混凝土桥梁裂缝修补及加固技术

GXF360 2017-06-22

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混凝土桥梁裂缝修补及加固技术

肖欢

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

［摘要］结合工程实例对混凝土桥梁的裂缝进行了分类和成因分析，介绍了几种常用的裂缝修补和加固技术，为桥梁管理、设计、施工、养护人员提供借鉴。

［关键词］混凝土桥梁；裂缝；成因；裂缝修补；桥梁加固

混凝土桥梁结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁结构裂缝依其形成，大致可划分为3种：

（1）静止裂缝。指形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法，而与其他因素无关。

（2）活动裂缝。指其宽度不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再依静止裂缝的处理方法修补；若无法完全消除其成因，则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。

（3）尚在发展的裂缝。指长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，方可进行修复或加固。

1 裂缝的处理

1.1 裂缝封闭与灌浆

根据裂缝宽度的不同采用不同的封闭施工方法：缝宽≥0.15mm须进行封闭后压浆处理；缝宽＜0.15mm进行表面封闭处理即可，本方法仅用于静止的及活动中后期处于稳定的裂缝［1］。

（1）裂缝封闭。裂缝封闭封闭胶采用JN-F封口胶系列A、B两组分腻子状改性环氧树脂类胶黏剂，裂缝封闭施工顺序如图1所示。

图1 裂缝封闭施工顺序

裂缝封闭施工要点：

①JN-F配胶比例范围大，在配胶质量比为A∶B=100∶25-50（即A∶B=2-4∶1）的宽范围内，均可固化，方便施工。但为保证工程质量，仍应进行称量，一般情况下推荐配胶比例为A∶B=100∶30，25℃时的可操作时间约为50～60min。随着B剂用量的增加，可操作时间相应缩短。每次配胶量不宜过大，以在可操作时间内用完为准［2］。

②将需涂刮JN-F封口胶的表面清洁干燥，不得有油污、砂粒及浮浆等污垢、杂质。

③按推荐配胶比例称取JN-F封口胶于洁净干燥容器中，用油灰刀搅拌至色泽完全均匀一致。

④用于灌注裂缝施工时，用油灰刀沿裂缝往复涂刮并均匀涂抹一层厚约1～2mm、宽2～3cm的JN-F胶泥，注意防止小气泡、砂粒等混入而造成密封不严。用于粘贴注胶嘴时，应注意防止堵塞注胶孔。

⑤用于灌注粘贴钢板施工时，用抹刀将钢板周边缝隙、螺栓及注浆嘴周围间隙用JN-F反复涂刮后密封，不允许出现密封不严现象。

⑥JN-F封口胶密封施工1d（25℃）后即可进行下一工序施工。

（2）裂缝灌浆。

图2 裂缝灌浆工艺流程

灌浆施工要点：

①裂缝调查。全面查清裂缝的性质以及裂缝的长度、宽度、深度、走向、贯穿及漏水情况，以便确定处理方案。裂缝宽度可用读数显微镜测量。

②裂缝处理。用钢丝刷等工具清除混凝土裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，刷去浮灰，用酒精或丙酮将沿缝两侧2～3cm范围擦拭干净。为了有效封缝需要沿裂缝凿成“V”形槽，裂缝宽度0.15～0.5mm时槽宽2～4mm深4～6mm，缝宽＞0.5mm时槽宽＞10mm深＞15mm。对体积较大的混凝土构件或较深的裂缝，可沿裂缝采取钻孔灌浆，以使浆液进入裂缝有更广的通路。

③设置灌浆嘴。在裂缝的交错处、裂缝较宽处及裂缝端部必须设置灌浆嘴，灌浆嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般缝宽0.3～0.5mm时灌浆嘴间距为30～50cm，在一条裂缝上必须设置有进浆、排气或出浆口。灌浆嘴可先用JN-F封口胶粘贴在预定位置，也可在封缝时一同粘贴。应特别注意防止堵塞灌浆嘴［3］。

④封缝。封缝质量的好坏直接影响灌浆效果与质量，应特别予以重视。裂缝的封闭使用JN-F封口胶，按推荐配胶比例称取并调配JN-F封口胶，用油灰刀沿裂缝往复涂刮后均匀涂抹一层厚约1～2mm、宽2～3cm的胶泥，注意防止小气泡及密封不严。

⑤封缝检验。一般情况下，JN-F封缝后1～2d即可进行试漏检验，以检查裂缝的密封效果及贯通情况。若用压缩空气进行试漏试验，可沿裂缝涂刷一层肥皂水，从灌浆嘴吹入压缩空气（压力与灌浆压力相同），漏气处可再行封闭；若用压力水进行试漏检验，以确保注胶效果。

⑥配制灌浆胶液。配制JN-L胶液前应将A、B两组分充分摇匀，根据估计的灌胶量按推荐配胶比准确称量两组分并混合均匀。从胶液混合开始，注胶操作应在胶液适用期内完成（25℃时约为90min）。

⑦灌浆。注胶操作应使用专用的注胶器具。注胶前，应用压缩空气将孔缝吹净，达到无水干燥状态。根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上的灌浆可由浅到深，由下而上，由一端到另一端。灌浆压力常采用0.2MPa，在保证灌浆顺畅的情况下，采用较低的灌浆压力和较长的灌浆时间，可获得更好的灌浆效果。当最后一个出浆口出胶且出胶速率保持稳定后，再保持压注10min左右即可停止灌浆。拆除管路，并注意防止流胶。

⑧胶液固化。JN-L应在5℃以上的环境中固化，固化时间视环境温度而定。一般情况（25℃）下固化2～3d即可。

⑨灌浆效果检验。灌浆结束后应检验灌浆效果及质量，凡有不密实等不合格情况，应进行补注。灌浆效果一般可采用压水检查，在裂缝较多，灌浆质量较差的部位设置检查孔，水压值一般为灌浆压力的70%～80%，基本不吸水、不渗漏即可认为合格。对大型构件，还可选择适当部位进行钻芯取样检查，并可将芯样加工成试件进行力学性能试验。

1.2 碳纤维布粘贴加固

尚在发展中的裂缝多数是由于承载能力不足引起的，除应选择相应的方法进行修补外，尚应选用适当的加固方法进行加固。并经可靠性鉴定确认为必需修补的裂缝，应根据裂缝的种类进行修补设计，确定其修补材料、修补方法和时间［4］。

碳纤维布加固修复混凝土结构技术已成为我国结构加固的一种主要方法，混凝土桥梁绝大部分可以通过加固改造就能提高或改善结构受力性能，重新投入使用。碳纤维布加固修复混凝土结构技术是采用配套胶黏剂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，起到结构补强和抗震加固的作用。

1.2.1 工艺流程

定位放线→基层处理（混凝土面层处理）→找平处理→涂刷底层树脂→粘贴碳纤维布→涂刷面料→固化养护。

1.2.2 施工方法

（1）定位放线。按设计要求在需要粘贴碳纤维布的部位放线，放线宽度应在粘碳投影面外围加宽20mm，这样在用丙酮或酒精擦拭混凝土面时，便可减少对粘贴面的污染。

（2）基层面处理。混凝土粘贴面处理：

①用电锤将原混凝土面层剔除，露出原混凝土基层，用角磨机打磨混凝土表面浮浆层，打磨宽度为每边比片材宽度多1～2cm，去除表面水泥灰浆直至露出混凝土坚实层，粗糙程度越大越好。用压缩空气除去灰尘，粘贴前用棉丝蘸丙酮或酒精刷拭表面除去浮尘及油污。由于预制板脱离剂等化学物质的存在，可能影响底胶的黏结性，所以基面打磨必须全面彻底。

②转角处曲面半径：梁边、墙角直角处用角磨机进行倒角处理，转角的曲面半径R不小于20mm以保证碳纤维在转角处的圆滑过渡，并不会损伤碳纤维丝。

③表面处理完之后，用压缩空气机将粉尘完全吹净。

（3）涂刷底层树脂。用滚桶刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。待树脂表面指触干燥时即进行下一步工序施工。

（4）找平处理。用计量器配制找平材料，找平胶与固化剂的质量比为4∶1，充分搅拌至颜色完全均匀。打底胶每平米使用量为0.2kg左右。混凝土表面若有局部凹凸不平往往造成碳纤维黏结不良，用修复材料修补至平缓。待修复材料表面指触干燥时即可进行下一步工序施工。

（5）粘贴片材。按设计要求的尺寸裁剪片材，需注意的是，碳纤维布裁剪应沿着纤维丝的方向（由其受力方式决定），且裁剪后的碳布不可折叠以避免损伤纤维丝，而应小心的卷起。配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位。按照放线的位置沿纤维方向粘贴片材。用罗拉沿纤维方向多次滚压，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不准损伤片材。

此外，粘贴施工中常发生以下问题，按如下方法处理：转角部位（如梁、柱）粘贴时容易发生黏结不牢、纤维布浮起现象，此时应增加浸渍树脂的用量；降雨时的雨水、刮风时的沙尘容易附着时，应使用苫布及时遮盖加以保护；施工中出现结露现象时，应采取用干燥的布擦拭等应急措施。碳纤维布粘贴完毕后，为保证原混凝土面色泽一致，应在碳纤维布表面涂刷一层水泥浆，使其保证修补后的美观。

（6）固化养护。环境温度在20℃以上时，初期硬化养护时间约1d，养护1周后方可进行施工质量检测；环境温度在10～20℃时，初期硬化养护时间约1～2d，养护1～2周后方可进行施工质量检测；环境温度在10℃以下时，初期硬化养护时间约2d，养护2周后方可进行施工质量检测。粘贴后初期硬化期内，不允许对片材进行锤击、移动或高温处理。