橋墩混凝土缺陷快速修補及防護技術(shù)

吳春忠 水利部海河水利委員會

付穎千 北京中水科海利工程技術(shù)有限公司

1.前言

橋是河流上交通聯(lián)系的建筑物，橋墩作為橋的主要結(jié)構(gòu)，長期處在水位變化區(qū)，隨著運行年限的增長，在荷載及惡劣環(huán)境等不利因素長期持續(xù)、交變作用下，混凝土常常出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕、剝蝕等病害缺陷，嚴重影響橋的安全運行。對于威脅到橋墩承載能力的缺陷，常常采用體外預(yù)應(yīng)力、鋼套管、增大截面、嵌入加固、FRP等加固法對橋墩混凝土進行補強加固。對于還未嚴重影響到橋墩承載能力的混凝土缺陷，可以采用快速修補及表面防護技術(shù)，防止橋墩混凝土質(zhì)量進一步惡化，提升橋墩的耐久性。

2.橋墩及橋梁混凝土剝蝕快速修補及防護

2.1 橋墩及橋梁混凝土剝蝕快速修補

對于橋墩及橋梁混凝土剝蝕處理，一般分三種情況：如果混凝土剝蝕深度小于1cm，采用打磨、清洗、高強聚合物膩子找平（環(huán)氧膩子）、養(yǎng)護的方法處理；如果混凝土剝蝕深度為1～3cm，采用聚合物水泥砂漿方法處理；如果混凝土剝蝕深度為大于3cm，采用鑿除剝蝕面（鑿除深度大于6cm）、除銹補筋、立模板、布置鋼筋網(wǎng)、澆筑聚合物混凝土、養(yǎng)護的方法處理，如果鋼筋銹蝕嚴重，還需要補焊鋼筋。常用的改性聚合物水泥砂漿彈模低、韌性好，與混凝土粘接強度高，其性能指標(biāo)見表1。

表1 改性聚合物水泥砂漿性能指標(biāo)

2.2 橋墩及橋梁混凝土表面耐久性防護

脂肪族刮涂聚脲是一種物理力學(xué)性能更高的單組分聚脲，其抗拉強度大于20MPa，延伸率大于200%，粘接強度大于3.0MPa，零下45℃條件下延伸率大于50%。具有抗凍、防滲、防碳化、耐老化及抗沖磨性等特點，采用刮涂或滾涂方法施工，施工質(zhì)量容易保證?？捎糜趯φ移教幚砗蟮臉蚨占皹蛄夯炷帘砻孢M行耐久性防護。

施工步驟為：基層處理、涂刷界面劑、刮涂脂肪族刮涂聚脲（1次刮涂厚度不得大于1mm，2mm厚度要刮涂3～4遍）、粘貼胎基布（對有裂縫的部位）、自然養(yǎng)護。

3.工程實例

3.1 八一橋混凝土缺陷快速修補及防護

3.1.1 工程概述

八一橋橋面為水泥混凝土鋪裝，橋墩及橋梁混凝土出現(xiàn)剝蝕裂縫、脫皮、坑洞，立柱鋼筋銹蝕剝蝕等缺陷，圖1為橋墩混凝土水面附近出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，圖2為欄桿及立柱老化情況。

圖1 橋墩混凝土網(wǎng)狀裂縫

圖2 欄桿及立柱老化情況

3.1.2 修補及防護施工工藝

混凝土缺陷處理內(nèi)容包括：橋墩及橋梁混凝土裂縫補強加固、橋梁與橋墩表面剝蝕修補及防護、混凝土欄桿修復(fù)及防護的方案。裂縫化學(xué)灌漿材料為改性環(huán)氧灌漿材料，橋梁、橋墩及欄桿表面混凝土缺陷采用環(huán)氧砂漿修復(fù)，混凝土表面采用涂刷2mm后的脂肪族刮涂聚脲防護。

施工工藝為：（1）混凝土裂縫安裝化學(xué)灌漿嘴，待強度達到要求后進行灌漿；（2）鑿除剝蝕的混凝土，采用環(huán)氧砂漿修補缺陷；（3）混凝土表面打磨、清洗，涂刷潮濕型界面劑；（4）混凝土表面分層刮涂聚脲。修補防護見圖3。

圖3 橋梁混凝土表面刮涂聚脲

3.1.3 修復(fù)效果

八一橋混凝土缺陷修復(fù)后情況見圖4。該修補加固及耐久性防護方案維持了橋梁結(jié)構(gòu)原貌，達到了除險加固延長壽命的目的。

圖4 八一橋修復(fù)后運行5年的情況

3.2 柳林溝公路橋橋墩修補及防護

3.2.1 工程概述

蓮麓水電站庫區(qū)柳林溝公路橋位于甘肅臨洮縣以南約78km的洮河干流上，距蓮麓水電站壩址區(qū)1km，為九甸峽專用公路跨越柳林溝公路橋。該橋至今已運行19 年，在巡視檢查過程中發(fā)現(xiàn)兩根橋墩經(jīng)長期水流沖蝕，水位變化區(qū)混凝土表層發(fā)生凍融剝蝕破壞，剝蝕破壞深度約5-6cm，且有逐年增大現(xiàn)象（圖5）。

圖5 剝蝕情況

3.2.2 修補及防護施工工藝

對于橋墩混凝土沖蝕破損部位處理采用聚合物水泥砂漿修補，局部剝蝕深度大于10cm時需插筋布置鋼筋網(wǎng)片，澆筑聚合物混凝土修復(fù)，然后采用脂肪族刮涂聚脲進行耐久性防護。

施工步驟為：（1）鑿除混凝土剝蝕面、用清水清洗干凈；（2）對于剝蝕深度大10cm的剝蝕面，插筋布置鋼筋網(wǎng)片；（3）澆筑聚合物混凝土；（4）養(yǎng)護；（5）涂刷界面劑；（6）界面劑表干后分3～4 遍刮涂脂肪族刮涂聚脲，脂肪族刮涂聚脲厚度≥2mm。

3.2.3 處理效果

圖6為橋墩混凝土剝蝕處理后的情況，在不影響正常交通的情況下，僅用6天就完成了橋墩混凝土缺陷的修補及防護，恢復(fù)了橋墩原有的尺寸，消除了安全隱患，延長了橋墩的耐久性。

圖6 處理后的情況

4.結(jié)語

為了保證橋的安全運行，橋墩混凝土一旦發(fā)現(xiàn)混凝土缺陷，要及時處理。實踐證明，選用改性聚合物砂漿及脂肪族刮涂聚脲對橋墩混凝土進行快速修補及防護，施工速度快、耐久性好，可以有效提升橋墩混凝土的使用壽命。