新材料AC—K5在高速公路桥梁伸缩缝快速维修中的应用

沈维宏，刘元德，廖秀敏

（甘肃省张掖公路分局，甘肃 张掖 734000）

1 伸缩缝的工程意义及其病害案例

近几年来，随着国民经济的高速发展，道路交通量日益增大，车辆趋于大型化且严重超载，对公路桥梁伸缩缝损坏也日趋严重。伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件之一，在设计、施工上稍有缺陷或不足，就会引起其早期破坏；而桥梁伸缩缝的破坏，又可能引起很大的车辆冲击荷载，影响桥梁主体结构的受力，急剧缩短桥梁的使用寿命，恶化行车安全状况，影响行车安全。及时做好桥梁伸缩缝使用期间的保养、维修工作，并保持伸缩缝的整体完好与发挥其正常的伸缩功能，对确保桥梁结构稳固、保障行车安全都具有重要意义。

G30线高速公路山丹至临泽段是国家“五纵七横”主骨架连云港至霍尔果斯公路（G30线）在甘肃省境内的主要组成路段，是连接甘肃省会兰州市与甘肃西部河西地区重要工业城市金昌、嘉峪关以及河西走廊重要城市武威、张掖、酒泉等市的快速通道。G30线高速公路山临段全长97km，桥涵设计荷载为汽车—超20级，挂车—120。于2001年12月开工建设，2004年底建成通车。全线共有桥梁120座，其中大桥4座，中桥27座，小桥89座。山临路段桥梁伸缩缝以毛勒缝为主，桥梁伸缩缝类型为大中桥SSFD—160、GQF—80型伸缩缝，小桥为CD—40型伸缩缝，随着交通量的逐年增加，部分桥梁伸缩缝不同程度地出现表面裂缝、破损，甚至型钢断裂，造成桥头跳车、噪声、漏水、胶条腐蚀等病害和安全问题，对桥梁的使用性能造成极大的影响（见图1）。

图1 伸缩缝破损照片

近年来，张掖公路分局高等级公路养护管理中心通过以下方式对破损的桥梁伸缩缝进行了维修处治，具体情况如下。

（1）利用进口沥青胶处理伸缩缝破损，该法仅作为破损的应急处理方法尚可，可以快速处理伸缩缝混凝土破损，避免影响行车安全，但长期效果不理想，处理面不美观，跳车等病害得不到根治（见图2），经行车碾压后，由于本身属于弹性材料，刚度低，会造成型钢及锚固筋的断裂变形，还会对型钢及锚固筋形成污染，后期用高强度混凝土处治时沥青胶黏附在型钢及锚固筋上，难以清除（见图3）。

（2）利用普通钢纤维混凝土对破损面小、病害较轻的伸缩缝进行修补（见图4）的成本较低、处治效果良好，但需要长时间封闭交通进行施工，养生时间长，因受行车挠动而影响混凝土强度，致使混凝土强度难以保证，存在“今年修、明年坏”的状况（见图5）。并且为了养生，至少在混凝土养生期15d左右的时间内，路面需设置锥形示警桶、钢板等设施，进行渠化交通，存在很大的安全隐患。

图2 沥青胶处理后的效果

图3 经行车碾压之后的效果

图4 C40混凝土修复后照片

图5 C40修复后又破损照片

（3）利用进口BJ200TST无缝伸缩缝对破损面较大、型钢变形、断裂的伸缩缝进行维修，这种方法施工方便、养生期短，仅适用于小跨径的桥梁。但经过多年实践观测，该材料经过长期高温行车荷载作用，易产生拥包、车辙变形等病害，高温稳定性差且造价相对较高（见图6）。

图6 BJ200弹性填充式伸缩缝经行车碾压后高低不平

对以上3种方法从伸缩缝综合性能、技术可行性、方便施工、工程效果等4个方面进行分析，可以看出，影响伸缩缝快速更换的关键因素是快速修补材料的性能。伸缩缝快速更换的混凝土材料应符合以下技术要求：（1）早期强度高；（2）收缩小；（3）后期性能稳定；（4）耐磨性高、耐久性好；（5）施工和易性好；（6）新老混凝土黏结强度高；（7）尽可能使新老混凝土的颜色基本一致；（8）所用主要原材料应来源广泛。为此，首先分析了目前高速公路桥梁伸缩缝更换的材料，从综合性能、技术可行性及施工方便、造成的交通中断损失等方面进行对比，通过室内配比、性能、应用试验，提出了适用于高速公路伸缩缝快速更换的新型材料——上海奥茨公司研发的路面坑洞修复剂（AC—K5）和甘肃公路养护技术研究院研发的SPC水泥聚合物快速修补产品，并以路面坑洞修复剂（AC—K5）作为重点，进行了大量的前期准备工作。

2 路面坑洞修复剂（AC—K5）的特性

路面坑洞修复剂（AC—K5）是一种针对道路病害的水泥基修复材料。利用此种材料进行桥梁伸缩缝的维修，既能满足伸缩缝的性能要求，又能快速便利地开展施工工作，维修后能够快速通车，不影响高速公路正常通行，同时能达到较好的修复效果。

3 试验概况

张掖公路分局委托甘肃省公路养护技术研究院及张掖市大地公路工程咨询有限公司对新材料路面坑洞修复剂（AC—K5）配合比进行了验证，材料质量比按照水∶AC—K5∶砂∶石=0.46∶1∶1.3∶1.2的配合比制作4组试件，其中砂为武威古浪县出产的石英砂，碎石（粒径5～10mm的占75%，10～15mm的占25%）为张掖黑河出产，对4组试件分别进行5～6h、1d、3d、7d抗压强度试验，验证5～6h强度能否达到通车条件，1d、3d及7d强度能否达到预期的强度。经试验室进行室内试验，此试件早期强度增长较快，5～6h强度能达到C50混凝土设计强度的53.6%，满足通车条件。

在室内试验的基础上，张掖公路分局高等级公路养护管理中心于2013年6月利用路面坑洞修复剂 （AC—K5）在K2194+870（下行 2道）、K2203+381（上行2道）、K2209+350（上、下行各1道）共维修伸缩缝6道/73.2m。

施工过程中，按照供货方提供的施工要点和技术规程，对整个工艺流程中的各道工序做到了认真计算、准确计量、规范施工、严格检验，严把质量关，每道工序检验合格后，才可进行下一道工序。

该6道桥梁伸缩缝处治后，经过近3个月的行车碾压，表面平整完好，不渗水，车辆行驶平稳，从根本上解决了桥梁伸缩缝存在的各种问题。

4 施工方法简介

为确保工程质量，开工前，进行了详细的施工组织设计，对施工方案、机械及材料的使用计划、关键工序及重点工作的确定、施工程序的安排都做了详细的计划和准备。

4.1 确定施工方案

由于不能封闭交通，故而只打开半幅桥缝，另一半留下通车。

4.2 施工流程

4.2.1 清理旧缝

（1）用风镐或破碎镐将旧缝混凝土清除，防止损坏路面。

（2）用刷子对槽两侧及槽底进行清理。

（3）用吹风机及热喷枪将槽内清理干净。

4.2.2 植筋及钢筋焊接

检查预埋钢筋是否有缺失、松动、断裂等，如果钢筋缺失，先在合适位置打孔，用吹风机将孔内清理干净后，注入植筋胶并将钢筋植入。有松动断裂的钢筋要逐个、逐点进行焊接，保证钢筋完整牢固。

4.2.3 填缝

桥缝用泡沫垫衬条填实。将泡沫条塞入桥缝中，一定要塞紧，不能留空隙。这样就可以有效地防止伸缩缝失效。

4.2.4 混凝土浇筑

（1）钢筋种植及焊接完成后，二次清理槽内垃圾，用高压水冲洗干净并将间隙堵塞。

（2）浇筑前应将塑料布铺在缝两侧路面上，以保证混凝土不污染路面。

（3）使用插入式振动器保证混凝土振捣密实，尤其是型钢下的混凝土，需振捣至不再产生气泡时为止。

（4）混凝土振捣完成后，用抹板搓出混凝土内的水泥浆，分四五次按常规抹压平整为止。这道工序应特别注意平整度，混凝土面略低于沥青路面的顶面1mm为宜。

（5）浇筑过程中，要随时检查混凝土配合比的坍落度是否满足要求，以确保混凝土质量。

4.2.5 养生

混凝土初凝后，应在其表面覆盖麻袋进行洒水养生，使混凝土保持湿润状态。养护时间不小于4～5h；养生期间，应做好防护或封闭措施，由专人进行交通管制，在桥头两侧设立指示、警示标志，严禁车辆及行人通行，确保伸缩装置两侧混凝土强度满足设计要求后，才能开放交通。

4.2.6 安装胶条

（1）经过养生，混凝土达到设计强度的50%以后，方可安装橡胶条。

（2）橡胶条安装前，应再次对缝内杂物进行清理，以免杂物夹在缝内，影响混凝土的伸缩性。橡胶止水条安装应平整，长度适当，并做到外表整洁、美观、顺畅。

（3）橡胶带安装时，首先将润滑料涂抹在型钢槽口内，采用专用铁撬捧将橡胶带装入型钢内。

4.2.7 清理现场

清扫现场，清洁路面，恢复原貌，将垃圾杂物堆放到指定地点。安装完成后，对伸缩缝周围沥青混凝土进行清理，保证其清洁、无污染、无损坏。

以上步骤主要施工现场如图7～图12所示。

图7 清除旧缝

图8 清理槽内杂物

图9 钢筋焊接

图10 浇筑及振捣

图11 抹面

图12 撒湿砂养生

5 结论

5.1 温度控制

（1）在施工过程中，发现温度是一个至关重要的因素。由于AC—K5属于高强快硬材料，对温度的感应非常敏感，每盘混凝土搅拌后，必须及时将黏附在滚筒上的混凝土清除干净，否则很难清除。在气温较高的情况下，滚筒被晒热，混凝土更易黏附在滚筒上，在滚筒外壁不停地洒水，可有效防止混凝土过多黏附在滚筒内壁。

（2）水温及骨料温度也是不容忽视的数据。为此在高温天气下施工，须避免施工用水及骨料在太阳下暴晒，并防止温度过高缩短作业时间。

（3）在25℃左右气温下，修补混合物在浇筑15～20min时急速升温，达到50～60℃，此时是各集料的反应过程，表面不再沁水，需立即撒湿砂进行养生，否则，表面会产生细裂纹，养生4～5h后，表面温度降至环境温度，表示初凝已完成，此时可以开放交通。

（4）不同的环境温度下初凝时间不同，环境温度越高，初凝时间越短，对作业的协作配合的要求越高，严禁在初凝后进行操作，以避免对混凝土造成挠动。

5.2 质量控制

（1）水灰比是个至关重要的指标，要严格控制用水量，否则会影响混凝土的和易性、初凝时间及交通开放时间。

（2）混凝土拌和时，采用搅拌机拌制，严格按施工配合比要求控制材料数量，每次拌和需准确称量，在拌和过程中，严格控制水量，拌和后立即使用，并确保初凝前使用完，初凝时间一般在25min左右。

（3）初凝前，未使用完毕的材料不得加水或再次搅拌后使用，只能废弃；浇筑完毕后，在表面收光时，尽量一次成型，必须保证在初凝前表面作业完毕。尽量减少挠动次数；已经初凝后的严禁挠动。严禁初凝后在表面上再进行收光作业，严禁表面加水收光作业，以防止表面层遭受破坏。

（4）为防治混凝土进入伸缩缝胶条内难以清理，在浇筑前，用宽塑料胶带顺胶条方向将胶条粘住覆盖。

山临高速公路桥梁伸缩缝处治的经验表明，路面坑洞修复剂（AC—K5）在用于桥梁伸缩缝快速维修中，施工方便，养生期短，修复效果良好，故作为高速公路桥梁伸缩缝的接缝料是切实可行的。

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