淺談環(huán)氧玻璃鋼在混凝土裂縫修補(bǔ)加固中的應(yīng)用

  1 工程概況

  江蘇省淮海農(nóng)場位于淮河下游,蘇北灌溉總渠尾閘兩岸,東臨黃海。自1952建場以來,大搞水利基本建設(shè),其中有5座公路橋建于1958年10月,中跨5m ,邊跨4.5m的簡支鋼筋混凝土T梁結(jié)構(gòu)。因施工時混凝土中摻入了一些粉煤灰,使工作質(zhì)量先天不足,投入運(yùn)行后公路橋大梁多處出現(xiàn)裂縫寬度超過允許值(0.2mm),最寬處已達(dá)0.48mm,給安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。1996年底開始對公路橋大梁上大于0.3mm的裂縫采用粘貼環(huán)氧玻璃鋼的技術(shù)加固。

  2 產(chǎn)生裂縫原因分析

  隨著車流量日益增加,橋面荷載已大大超過原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),致使橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損。原公路橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽車-10級,校核標(biāo)準(zhǔn)為拖車-60,T梁設(shè)計(jì)彩170級混凝土(舊級),而且每年冬春季節(jié)都有大量各種大型車輛通過。1995年9月,筆者對這5座公路橋進(jìn)行了全面調(diào)查,并以回彈儀測驗(yàn)了其碳化深度。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),幾乎每座公路橋大梁都有不同程度的裂縫,混凝土碳化深度已超過鋼筋保護(hù)層,鑿出一個深度為56mm的碳化測試點(diǎn),實(shí)際主筋保護(hù)層厚度為25mm,說明鋼筋偏位較多,主筋有輕度銹蝕(浮銹)。裂縫產(chǎn)生的主要原因是超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的車輛的過往,混凝土老化現(xiàn)象亦加快了裂縫的發(fā)展。

  3 修補(bǔ)加固措施

  為延長這5座公路橋的使用壽命,對縫寬大于0.3mm的裂縫,選用粘貼環(huán)氧玻璃鋼的措施進(jìn)行修補(bǔ),大梁表面及橋面板底部,用環(huán)氧厚漿涂料噴涂2遍。

  3.1 環(huán)氧玻璃鋼基本特征與粘結(jié)強(qiáng)度

  3.1.1 環(huán)氧玻璃鋼的基本特性

 ?。?)物理性能好??箯潯⒖估瓘?qiáng)度可達(dá)300-400MPa,抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPa(手糊法),吸水率小,與其它復(fù)合材料比,有較高的粘合力;

  (2)強(qiáng)度高。環(huán)氧玻璃鋼密度為1.6,由于抗拉強(qiáng)度高,因而能以較小的單位重量獲得較高的強(qiáng)度;

 ?。?)耐久性好。具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和耐水性;

 ?。?)施工工藝簡單。操作方便,容易維修。

  3.1.2 環(huán)氧玻璃鋼膠粘劑的配制及粘接強(qiáng)度[Page]

  膠粘劑主劑為無錫6101環(huán)氧樹脂,另加增韌劑、固化劑、稀釋劑等,經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)配制,配比見表1。

  3.2 施工工藝

  3.2.1 粘貼部位、層數(shù)、面積與寬度

  對裂縫大于0.3mm以上的進(jìn)行粘貼三膠二布環(huán)氧玻璃鋼,粘貼寬度為20mm,搭接的長度大于50mm。

  3.2.2 混凝土表面處理

  基體表面狀態(tài)是決定粘貼使用效果的關(guān)鍵因素之一,表面處理好壞,粘貼效果相關(guān)很大。環(huán)氧玻璃鋼粘貼前,人工用刮鏟將混凝土表面的污漬鏟除,再將裂縫處松散砂漿清除,然后用粗砂紙打磨一遍以除油污、銹斑,再用鋼絲刷將混凝土表面刷糙,最后用丙酮或汽油等溶劑洗刷被粘貼面2遍,將浮灰、油脂徹底洗去。

  另外亦可采用機(jī)械噴砂對混凝土表面進(jìn)行處理,該方法具有質(zhì)量好,工效高等優(yōu)點(diǎn)。但粘貼面積較小時,較少采用。

  3.2.3 粘貼環(huán)氧玻璃鋼

  粘貼用人工手糊。主要采用分層間斷法,少部分孔采用多層連續(xù)法。

  1)分層間斷法

  施工工序?yàn)椋和克⒋虻琢?刮環(huán)氧膩?zhàn)?間斷刷貼已裁剪好寬200mm的環(huán)氧玻璃鋼-涂刷面層料。施工質(zhì)量要求:(1)底料涂刷于混凝土表面上要薄而勻,避免漏涂、流掛,自然固化時間不小于6h。(2)混凝土表面凹凸不平處,要用膩嵌壓填平,自然固化時間一般為12h。(3)刷一道環(huán)氧膠粘劑,貼一層環(huán)氧玻璃鋼,邊貼邊用漆刷由中間向兩邊輕輕刮壓平整,趕走氣泡,不起趨紋,不留空腹點(diǎn),要求環(huán)氧玻璃鋼全部浸透,一般固化時間12h,固化后對毛刺、突邊、氣孔進(jìn)行整修。檢查合格后,再按上述程序粘貼第二層環(huán)氧玻璃鋼,自然固化12h后,再最后涂刷面層環(huán)氧膠粘劑一遍。

  2)多層連續(xù)法

  多層連續(xù)法施工中,涂刷打底料和刮環(huán)氧膩?zhàn)优c分層間斷法相同。不同的是,在第一層環(huán)氧玻璃鋼粘貼完畢,檢查合格后,不等固化即在同部位按同樣的方法連續(xù)粘貼第二層環(huán)氧玻璃鋼。多層連續(xù)法施工能縮短時間,但質(zhì)量不易掌握,所以操作要特別謹(jǐn)慎,小心輕刮,不要將前一層的環(huán)氧玻璃鋼弄出突邊,搭接處要仔細(xì)壓緊。同樣湎層膠粘劑要使環(huán)氧玻璃鋼全面浸透。通過檢查、測試,兩種粘貼方法均能滿足質(zhì)量要求。[Page]

  3.3 質(zhì)量控制

  除了上述施工中應(yīng)控制的質(zhì)量要求外,尚需要做到以下幾點(diǎn):

  1)粘寬200mm的環(huán)氧玻璃鋼要以裂縫為中心線對稱貼,即在裂縫的兩側(cè)盡量做到均為100mm。

  2)環(huán)氧玻璃鋼的上下搭接縫要錯開,搭接不小于50mm,搭接口向下,圓角處要把環(huán)氧玻璃鋼剪開。

  3)施工后的環(huán)氧玻璃鋼外允質(zhì)量要求達(dá)到:平整、貼實(shí)、無毛刺、無所泡、無漏膠、不突邊、無皺紋、不脫膠。

  4)在施工現(xiàn)場做“8”字模砂漿試件和?40mm圓鋼模試件,進(jìn)行環(huán)氧膠粘劑的粘結(jié)抗拉試驗(yàn),并要求“8”字模砂試件的28天齡期平均粘結(jié)抗拉強(qiáng)度不低于3MPa和滿足試件破壞情況下不在粘結(jié)面被拉壞的指標(biāo)。

  3.4 施工注意事項(xiàng)

  1)粘貼環(huán)氧玻璃鋼宜在氣溫20°C左右,濕度不大于80%的條件下施工,雨天不宜施工,晴天施工要防止灰塵及陽光直射。

  2)環(huán)氧膠粘劑要隨配隨用,少配勤用。

  4 結(jié)語

  4.1 結(jié)構(gòu)膠粘劑力學(xué)性能

  經(jīng)過對江蘇省淮海農(nóng)場5座公路橋結(jié)構(gòu)膠粘劑的“8”字型砂漿試模和?40mm圓鋼模試件的試驗(yàn)表明:28d齡期粘結(jié)強(qiáng)度均大于砂漿混凝土本身的抗拉強(qiáng)度。結(jié)果見表3。

  4.2  工程效果

  江蘇省淮海農(nóng)場5座公路橋大梁裂縫處理6年多來,工程運(yùn)行良好。檢查表明環(huán)氧玻璃鋼粘貼完好,接頭緊密,沒有鼓泡脫落現(xiàn)象。顯示了環(huán)氧玻璃鋼處理裂縫不僅粘接強(qiáng)度高,而且能有效地封閉裂縫,保證結(jié)構(gòu)的整體性。


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