【摘要】 文章从照山桥全桥各种裂缝形成的原因出发，阐述桥梁砼构件产生病害影响其使用效果，并对老桥的各种裂缝进行加固处理的方法。
【关键词】 老桥检测；裂缝；砼；加固
【中图分类号】：G812.41【文献标识码】：A 【文章编号】：1009-9646(2008)05-0240-02
1 桥梁简介
照山桥位于61省道甬余线余姚市境内，桩号K41+709上跨余慈铁路。该桥为17m×13m简支梁桥，全长229米，宽15.6米，桥梁位于圆曲线半径260m，缓和曲线长度70m的平曲线上，又有3.8%的上坡和2.4%的下坡，竖曲线最小半径为3600m，超高3%，原桥设计荷载汽-20挂-100，设计行车速度为50km，于1995年6月底建成通车。
2 质量检测结论
根据《公路桥涵养护规范》，对照山桥技术状况进行等级评定，评为三类桥。通过回弹检测、超声波检测可知，盖梁、立柱被检部位砼强度不能满足原设计要求。部分盖梁、立柱出现露筋、锈蚀、裂缝，建议加固补强；80%以上空心板出现受力裂缝，局部甚至出现贯穿裂缝，建议更换；全桥桥面铺装开裂，破损严重，部分伸缩缝作用丧失，建议重新浇筑。
3 病害原因类型及影响分析
3.1 砼桥台、梁板、盖梁裂缝为砼桥中最常见的裂化现象，也是导致内部钢筋腐蚀的主要作用，主要有以下几种原因：①温度应力产生的裂缝或冻融效应，大体积砼浇筑中由于采取的措施不当会使砼内外温差过大，从而产生较大的温差应力，导致砼产生裂缝。②自生收缩裂缝，砼硬化过程中化学作用引起收缩。③塑性收缩裂缝，在砼浇筑后4-15h左右，水泥水化反应激烈，出现泌水和水分极剧蒸发现象，引起失水收缩，这是在砼初凝中发生的收缩，此时骨料与胶合料之间也产生不均匀沉降变形，这些发生在砼终凝之前变形。④材料老化。⑤超载超限车辆、强风、酸雨或地震等外部环境冲击力。⑥在徐变等材料本质特性的共同作用下，砼的拉力与剪力和钢筋握裹力抵消后的净拉力或剪切作用力大于砼的抗拉或抗剪强度所致。
裂缝分结构裂缝与非结构裂缝两种类型。①结构裂缝，由静荷载及活荷载所造成。包括挠曲裂缝及剪力裂缝；②非结构裂缝，虽不影响构件安全，但如果裂缝深入构件的内部，也可能损及构件。主要有：a、温度裂缝；b、收
裂缝宽度无论大小，均对桥梁的耐久性产生影响；尤其是结构裂缝影响使用年限最大。砼水化后产生约24%的氢氧化钙，氢氧化钙PH值高达12-14，呈高碱性；砼能保护钢筋免于锈蚀，是因为它能产生高碱性的氢氧化钙保护体。
若砼的渗透性大，有裂缝时，空气或融于水中的二氧化碳侵入砼，与氢氧化钙反应，产生碳酸钙。若砼继续中性化，碳酸钙将转化成溶解性高的碳酸氢钙，析出砼，增加砼的孔隙，将降低保护钢筋的效果，使钢筋锈蚀，降低砼的强度。化学反应式说明：
照山桥空心板裂缝为结构裂缝。盖梁存在裂缝为挠曲裂缝和剪力裂缝。
3.2 梁板白华现象：砼因裂缝渗水，使砼内氢氧化钙被水溶解，渗流出砼表面，产生白色结晶体。有白华现象，即表示砼结构有裂缝，照山桥空心板裂缝部位均存在白华现象。
3.3 盖梁立柱钢筋锈蚀。除造成砼表面锈斑外，将减小钢筋横断面，降低屈服强度，体积膨胀，使砼产生裂缝并减少钢筋与砼的握裹力，影响到结构物的耐久性，照山桥部分盖梁、立柱存在钢筋锈蚀现象。
4 桥梁维修加固方案
鉴于梁板横向裂缝多，且砼强度状态差，更换全桥梁板；对盖梁、立柱钢筋锈蚀胀裂及其它砼缺损部位采用环氧砂浆， NSF改性砂浆，粘贴碳纤维布等方法补强加固处理。对于宽度大于0.2mm的裂缝采用灌浆封闭处理，小于0.20mm的裂缝进行封闭。
4.1 裂缝灌浆处理
4.1.1 清缝处理。沿缝凿成深2-4毫米的V型槽，剔除缝口松散杂物，用压缩空气清除槽内浮尘，用丙酮进行洗刷，擦清表面。
4.1.2 埋设灌浆嘴。用胶泥埋设、粘贴灌浆嘴，灌浆嘴的间距沿缝长以35-40厘米为宜，但每一裂缝至少有一个进浆孔和排气孔。
4.1.3 封缝。对压浆区域的裂缝，无论缝宽大小，原则上都应封闭，以防裂缝相互贯通而跑气跑胶，沿缝长先涂一层基液，待胶泥初凝后，再抹上一层胶泥，并去除气泡抹平，待胶泥初凝后，表面用基液涂刷二层。
4.1.4 密封检查。等封缝材料固化后，沿缝涂刷肥皂水，并从灌嘴中通入压缩空气，检查缝的密封效果。
4.1.5 灌浆。先接通管道，打开所有灌浆嘴上阀门，用02MPa以上压缩空气将管道及内缝吹干净。由一端向另一端依次连续进行，灌浆压力应逐渐以0.2-0.4MPa为宜。
（1）灌注操作程序
a、将配制好的胶浆注入灌浆罐，开储气瓶阀门，调节压力；
b、打开灌浆罐通向灌浆嘴的阀门进行灌注；
c、待相邻灌浆嘴冒浆后关闭嘴的阀门，以下依次进行；
d、当出浆率小于0.1L/min时，压浆5-10min后，即停止该缝的压浆，关压浆嘴阀门进行灌浆封闭缝,取芯抽样或开孔内窥镜检查。
（2）封闭处理。不影响结构安全的裂缝采用凿槽封闭法进行处理。
4.2 砼表面缺陷处理
4.2.1 砼疏松区较浅处的修补
（1） 修补材料采用南京水科所研制的NSF外加剂配置的改性水泥砂浆，内掺10%UEA膨胀剂，推荐配合比为：
NSF净浆 525#水泥 NSF剂：水=1：0.12：0.34
NSF砂浆525#水泥NSF剂：黄砂：水：U膨胀剂=1：0.12：0.35：0.34：0.1
（2）修补施工程序。先将缺损部位表层砼凿除，直至露出密实砼，剔除浮灰。对外露的钢筋表面进行人工除锈，用掺有水泥用量的3%的RI-103型的阻锈剂的525#硅酸盐水泥纯浆涂刷在钢筋表面上；再用高压射流技术清洗修补结合面，饱水24小时后，吸干自由水，涂刷二层NSF净浆，并立即满铺水泥砂浆，用力压平抹光，最后覆盖麻袋潮湿养护14天。
4.2.2 疏松区较深处与孔洞的修补
孔洞及较深处超过6cm的疏松区按下列方法进行修补：
（1）将疏松区砼凿除，其周围凿成规则的多边形，开凿范围见密实砼为止；
（2）剔除开凿表面的浮灰，并用高压射流技术清洗开凿表面，饱水24小时；
（3）在保持湿润且无自由水的情况下，涂刷2层NSF净浆后，立即立模浇筑NSF细石砼并振捣密实，终凝后及时拆模覆盖麻袋保护，潮湿养护14天；
4.2.3 浆的配比与拌制
配比：NSF砂浆的配比如前所述，水灰比通过现场试拌调整确定，总用水量包括NSF浆剂中所含的2/3水分。
拌制：先按配合比称取各种材料，其中NSF 剂与水的分量应准确，NSF砂浆流动度对加水量较敏感，须严格控制已确定的水灰比，再将水泥、砂、膨胀剂干拌均匀，然后加入NSF浆剂与水继续拌合，宜用强制式搅拌机。 NSF砂浆应随拌随用，拌和后宜30-40min内使用完毕。
4.2.4 粘贴碳纤维布。盖梁出现病害的主要原因是截面抗弯和抗剪强度不够，采用粘贴碳纤维布提高其承载力，悬臂及裂缝存在区粘贴两层碳纤维；立柱用粘贴碳纤维提高正截面承载力，立柱裂缝存在区粘贴两层碳纤维。（碳纤维拉伸强度≥3000Mpa；拉伸模量≥210Gpa；延伸率≥1 .5%）
1、施工准备。对拟修补加固的砼表面，基底树脂涂敷、碳纤维布粘贴、养护、表面整修等情况进行研究，并对材料、机具做好准备工作。
2、基层处理。砼基面必须干燥、无浮浆，无油脂残留物，因油脂能起到分离树脂的作用。钢材须除锈，基面平整度应达到5mm。
3、 涂刷基底树脂。按配合比将树脂准备好，将固化剂倒入树脂。必须将全部固化剂倒入树脂中，将两种组分进行混合，用电动搅拌器进行搅拌，搅拌尽可能充分，达到均匀，无色差分层为止。
4、找平处理。经基层处理后的砼表面，若有凸现处，应用找平材料修补平整。
5、粘贴碳纤维布。按配合比将浸渍树脂备好，将固化剂倒入树脂，并搅拌均匀，再将配置好的浸渍树脂均匀涂刷在需要粘贴部位的砼表面；将裁剪好的碳纤维布粘贴在涂有浸渍树脂的基层上；用滚筒或其它工具沿纤维方向在粘贴碳纤维布的面上多次滚压，使树脂充分浸透碳纤维布，使其平整，无气泡，搭接长度应大于20cm。当需多层粘贴时，逐层重复上述步骤，但应在碳纤维布表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。最后一层碳纤维布的表面应均匀涂抹一层浸渍树脂。
现场检查粘结质量，用小锤等轻敲碳纤维表面，以回声来判断粘结效果，如出现空鼓等粘贴等不密实现象，应用针管注胶的方法进行补救，若粘结面积小于90%，则判定为粘结无效，需返工。
6、清洗工作。任何超过15分钟的间断都要将所有工具用洗液进行彻底清洗。务必加强清理现场的文明施工，严格执行文明施工措施。
4.2.5 表面涂装。对全桥下部结构涂刷HBT-2型砼涂料，以减缓砼的碳化速度，美化外观。基层必须干燥、无浮浆、灰尘，无油脂。按配合比将HBT-2型砼表层涂料组分混合好，搅拌充分，达到均匀，无色差分层为止；再用滚筒刷均匀涂刷在已用丙酮擦净的砼表面，调好的HBT-2型砼表层涂料应在规定时间内用完。
5 结语
由于受原施工水平限制及交通量迅猛增长和各种外在环境不利因素的综合影响，已建成的砼桥梁出现一系列病害，导致砼裂缝产生，甚至承载力不足等问题，大部分桥梁可以通过加固改造可继续使用。
碳纤维加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术，简便、快捷、抗腐蚀，适用范围广，应大力研究并推广应用。
2005年12月，照山桥经宁波交通质监站验收，被评为优良工程。目前，桥梁加固过的结构物无受力裂缝产生，全桥正处于良好的运营状态，为经济建设服务！
参考文献
[1] 照山桥质量检测评定报告．浙江省交通规划设计研究院．2005.4
[2] 公路工程质量通病防治指南．人民交通出版社．2002.1
[3] 道路建筑材料．人民交通出版社．1995.1
[4] 碳纤维布加固修补结构施工及验收规范．同济大学
收稿日期：2008-5-06
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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