修補(bǔ)膠與TJ型混凝土快速修補(bǔ)劑為0.5：1的重量比調(diào)勻即可。2.2.3壓抹聚合物快硬修補(bǔ)砂漿：在界面處理漿尚未硬化前，將拌制好的聚合物快硬修補(bǔ)砂漿用抹刀壓入槽中，壓實(shí)抹平。聚合物快硬修補(bǔ)砂漿按如下方式配制：把TJ型混凝土快速修補(bǔ)劑倒入攪拌鍋，加入其重量10的ZV型混凝土修補(bǔ)膠及8左右的水，拌合均勻后，將其壓抹在要修補(bǔ)的混凝土處。每次壓抹12公分，直至到要修補(bǔ)的厚度，然后抹平表面。這個(gè)過程最好在界面處理

14、增強(qiáng)漿未干之前（一般在20分鐘之內(nèi)）進(jìn)行。2.2.4養(yǎng)護(hù)：在修補(bǔ)完后，應(yīng)及時(shí)加以養(yǎng)護(hù)。一般在修補(bǔ)半小時(shí)后就要灑水或在修補(bǔ)面上加一層塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，橋面快速搶修時(shí)一般3小時(shí)左右就可以開放交通。2.2.5技術(shù)性能：（20）可操作時(shí)間：10分鐘左右；抗壓強(qiáng)度：1小時(shí)大于10MPa 3小時(shí)大于20 MPa3天大于40 MPa； 28天大于60 MPa；表4為不同情況下的用聚合物快硬修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)后的新舊界面粘結(jié)強(qiáng)度。聚合物快硬修補(bǔ)砂漿與舊混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度表4編號(hào)試件情況界面抗折粘結(jié)強(qiáng)度（MPa）舊界面界面處理4h6h8h1d2d3d1斷面不涂0.300.551.652.602斷面涂2.053.15

15、4.055.506.656.95實(shí)踐證明：用聚合物快硬修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)的混凝土破損面不但有很高的抗壓強(qiáng)度，而且有很好的粘結(jié)強(qiáng)度。在有正常汽車行駛的橋梁上也能完成修補(bǔ)作業(yè)。如果是橋面維修，也只要幾個(gè)小時(shí)的單幅斷道維修。另外，在沒有特別快速修補(bǔ)要求時(shí)，可以采用ZV型混凝土修補(bǔ)膠與普通水泥（或者修補(bǔ)粉料）及中砂配制成聚合物修補(bǔ)砂漿來修補(bǔ)破損的混凝土，也能達(dá)到不錯(cuò)的效果。其操作方法同聚合物快硬修補(bǔ)砂漿類似。3混凝土橋面的快速修補(bǔ)隨著我國鐵路和公路交通的飛速發(fā)展，混凝土橋面的破損也越來越嚴(yán)重，為了修補(bǔ)工作盡量少影響交通，修補(bǔ)材料必須早強(qiáng)快硬和使用方便。我院研制的摻加CNL型特快硬混凝土促硬劑的特快硬混凝土，

16、4小時(shí)抗壓強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上，可操作時(shí)間達(dá)30分鐘。完全滿足快速搶修的要求，在搶修過程中做到盡量少的減少斷道影響行車，如北京二、三環(huán)混凝土路橋面的搶修，采用該種方法后，可以做到在夜間施工白天照常行車（晚上十二點(diǎn)左右斷一幅道路，早上六點(diǎn)之前開通交通，把交通損失和社會(huì)影響降低到最?。盏椒浅：玫男Ч?。該技術(shù)1992年通過技術(shù)鑒定，目前已在鐵路、公路、市政等多方面得到應(yīng)用，如北京市二、三環(huán)混凝土路橋面的搶修改造，廣佛高速公路搶修，哈阿高等級(jí)公路搶修，均收到很好的效果，受到廣泛好評(píng)。3.1快速修補(bǔ)用新材料CNL型特快硬混凝土促硬劑、快硬硫鋁酸鹽水泥或快硬鐵鋁酸鹽水泥、ZV型混凝土修補(bǔ)膠。CNL型

17、特快硬混凝土促硬劑：配制特快硬混凝土的專用外加劑，它必須與快硬硫鋁酸鹽水泥或鐵鋁酸鹽水泥配合使用，配制的特快硬混凝土，4小時(shí)抗壓強(qiáng)度大于20MPa，抗折強(qiáng)度大于3MPa，同時(shí)具有30分鐘可操作時(shí)間。針對(duì)不同的施工溫度，CNL型促硬劑有1、2、3三種型號(hào)，分液劑和粉劑，性能完全一樣。其主要用途有：混凝土結(jié)構(gòu)物的搶修或冬季快速施工；橋面混凝土的快速修補(bǔ)（可采用鋼纖維混凝土）；機(jī)場(chǎng)跑道混凝土的快速修補(bǔ)（修補(bǔ)4小時(shí)就可開通跑道）；公路和城市道路混凝土路面的快速修補(bǔ)（夜間修補(bǔ)不影響第二天行車）；其他需要快速搶修的混凝土工程。3.2修補(bǔ)方法3.2.1開槽：采用切槽機(jī)在破損的混凝土橋面外圍切出方塊，切縫深度

18、不少于10cm，然后用鑿巖機(jī)將方塊內(nèi)混凝土擊碎，清理干凈。在伸縮縫位置修補(bǔ)時(shí)，須重新做好伸縮縫，施工時(shí)可用1.52.0cm苯板預(yù)留伸縮縫。3.2.2涂刷界面處理漿：在灌混凝土前，用ZV型混凝土修補(bǔ)膠配制的界面處理漿涂刷在槽的底部和四周。界面處理漿的配方按下式重量比配制：ZV型混凝土修補(bǔ)膠：快硬硫鋁酸鹽水泥1：13.2.3按不同的強(qiáng)度等級(jí)配制特快硬混凝土。其方法與配制普通混凝土配合比方法一樣。但要注意，粉狀促硬劑要先溶化在拌合水中加入，液狀促硬劑可直接加入拌合水中。為了避免操作時(shí)間不夠，最好在砂、石和水泥預(yù)拌均勻后再加入摻有CNL型特快硬混凝土促硬劑的拌合水。3.2.4灌注混凝土：修補(bǔ)用特快硬混

19、凝土宜用人工拌合，平板振搗器搗實(shí)，必須及時(shí)抹面。由于硬化很快，1小時(shí)后就要澆水養(yǎng)護(hù)。3.2.5由于橋面受震動(dòng)較大，當(dāng)需要增加混凝土的抗裂性時(shí)，特快硬混凝土應(yīng)該摻入適量鋼纖維，鋼纖維混凝土中鋼纖維摻量為每立方混凝土80100公斤，混凝土含砂率要提高到0.400.45，同時(shí)必須摻加減水劑。3.3.特快硬混凝土性能表5為特快硬混凝土的性能，試驗(yàn)采用525快硬硫鋁酸鹽水泥，水灰比為0.45，摻入水泥重6的CNL2型促硬劑（水劑），試驗(yàn)溫度為20。特快硬混凝土的性能表5抗壓強(qiáng)度（MPa）坍落度及損失（cm）3h4h8h1d3d初始30分鐘后12.423.536.043.146.42.51.64橋梁加固的

20、鋼筋快速錨固（植筋）隨著橋梁病害的增多，為了不影響到這些橋梁的正常應(yīng)用，對(duì)這些橋梁進(jìn)行加固改造就成為必然。其中對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行加固的引用較多的技術(shù)就有一項(xiàng)是錨固鋼筋（植筋），鐵科院研制出的ZM型早強(qiáng)錨固包就是針對(duì)此而研制的。4.1ZM型早強(qiáng)錨固包簡(jiǎn)介ZM型早強(qiáng)錨固包符合鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TBT20932002吸水式錨固包技術(shù)條件的各項(xiàng)技術(shù)要求，該錨固包由快硬膨脹材料加工而成，并用特制紙包裝成圓柱形小包。錨桿工程采用錨固包，可取消注漿泵，施工簡(jiǎn)便，錨固快速可靠，一小時(shí)左右即可承載。XZM型早強(qiáng)錨固包是在ZM型早強(qiáng)錨固包的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，在包裝和性能上都有所加強(qiáng)。ZM型早強(qiáng)錨固包共有25號(hào)、30號(hào)、35號(hào)三個(gè)規(guī)格。其主要用途除在橋梁加固外，還可用在隧道、礦山井巷、水工隧洞等工程的錨桿快速支護(hù)；房屋維修、抗震加固、設(shè)備安裝、文物保護(hù)等工程；要求錨桿在一、二個(gè)小時(shí)即發(fā)揮支護(hù)作用的軟弱圍巖施工，搶修和快速施工等