壁可法在桥墩裂缝处理中的应用

2014-07-05李新

交通运输研究 2014年8期

关键词：墩柱粘贴碳纤维

李新

（新疆公路工程咨询公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

工程实践表明，裂缝是钢筋混凝土桥梁及圬工桥梁中普遍存在的缺陷或主要病害。裂缝产生原因主要有两种：由于桥梁结构的强度不足，在外部荷载作用下产生的裂缝；由于施工质量不好而形成的裂缝[1]。

在新疆维吾尔自治区省道318线K357+749别斯特力克河桥的加固工程中，发现1#墩墩柱出现横向裂缝，缝长2m，缝宽为1.0～1.6mm，缝深31～59mm。结合实际情况，采用壁可法封闭裂缝后粘贴碳纤维布加固处理。

1 技术要求

鉴于该桥墩裂缝较多，导致桥墩承载力下降，所以加固重点应是的首道工序即裂缝处理。裂缝处理采用“壁可法”，裂缝灌注采用专用胶灌注封闭；裂缝较大时，可适当凿宽后用环氧树脂进行修补。对该工程的碳纤维布以及底胶等均严格按照要求采用[2]。结合该工程实践，笔者总结出本工程在裂缝处理上所选用材料的质量要求标准，见表1～表3。

表1 桥梁加固用纤维复合材料主要力学性能指标

表2 碳纤维浸粘贴用胶黏剂安全性能指标

表3 底胶及修补胶的安全性能指标

2 裂缝处理技术

根据现场调查，墩柱裂缝宽度已超过《公路桥涵养护规范》（JTG H11—2004）中相应部位的混凝土裂缝限值。针对该工程混凝土裂缝情况，对裂缝采用环氧灌浆法进行修补。首先对表面进行处理，该工程采用砂轮机、钢丝刷打磨混凝土表面，要求打磨沿裂缝走向宽约5cm的范围，清除水泥翻沫、灰尘及疏松的混凝土块和砂粒，油污要用布蘸稀料擦净，如果潮湿要用喷灯吹干[3]。将注入孔对正裂缝中心稍加力按压，使其从底面的4个小孔中挤出，注意不要堵塞注入孔，粘好后避免错动注入座。混凝土基底状况不好时可适当扩展座周围的黏结面积并对座进行包覆。根据裂缝的宽度和深度，沿缝的走向按30～40cm间距布置，裂缝分岔处应有注入座。然后再进行密封裂缝处理，主要是采用101封口胶沿裂缝走向密封5cm宽的范围，要求封口胶的厚度不小于1.5mm，尽量一次完成，避免反复涂抹。然后再对密封材料进行固化处理，使其自行硬化，一般情况下需4～10h。将注入器的连接端牢固地安装在注入座上，安装时不要用力过猛，以免损坏座的颈部。将BL—GROUT的主剂和硬化剂混合搅拌均匀，用黄油枪或其他小型泵类工具通过过滤头连接注入器的注入端，开始注入，当橡胶管膨胀充满限制套时停止注入。如注入器膨胀后收缩较快，说明该处裂缝深，缝内空间大，要补灌。对注入材料进行固化处理，使注入材料自行固化，固化时间通常为10～24h，但笔者建议，可以通过用手捏注入管随时了解固化情况。固化后敲掉注入器和注入座，如有必要，用砂轮机把密封胶打磨平整。裂缝处理见图1、图2。

图1 用SZ—GT518裂缝灌注胶树脂涂抹裂缝示意图

图2 桥梁裂缝灌注示意图

3 墩柱碳纤维加固

采用碳纤维布对墩柱底部2m范围进行加固。碳纤维布加固施工必须由具有加固专业资质的施工单位进行。笔者总结出本次粘贴碳纤维布加固墩柱施工工艺如下：首先通过采用砂轮机对墩柱混凝土劣化层进行清除和打磨，从而有效地确保了混凝土面光洁，打磨后清理表面浮土；然后涂刷底胶，待底胶硬化后对不平处磨平，平整度应达到5mm/m；气温低于5°C时不能施工。湿度大于85%时底层胶涂不均匀，应采取换气措施，降低湿度；同时构件表面有露水也不能施工，待构件干燥后方可施工。一般情况确认构件表面水分达到10%以下施工为宜。可用透明胶试粘构件表面，然后配制底层胶，应严格按照配方全部搅拌均匀，采用毛刷均匀涂在拟加固混凝土表面。一般应涂两道，应保证使底层胶在拟粘贴部分“面面具到”涂抹均匀，不容许有气泡存在。如果构件对底胶吸附较大，则应增加涂刷遍数。结合该工程施工环境气候不同，对于该桥墩中的不同部位应采取不同的保养时间，但应当确保底层胶涂完后在干燥环境下保养不低于8h，使其干燥。保养期间注意预防风沙侵入，在梁底均匀涂刷黏结胶（厚度1～2mm）。

将剪裁好的碳纤维布逐渐粘贴在墩柱表面，然后用特制滚筒沿纤维方向反复滚压，除去气泡，使黏结剂充分浸透碳纤维布，并使其平整，无气泡。若发现有空鼓部位，则可采用针管灌注黏结剂浸透碳纤维布。有效黏结面积若小于95%，应判定黏结无效，需重新施工。通过结合上述步骤自下而上粘贴碳纤维布，沿墩柱外表面横向粘贴碳纤维布（碳纤维丝成水平方向），形成环向闭合回路，环向搭接长度不小于200mm；布宽200mm，每道布按零间距、沿柱高自下而上均匀粘贴至距柱底2m处；每道布的环向搭接头须错开。同时在两条碳纤维布中间粘贴一道宽200mm碳纤维布压条。

具体施工时，在粘贴碳纤维布前，必须先将柱体表面打磨至新鲜混凝土面，除去表面杂质、松散层和污染物，并将柱表面清理干净，保持干燥，以确保其粘贴效果。将柱的表面打磨成光滑圆弧，合理使用修平胶进行找平填补并打磨平整，以改善碳纤维的受力状态，充分发挥碳纤维优良的力学性能。因碳纤维受拉特性好，而抗折性能差。底胶和粘浸胶必须涂刷均匀（一般刷1mm后），以免造成界面的剥离破坏。碳纤维布的横向搭接长度必须完全满足设计要求，保证其具有足够的黏结强度，使碳纤维优良的抗拉性能得到充分发挥。修补胶表面干燥后刷底胶，底胶表面干燥后及时刷黏结胶并立即粘贴碳纤维布；碳纤维布粘贴完后，应在其外表面再涂刷一层黏结胶，以确保粘贴质量和整体性，同时还要求施工时的环境温度必须在5℃以上。