溫作鑠　溫振亞

【摘 要】本文主要闡述利用賽柏斯?jié)饪s劑（XYPEX濃縮劑）、碳纖維及復(fù)合纖維布等配套樹脂材料加固維修鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的新材料、新技術(shù)。并在蕭江互通A匝道橋病害維修工程中應(yīng)用，取得較好效果，對(duì)今后橋梁結(jié)構(gòu)物加固維修有很好的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】橋梁加固；碳纖維；復(fù)合纖維布

1. 橋梁病害現(xiàn)狀分析

1.1 橋梁概要及病害現(xiàn)狀。

甬臺(tái)溫高速公路蕭江互通A匝道橋系連接主線和蕭江收費(fèi)所的上跨橋梁，橋跨組合為（12×20+7×13）m，交角為90°，橋梁全長(zhǎng)334.89m。上部構(gòu)造為

圖1 18-1#板梁底裂縫（析鈣）

圖2 16-1#板翼緣板裂縫（析鈣）

預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部構(gòu)造為三柱式橋臺(tái)、樁基礎(chǔ)；橋墩為三柱式墩、樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽車超-20級(jí)，掛車-120。

由于橋梁第16跨至第19跨位于匝道小半徑曲線內(nèi)，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生超限超載貨車翻車及重載物滑落等直接砸到橋面和撞擊防撞護(hù)欄的交通事故。對(duì)橋梁16跨～19跨空心板及外側(cè)防撞護(hù)欄造成較大的沖擊破壞。

1.1.1 空心板梁底縱向裂縫（圖1）。第16跨的16-1號(hào)、16-2號(hào)梁板，第18跨的18-1號(hào)、18-2號(hào)梁板，第19跨的19-1號(hào)梁板底均有明顯的縱向裂縫（板梁編號(hào)為由外向內(nèi)，即垂直于車輛行駛方向從右向左依次編號(hào)）。

圖3 蓋梁擋塊破碎

表2 碳纖維片材性能

測(cè)試指標(biāo)單位

材料名稱

碳纖維布

抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 MPa ≥3500

彈性模量 Gpa ≥210

厚度 mm 0.167

重量 g/m2 300

寬度 mm 200～500

1.1.2 空心板翼緣板縱向裂縫（圖2）。第16跨的16-1號(hào)邊梁板翼緣板交叉處有縱向裂縫。

1.1.3 橋墩蓋梁擋塊豎向裂縫（圖3）。第16跨蕭江出口一側(cè)的橋墩蓋梁檔塊碎裂，蓋梁有豎向裂縫。

表1 裂縫注射劑物理力學(xué)性能表

材料名稱 裂縫注射劑 混凝土密封劑

檢驗(yàn)項(xiàng)目 技術(shù)數(shù)據(jù) 參考標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)數(shù)據(jù) 參考標(biāo)準(zhǔn)

可用時(shí)間 （ 25℃） >30分鐘 GB/T71936-87 >30分鐘 GB/T71936-87

黏度（25℃） 400～500cps GB/T2794-1995

抗壓強(qiáng)度 （ 7天后） 60 MPa GB/T2569-1995 60 MPa GB/T2569-1995

抗拉強(qiáng)度 （ 7天后） 20 MPa GB/T2568-1995 12 MPa GB50212-2002

粘結(jié)強(qiáng)度（ 7天后） 2.5MPa（金屬/砂漿） GB/T9779-88 2.5MPa（金屬/砂漿） GB/T9779-88

剪切強(qiáng)度（ 7天后） 12 MPa（金屬/金屬） GB/T7124-86 12 MPa（金屬/金屬） GB/T7124-86

表3 碳纖維加固專用膠性能

性能 編號(hào) 試驗(yàn)項(xiàng)目 試驗(yàn)條件 底膠找平膠浸漬粘貼膠

技術(shù)要求檢驗(yàn)結(jié)果 技術(shù)要求 檢驗(yàn)結(jié)果 技術(shù)要求 檢驗(yàn)結(jié)果

物理性能1 外觀 自然光 無(wú)雜質(zhì) 均質(zhì)無(wú)雜質(zhì) 無(wú)雜質(zhì) 均質(zhì)無(wú)雜質(zhì) 無(wú)雜質(zhì) 均質(zhì)無(wú)雜質(zhì)

2 25℃粘度 MPa.s A組份 - 500 - - - 800

B組份 - 900 - - - 1100

3 適用期 min 25℃ - 50 - 60 - 60

力學(xué)性能 4 內(nèi)聚抗壓強(qiáng)度 MPa 25℃7天 - 72.00 - 88.00 ≥70.0 85.00

5 內(nèi)聚抗拉強(qiáng)度 MPa 25℃7天 - 65.00 - 32.50 ≥30.0 56.00

6 內(nèi)聚抗彎強(qiáng)度 MPa 25℃7天 - - - - ≥40.0 68.50

7 內(nèi)聚抗拉彈性模量 GPa 25℃7天 - 2.80 - 4.30 ≥1.50 3.00

8 伸長(zhǎng)率 % 25℃7天 - 3.10 - 1.80 ≥1.50 2.00

9 鋼-鋼粘接抗剪強(qiáng)度 MPa 25℃7天 - 17.00 - 17.50 ≥10.0 20.50

10 鋼-混凝土粘接抗剪強(qiáng)度 MPa 25℃7天 C40砼破壞 C40砼破壞 C40砼破壞 C40砼破壞 C40砼破壞 C40砼破壞

11 鋼-混凝土正拉粘接強(qiáng)度 MPa 25℃7天 ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.3MPa 且 C40砼破壞 ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.3MPa 且 C40砼破壞 ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.3 MPa 且 C40砼破壞

耐久性能

12 人工氣候老化正拉粘接強(qiáng)度 MPa 2000h ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.0MPa 且 C40砼破壞 ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.0MPa 且 C40砼破壞 ≥2.5MPa 或 C40砼破壞 ≥3.0MPa 且 C40砼破壞

圖4 防撞護(hù)欄斷裂裂縫

1.1.4 防撞護(hù)欄斷裂裂縫（圖4）。外側(cè)約50米長(zhǎng)的防撞護(hù)欄多處出現(xiàn)斷裂裂縫和破損缺角。

1.2 病害維修依據(jù)。

2008年12月經(jīng)交通部公路檢測(cè)中心對(duì)該橋進(jìn)行荷載對(duì)比試驗(yàn)，其結(jié)論為：“裂縫對(duì)開裂板塊的受力影響較?。涣芽p的存在對(duì)各板的橫向受力影響較小”；表明該橋16～19跨出現(xiàn)的不同程度缺損，對(duì)橋梁的正常使用影響不大，但須對(duì)該橋結(jié)構(gòu)的耐久性作適當(dāng)?shù)木S護(hù)；因此維修加固的原則是在維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行恢復(fù)、加固。endprint

2. 維修加固材料特性

本橋梁病害維修加固工程主要使用裂縫補(bǔ)強(qiáng)材料、裂縫封閉材料、碳纖維加固材料、“NC聚合物水砼快速修補(bǔ)材料”、 復(fù)合纖維布材料，其技術(shù)性能及物理力學(xué)指標(biāo)如下：

2.1 裂縫補(bǔ)強(qiáng)材料（干縫處理）（見(jiàn)表1）。

選用裂縫注射劑及混凝土密封劑作為低壓持續(xù)注射工法裂縫補(bǔ)強(qiáng)的主要材料。

2.2 裂縫封閉材料（濕縫處理）。

濕縫處理采用賽柏斯水泥基滲透結(jié)晶型防水材料進(jìn)行嵌封，現(xiàn)有板梁底有析鈣現(xiàn)象的裂縫，裂縫內(nèi)部?jī)蓚?cè)無(wú)法滿足裂縫補(bǔ)強(qiáng)所需的“干”與“凈”的要求，故擬采用賽柏斯材料嵌封細(xì)槽，以賽柏斯材料特有的活性化學(xué)物質(zhì)催化水泥混凝土內(nèi)的微粒和未完全水化的成份再次發(fā)生水化作用，形成不溶性結(jié)晶，封閉裂縫。

2.3 碳纖維加固材料。

板底采用碳纖維加固，其材料由碳纖維片材及其配套專用膠組成。碳纖維片材是采用進(jìn)口碳纖維原絲為關(guān)鍵原材料，具有力學(xué)性能優(yōu)異、便于施工操作的特性；配套專用膠由碳纖維粘貼底膠、粘貼找平膠、浸漬粘貼膠三個(gè)膠種組成。（見(jiàn)表2、表3）

2.4 NC聚合物水泥砼快速修補(bǔ)材料（見(jiàn)表4）。

蓋梁修復(fù)及其它砼結(jié)構(gòu)缺損采用NC聚合物水泥砼快速修補(bǔ)材料予以修補(bǔ)，該材料系以硅酸鹽水泥為主，適量摻入多種有機(jī)和無(wú)機(jī)材料，經(jīng)復(fù)合、聚合而成的微膨脹粉粒狀粘結(jié)材料。材料遇水后會(huì)產(chǎn)生一系列水化、水解的化學(xué)反應(yīng)，聚合成具有滲透性強(qiáng)、粘結(jié)強(qiáng)度高的新型膠凝體，并迅速吸附在老砼的粘結(jié)界面上，從而使新老砼形成一個(gè)牢固整體。其特點(diǎn)是粘結(jié)強(qiáng)度高、耐磨和抗沖擊等耐久性佳。

表4 NC聚合物水泥砼性能

力學(xué)性能 項(xiàng)目 1天 3天 28天 90天 備注

抗壓強(qiáng)度 （MPa） >15.0 >30.0 >40.0 >60.0

抗折強(qiáng)度 （MPa） >2.5 >4.0 >10.0 >12.0

粘結(jié)強(qiáng)度（MPa） >1.5 >2.5 >7.5 >9.5

凍融損失 % <1

耐磨性 好

耐油（酸）性 好

耐水（滲透）性 S S>12

張（縮）性 無(wú)收縮、微膨脹

毒性 無(wú)

可燃性 不燃

技術(shù)性能凝結(jié)時(shí)間（min） 坍落度（mm）

初凝 終凝 15（s）

30～45 60～90 >200

2.5 美國(guó)泰扶復(fù)合纖維加固材料。

防撞護(hù)欄開裂修復(fù)采用美國(guó)泰扶復(fù)合纖維加固，材料TYFOSEH-51（芳玻韌布）是由TYFOS專用樹脂

和TYFOSEH-51增強(qiáng)纖維混合而成的。TYFOSEH-51是一種特制的編制物，由單向特種玻璃（E-Glass）

和芳綸（Kevlar）纖維組成，這種玻璃材料和芳綸纖維垂直編制著。TYFO專用樹脂是由兩組基本樹脂

材料（TYFOA和TYFOB）結(jié)合在一起而成（見(jiàn)表5）。

表5 芳玻韌布材料性能指標(biāo)表

固化后形成的符合材料 配套專用樹脂

名義厚度 拉伸強(qiáng)度 彈性模量 拉伸強(qiáng)度 彈性模量 延伸率

1.3mm 80MPa 26.2GPa 80MPa 32GPa 3.8%

3. 維修加固施工工藝

本項(xiàng)目加固措施主要是對(duì)現(xiàn)有缺陷進(jìn)行加固恢復(fù)為主，其次是采取增設(shè)防撞復(fù)合纖維帶及警示標(biāo)志等措施防止結(jié)構(gòu)再次受到?jīng)_擊，其基本施工程序?yàn)椋?/p>

施工準(zhǔn)備→腳手架搭設(shè)→梁底及邊梁翼緣板裂縫封閉（干縫、濕縫）→板底碳纖維布粘貼加固→蓋梁檔塊修復(fù)→防撞護(hù)欄裂縫補(bǔ)強(qiáng)→粘貼防撞護(hù)欄復(fù)合纖維布→增設(shè)防范警示標(biāo)志→交工。具體技術(shù)措施如下：

3.1 裂縫補(bǔ)強(qiáng)（干縫處理）。

本工藝適用于板梁底及防撞墻不潮濕、無(wú)滲水、析鈣的干燥裂縫，其工藝流程（見(jiàn)表6）：

3.2 裂縫封閉（濕縫處理）。

對(duì)于潮濕的裂縫采用賽柏斯?jié)饪s劑（XYPEX濃縮劑）材料進(jìn)行封閉處理，其具體施工步驟如下：

3.2.1 鉆孔排水-在每片待修梁空心部位選擇低位鉆取10穿孔，排出內(nèi)部積水，并注意觀察積水為養(yǎng)護(hù)水還是從路面上部滲透下來(lái)的水。

3.2.2 鑿開裂縫附近松散的砼，直至堅(jiān)固的砼梁基體。

表6

（1）使用鋼絲刷或砂輪機(jī)等，將預(yù)定涂密封劑的部份磨平，露出堅(jiān)實(shí)的表面；并將表面處理干凈。

（2）測(cè)量裂縫寬度、長(zhǎng)度，估計(jì)注射位置及材料用量。標(biāo)示底座安裝位置，底座間距一般為25～30cm。若裂縫較寬，底座間距可適當(dāng)拉長(zhǎng)。

（3）使用密封劑把注入用底座安裝好，使其固定底座的中心要和裂縫中心吻合。

（4）用密封劑把裂縫的表面確實(shí)固定，使注入的樹脂不致流失，標(biāo)準(zhǔn)是沿裂縫線作寬度30mm，厚度約1～2mm的封帶。待密封劑硬化后，進(jìn)行下一工序。

（5）按比例配制裂縫注射劑，并將其裝入專用注射筒。將注射筒固定在底座上，采用加勁橡圈加壓的方式將注射筒內(nèi)的裂縫注射劑注入裂縫。在本工程中，由低向高逐一安裝注射筒。在注射筒內(nèi)裂縫注射劑快用完時(shí)需盡快更換注射筒，以盡量減少空氣的滲入以避免形成假飽和現(xiàn)象。另外，在注射的后階段應(yīng)增加加勁橡圈的數(shù)量以保證持續(xù)壓力。

（6）注入的樹脂硬化后，撤去注射筒。

（7）卸下底座，用砂輪機(jī)磨去密封劑使表面平坦，恢復(fù)原貌。

3.2.3 對(duì)于縫寬小于0.4mm的裂縫，用清潔水充分濕潤(rùn)須維修的表面及裂縫內(nèi)部，讓水浸透砼；然后用賽柏斯（XYPEX）：水以5份：2份（體積比）調(diào)和成濃縮灰漿涂刷；對(duì)于縫寬達(dá)0.4mm及以上的裂縫，需挖空成 5mm寬15mm深的U型槽，并用高壓水槍清洗細(xì)槽中及周邊的白色析鈣與混凝土粉塵。endprint

3.2.4 當(dāng)灰漿涂層干燥約十分鐘，但仍然有粘著性的時(shí)侯，用賽柏斯（XYPEX）：水以6份：1份（體積比）混合的半干料填滿槽與表面平齊。

3.2.5 稍微用水灑濕填縫的表面，然后在所修復(fù)的區(qū)城上再涂上一道XYPEX濃縮劑灰漿。

3.2.6 在三天內(nèi)，定期用霧狀水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.2.7 賽柏斯（XYPEX）材料的施工注意事項(xiàng)如下：

3.2.7.1 XYPEX不能在雨中或環(huán)境溫度低于4℃時(shí)使用。

3.2.7.2 XYPEX要用水浸透，但不能有明水。

3.2.7.3 XYPEX在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中必須用凈水，必須在初凝后使用噴霧式，一定要避免涂層被破壞。一般每天需噴水3次，連續(xù)2～3天，在熱天或干燥天氣要多噴幾次，防止涂層過(guò)早干燥。

3.2.7.4 XYPEX在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，必須在施工后48小時(shí)內(nèi)防避雨淋、霜凍、日曬、風(fēng)吹、污水及2℃以下的低溫。

3.2.7.5 XYPEX屬堿性，要避免直接與皮膚接觸、若需用手摻拌干粉或濕料時(shí)需戴膠皮手套。

3.3 板底碳纖維布粘貼加固。

完成裂縫補(bǔ)強(qiáng)（封閉）后，對(duì)板體碳纖維布加固：

3.3.1 裂縫區(qū)加固-為防止裂縫受外力（日常荷載、可能的沖擊力、熱脹冷縮等）的影響繼續(xù)擴(kuò)展，在垂直裂縫方向跨縫粘貼單向300g/m2碳纖維布予以防范，縫兩側(cè)錨固長(zhǎng)度不少于250mm（即碳纖維布長(zhǎng)度不短于500mm），加固長(zhǎng)度以裂縫兩端終止處再向外200mm（詳見(jiàn)圖5）。

圖5 裂縫區(qū)加固碳纖維布粘貼示意圖

圖6 板體加固碳纖維布粘貼示意圖

圖7 防撞護(hù)欄復(fù)合纖維布粘貼示意圖

3.3.2 板體加固-縱向裂縫橫向加固后，對(duì)前述5塊板再沿板跨方向縱向滿貼一層300g/m2碳纖維布，以提高板體整體強(qiáng)度（詳見(jiàn)圖6）。

3.3.2.1 板底粘貼界面打磨后進(jìn)行清潔干燥處理。

3.3.2.2 對(duì)板底凹處補(bǔ)平修整后整體刷涂底膠。

3.3.2.3 底膠固化至指干后板底再整體涂刷一層粘貼膠進(jìn)行板底整體碳纖維布粘貼。

3.3.3 封閉保護(hù)-為防止紫外線對(duì)環(huán)氧樹脂膠的破壞，待板底整體碳纖維布粘貼固化至指干后涂刷浸漬膠，常溫固化后全面粉飾（不少于5mm），然后刷涂料保護(hù)。

3.3.4 注意事項(xiàng)：

3.3.4.1 碳纖維布規(guī)格采用厚0.167mm，300

g/m2。

3.3.4.2 碳纖維布粘貼方向由一端依次向另一端，并采用滾筒碾壓邊粘貼邊驅(qū)趕、去除氣泡，確保碳纖維布與粘貼膠充分結(jié)合。

3.3.4.3 板底碳纖維布粘貼時(shí)測(cè)量好長(zhǎng)度一次性粘貼到位，應(yīng)盡量避免搭接；若發(fā)生搭接應(yīng)將搭接位置錯(cuò)開30cm以上，縱向搭接長(zhǎng)度不小于20cm。

3.3.4.4 保留排水孔，以及時(shí)排出板中積水（如有）。

3.4 邊梁翼緣板裂縫修復(fù)。

翼緣板裂縫底面采用濕縫處理方法，橋面防撞護(hù)欄與鋪裝層接縫開裂部位采用裂縫注射補(bǔ)強(qiáng)的干縫處理方式。

3.5 蓋梁修復(fù)。

16跨處的墩蓋梁擋塊斷裂，用NC聚合物水泥砼快速修補(bǔ)材料修復(fù)擋塊。擋塊修復(fù)工藝為：

打鑿檔塊缺損部位（至新鮮、堅(jiān)固的砼基體）→14筋筋種植（原鋼筋間增加） →鋼筋制安→模板制安→澆注NC聚合物砼→1天后脫?！∧ぐB(yǎng)生3天。

3.6 防撞護(hù)欄復(fù)合纖維加固。

防撞護(hù)欄因經(jīng)常受到?jīng)_擊，已發(fā)生多處斷裂，并給邊梁翼緣板產(chǎn)生較大的危害，16-1#邊梁翼緣板裂縫就是因防撞墻斷裂后，局部單體受沖擊所致。為防止這種現(xiàn)象的再次發(fā)生，對(duì)最易受到車輛沖擊的16-19跨的外側(cè)防撞墻在裂縫補(bǔ)強(qiáng)后，再采取在防撞護(hù)欄上粘貼復(fù)合纖維布對(duì)其進(jìn)行防范加固，

以達(dá)到整體受力的目的。

在16～19跨橋面防撞護(hù)欄內(nèi)側(cè)上、下部粘貼兩條1.3mm厚250mm寬的復(fù)合纖維布，其中上部粘貼兩層，下部粘貼一層；防撞護(hù)欄外側(cè)設(shè)置一條1.3mm厚250mm寬U形復(fù)合纖維布，間距100cm，與內(nèi)側(cè)下部復(fù)合纖維布位置對(duì)應(yīng)，以增加防撞護(hù)欄的整體強(qiáng)度；復(fù)合纖維布在伸縮縫位置斷開，另設(shè)蓋縫板并作好防腐保護(hù)（詳見(jiàn)圖7）。

4. 結(jié)語(yǔ)

隨著交通運(yùn)輸業(yè)日益發(fā)達(dá)，汽車逐漸向大噸位發(fā)展，但個(gè)別駕駛員不遵守法律法規(guī)，違法超限超載運(yùn)輸和超速行駛而發(fā)生事故現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)橋梁等結(jié)構(gòu)物造成很大的破壞作用。如何利用新技術(shù)、新材料來(lái)修理加固橋梁結(jié)構(gòu)物是當(dāng)前高速公路養(yǎng)護(hù)管理過(guò)程面臨的一個(gè)重要課題，蕭江互通A匝道橋采用賽柏斯?jié)饪s劑（XYPEX濃縮劑）等新材料新技術(shù)，在不影響交通的前提下修復(fù)和加固遭損壞的橋梁結(jié)構(gòu)，效果較好，節(jié)省工程造價(jià)，減少通行費(fèi)流失，都是可以認(rèn)真總結(jié)和推廣的。

參考文獻(xiàn)

[1] 《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T J23-2008，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布。

[2] 《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS146：2003，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）11-29-248

[作者簡(jiǎn)介] 溫作鑠（1978.11-），男，學(xué)歷：工學(xué)學(xué)士學(xué)位，職稱：工程師，工作單位：浙江溫州甬臺(tái)溫高速公路有限公司甌南管理處養(yǎng)護(hù)科，2005年畢業(yè)于浙江大學(xué)建工學(xué)院土木工程系。endprint