叶茂权
湖南省公路设计有限公司贵州分公司贵阳市550081
【摘要】本文介绍了公路及市政道路桥梁和涵洞常见的裂缝分类、产生的成因,介绍了各类裂缝的修补方法、选用原则、施工注意事项及材料性能,并结合工程实例介绍部分常用方法的施工工艺,为类似工程提供一定的参考。
【关键词】桥涵;裂缝;分类;修补;材料;实例
一、概述
近几年,随着我国对基础设施建设力度的加大,各地的公路和市政道路的建设有了长足的发展,桥梁和涵洞作为道路主要构筑物,关系到道路建成后的运营安全。混凝土结构裂缝是桥梁和涵洞较常见的质量问题,在满足结构安全的前提下,如何将混泥土裂缝进行有效的修补,阻止裂缝继续发展,消除安全隐患,美化外观,消除社会影响,是广大桥梁建设需要考虑的问题
二.桥涵裂缝成因及分类
按裂缝产生的原因可以分为以下几类:
⑴荷载裂缝
①直接应力裂缝
由荷载引起的直接应力产生的裂缝。包括弯、剪、拉、压、扭产生的裂缝;
②次应力裂缝
由荷载引起的次应力产生的裂缝。例如:结构体系转换引起的次应力所产生的裂缝;
⑵温度裂缝
因温差、日照、骤然降温、水化热、冬季施工措施不当等原因而产生的裂缝;
⑶收缩裂缝,包括砼收缩、徐变引起的裂缝;
⑷基础变形裂缝,包括约束条件变化引起的裂缝;
⑸钢筋锈蚀裂缝,因钢筋锈蚀膨胀引起的裂缝;
⑹冻胀裂缝;
⑺施工材料质量不佳引起的裂缝;
⑻施工工艺粗劣引起的裂缝;
⑼养护管理不善引起的裂缝。
三.裂缝修补的基本方法
⑴裂缝宽度δ≤0.1mm时,用SHO-BOND101#高分子树脂对裂缝进行封闭,也可以用环氧树脂封闭。
⑵0.1mm<δ≤0.5mm时,用BL-GROUT高分子树脂灌注裂缝,即用“壁可”法进行修补。在缝中有水情况下,宜用甲基丙烯酸酯类灌浆粘接料。
⑶0.5mm<δ≤1mm时,用甲基丙烯酸酯类灌浆粘接材料或改性环氧树脂类灌浆粘接材料,对裂缝进行灌缝修补。对于重要结构宜用“壁可”法。
⑷1mm<δ≤10mm时,用环氧树脂灌浆粘接材料,对裂缝进行灌缝修补。
⑸δ>10mm时,用无机灌浆粘接材料,对裂缝进行灌缝修补。无机灌浆材料常用的有以下几种[2]:
①水玻璃(硅酸盐)无机固定胶。以改性的水玻璃为主体(改性即是将水玻璃的耐水性提高),掺入石英砂及固化剂等;
②早强特种水泥砂浆。以快于高强水泥为基料,掺入石英砂及流平剂、催干剂等;
③CJ型无机粘胶剂。锚固φ12钢筋时,锚固深度18cm,试验拔拉力达到75KN。
四.“壁可”法修补裂缝
⑴主要特点
①材料性能稳定、硬化强度耐久、修补效果可靠、施工操作简便;
②在浆液注入过程中,橡胶管始终保持约0.4MPa的压力,能将浆液压入到0.02mm宽的裂缝末端,灌缝饱满;
③在均匀缓慢的压力作用下,可以将裂缝中积存的空气压入混凝土的毛细孔中,并通过混凝土的自然“呼吸”作用排出,可有效地避免混凝土内产生气阻,确保修补质量;
④专用灌缝胶液,具有强大的渗透能力和粘结力。
⑵BL-GROUT高分子树脂
专用灌缝胶液为BL-GROUT高分子树脂,具有以下优点:
①强大的粘结力。具有优异的物理、力学性能(见表1)和稳定的化学性能,保证混凝土裂缝实现一体化的修复;
②很强的渗透能力。作为专门用于混凝土裂缝的灌注材料,具有超低粘度和特强的渗透能力,可达到的最小缝宽为0.02mm;
③最佳的柔韧性。固化后仍能保持韧性,能承受冲击和振动。
表1BL-GROUT高分子树脂物理力学性能
④不含挥发性性溶剂。由主剂和硬化剂组成,不含溶剂,因此固化后不会发生收缩;
⑤较好的耐久性。固化后具有极强的化学稳定性,不易受雨水、海水、二氧化碳、强酸的破坏;
⑥操作方便,瞬间固化,材料在达到临界点以前,始终以液体存在,达到临界点时,以极短的时间固化,并立即达到最终强度的70%以上。因此,在修补过程中受到振动不会影响修补的效果。
⑶SHO-BOND101#高分子树脂
101#高分子树脂具有极强的粘结力,较好的耐磨损性和良好的耐磨蚀性,可用于封闭裂缝,并广泛用于混凝土、金属、石材、木材及硬塑料等的粘结。
⑷“壁可”法修补裂缝的工艺
参阅文献[3]、[4]
五.甲基丙烯酸酯类灌浆粘接材料
简称“甲凝”,主要特点是固化较快,综合性能好。可以灌注最小宽度为0.05mm左右的裂缝,渗透深度可达到混凝土体内4~6mm,可配制成粘度很小的浆液。修补后的混凝土,承载力高,优化配方后,可带水、带油灌注。
“甲凝”的主剂为甲基丙烯酸酯(即有机玻璃的单体)。“甲凝”灌浆粘接植被的基本性能见表2。
表2甲凝灌浆粘接材料的基本性能[1]
七.丙烯酸环氧树脂灌浆材料
在要求快速固化的构件补强工程中,可以采用丙烯酸环氧树脂灌浆材料。
表4丙烯酸环氧树脂灌浆材料主要性能
丙烯酸环氧树脂灌浆材料的组成详见文献[1]。
八.混凝土结构裂缝修补实例
贵阳市某互通式立交匝道桥,20+2×30+20m单箱双室PC连续梁。箱梁顶宽15.5m,底宽9.5m,梁高1.7m。墩顶箱内横隔板厚1.5m,设有横向预应力筋,2号墩为独柱。检查发现,2号墩上横隔板两侧出现裂缝,最大缝宽分别为2.25mm和2mm,两侧已互相贯通;横隔板附近箱梁底板上也有裂缝。在底板、腹板和横梁混凝土浇筑过程中,支架发生不均匀沉降、产生横梁上的裂缝。
采取的修补措施:
先对裂缝采用SHO-BONP公司开发的“壁可”法压力灌浆修补裂缝,横隔梁两侧粘贴钢板进行抗剪加强,经静、动载试验表明,达到预期的效果。
参考文献:
[1]贺曼罗,建筑结构胶粘剂施工应力技术[M],化学工业出版社,2001
[2]贺曼罗,建筑胶粘剂[M],化学工业出版社,1999
[3]黄锡明、陈新产,江门大桥裂缝修复方法介绍[J],中外公路,2006,⑹
[4]蒋玉富,广西某空心板梁桥裂缝修补技术[J],世界桥梁,2006,⑶
[5]齐武生、腾燕宁,箱梁裂缝成因分析与“壁可法”加固技术应用[J]。公路