连续梁体混凝土缺陷修复技术

文 / 杨楠楠

港城大道北环铁路桥段完善工程设计为现浇连续梁方案。其工法采用支架现浇施工，梁体混凝土采取一次浇筑成型。由于受现场制梁环境等多种因素所限，竣工后发现梁体出现裂缝、蜂窝、混凝土松散、钢筋外露等质量缺陷，这些缺陷会给桥梁承载以及日后运营带来很大的安全隐患。

缺陷修复工程的重点是处理梁体表面的结构裂缝、孔洞、钢筋外露、蜂窝麻面等质量缺陷，使其修复后尽可能达到或超过设计时应有的混凝土强度和承载能力。

施工难点在于梁体已经浇筑成型，不能采用一般的施工工艺和材料。因此采用一种特殊的修补加固材料—改性环氧树脂聚合物，一种有机质、高分子聚合物，本身结构由不同种类的高分子物质组成，进而体现了高分子合金的特性，并且它与新旧混凝土的粘接性能十分优异，由改性环氧树脂制备的混凝土体现出良好的特性。

利用改性环氧树脂水泥砂浆填充混凝土孔洞，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时能获得很好均质性。此外，为了提高混凝土的承载力，在缺陷部位修补后的混凝土表面粘贴碳纤维布进行补强。

一、孔洞、露筋修复方案

针对连续梁梁体结构中常见出现较大的孔洞、钢筋局部裸露的情况，首先将孔洞周围的疏松混凝土和软弱浆膜凿除，用钢丝刷或压力水冲洗干净后，填入石子；然后支模；预埋孔口管后，采用改性环氧树脂水泥砂浆进行压力灌浆，再用低粘度环氧树脂水泥砂浆进行劈裂灌浆使孔洞填塞充实；再将其表面采用改性环氧树脂水泥砂浆抹面。为提高其承载能力，可采用粘贴碳纤维布进行补强。针对部分拉筋外露问题，先将多余部分凿去，然后采用与混凝土同强度等级的环氧树脂水泥砂浆将其抹平。

1.环氧树脂水泥砂浆压力灌浆

改性环氧树脂水泥砂浆，具有优良的力学性能、机械性能、耐化学介质性能、耐老化性能及良好施工性能等诸多优点，并且它与新旧构件的粘接性能十分优异，由它制备的聚合物水泥砂浆或混凝土具有优越的性能。

改性环氧树脂水泥砂浆的配合比为：水泥∶水∶细骨料：改性环氧树脂：减水剂=100∶38∶250∶15∶8。

2.具有低黏度的环氧树脂水泥砂浆劈裂灌浆

比选酮材料体系的基础上，在先选亲水性表面活性剂和亲水性固化剂以后，在渗水条件下，即使在裂缝（0.01mm）也能够渗透过墙体和发生固结作用，进而达到防渗补强的结果。

糠醛、丙酮本身具有的黏结度非常的低，并且能够容易地溶解环氧树脂，从而形成一种均匀的液体体系，当环氧树脂的碱性固化剂的发生化学反应的情况下，生成一种叫呋喃树脂的物质，呈现一种网络结构的物质，能够把混凝土和普通岩石牢固的黏接在一起，并且穿透能力极强，从而使裂缝充分的填塞。在低温的条件下，本身具有固化快、气味浓度小、耐水性及耐老化等性能，但物质本身的缺点不能在潮湿的环境中发生固化作用。

糠醛-丙酮混合物质的环氧灌浆材料，主要的配合比如下表1。

表1 糠醛-丙酮混合稀释体系的环氧灌浆材料组成

糠醛-丙酮混合物质的环氧树脂混合物中加人聚酰胺650 作固化剂，分别在潮湿和有水条件下得到树脂技术性能参数，见表2。

表2 树脂固结体技术性能参数

3.粘贴碳纤维布进行补强

（1）碳纤维布性能指标（见表3）

表3 碳纤维布复合材料的安全性及适配性合格指标

（2）胶粘剂

胶粘剂的安全性及其与碳纤维布的适配性应满足《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）表4.5.3 的A级胶的要求。各项设计指标要求见表4。

4.施工工艺

施工工艺流程如下图所示。

二、混凝土麻面、蜂窝修复方案

对于连续梁体结构物表面的凹坑麻点或蜂窝状，拟采用聚丙烯酸酯硫铝酸盐水泥砂浆进行修复处理。

表4 碳纤维布胶粘剂的安全性及适配性合格指标

1.方案选择

聚合物水泥砂浆的操作方法与水泥砂浆相同，一般摊铺处理，具有许多优点和优越性，对于抗裂性比普通水泥砂浆相对于较好，其粘结强度、抗水、抗及耐冻等性能比较高，是一种性能相对好的修补材料，见表5 和见表6。

表5 物理力学性能比较

2.聚合物砂浆作用的基本原理

聚合物改性快速修补胶是一种市场需求高新型的修补物质胶，主要应用于破碎的混凝土需要快速修补裂缝。主要采用了聚丙烯酸精新技术和市场提供的特种水泥等配制新型产品，一种粘结力比较强、韧性相对较高以及耐候性极好等特点。正因为聚合物及其它活性化合物的加入，大大改善了原料的物理特性。主要体现在：

表6 聚合物硫铝酸盐水泥砂浆的耐蚀注能

（1）活性的主要作用：化合物的表面活性剂系主要有高减水的特性，能够有效的分散水泥的颗粒，改变砂浆的和易性，进而消减水泥的毛细孔的有害孔，有效的提高砂浆的本身特性。

（2）桥键的主要作用：化合物中分子的活性基因与水泥水化作用下游离的Ca2+、Al3+等阳离子进行等价交换，形成一种特殊作用的桥键，水泥颗料四周通过物理和化学作用生成一种连续相。聚合物膜相结合的连续相具备高度的均衡性，有效的降低聚合物的弹性模量，改变水泥浆的物理结构和内部应力结构，产生微隙有效的减少，提升了原材料的破坏应力。此外，因为聚合物的桥键发挥相对的作用，不但明显地改善了新老混凝土的粘结特性，而且大幅度改变了材料自身的内聚性能，进而获得了较好地耐磨性质。

（3）封闭的主要作用：化合物凝聚之后形成一种细密的薄膜，填充在水泥颗粒的间隙之间，阻断砂浆或混凝土与外界环境的联通通道，有效的阻隔了水分和其它危害物质的侵入。

3.原材料的选择及应用

聚丙烯酸酯溶液的质量要求系数见表7。

表7 聚丙烯酸酯溶液呈变

细骨料的技术指标见表8。

表8 细骨料的技术指量标准

细骨料的颗粒（耐酸）级配见表9。

表9 细骨料的颗粒（耐酸）级配

三、混凝土裂缝修复方案

针对桥梁局部出现的横向、纵向、网状等结构裂缝，拟采用低粘度环氧树脂水泥砂浆进行灌浆。

1.方案选择

混凝土开裂是桥梁普遍存在的质量问题，桥梁裂缝修补材料受高分子聚合物材料的性能影响，黏度大都为500～5000mPas，最小仅能灌筑1mm 左右的裂缝。但目前普通的环氧树脂只可在干燥的工作面上对裂缝进行修补，跨河桥梁工作面大多相对湿度大于85%，且环境湿度易变，导致普通环氧树脂的使用受到很大的限制。为保证裂缝处治效果，可以加人固化剂和活性剂等外加剂，从而解决了裂缝在潮湿的环境下产生裂缝的问题。

2.工艺流程

图1 骑缝施工工序示意

图2 斜缝施工工序示意