预应力空心板病害的成因分析及维修加固工艺

　　摘要：本文以实际工程为例，阐述了预应力空心板病害的成因及维修加固措施。
　　关键词：预应力空心板病害处理
　　1病害描述
　　本桥梁为某高速路上一座3-20m预应力空心板桥梁。主要病害为底板出现纵、横向裂缝。纵向裂缝宽度主要在0.1mm～0.2mm之间，横向裂缝的宽度均小于0.1mm。横向裂缝出现的位置均集中在空心板的跨中附近，且主要出现在边板及靠近边板的中板，而纵向裂缝则多出现在距空心板左右侧边缘10㎝～30㎝处。
　　2病害成因分析
　　造成底板纵向裂缝的原因主要是空心板预制时，芯模的位置容易造成在振捣时底板骨料不均匀分布，在钢筋密集处水泥浆过分集中，在某些位置形成薄弱带，预应力放张过快时在这些薄弱位置就比较容易形成纵向裂缝，此类裂缝属非结构受力裂缝，但对结构的整体性有影响。
　　而底板横向裂缝主要是结构受力裂缝。根据现场资料，桥面边缘两米范围内为紧急停靠带。在实际运营中，边板范围桥面运行车辆较多，且以货车为主。铰缝在桥面重车荷载长时间、高频率的碾压、冲击作用下容易松动、开裂，或由于支座垫石破损、支座自身老化等原因，造成支座脱空，致使支座在汽车荷载作用下松动、开裂，导致空心板之间横向传力减弱，最终在边板及附近几块空心板最大正弯矩处附近出现裂纹。
　　3病害处理方法
　　3.1处理原则
　　（1）凡裂缝宽度≥0.2mm者，进行灌浆处理；
　　（2）凡裂缝宽度＜0.2mm者，进行表面封闭处理；
　　（3）对全部空心板边板及靠近边板的2、3号板顺桥向粘贴碳纤维布。
　　3.2灌浆处理
　　对宽度大于或等于0.2mm的裂缝进行灌浆处理。一方面是靠粘结剂的粘结力将混凝土结构内部组织重新结合为整体，恢复应有的强度；另一方面可阻断空气和水分进入构件内部，避免腐蚀钢筋和混凝土，提高结构的耐久性和抗渗性。
　　施工工艺如下：
　　（1）裂缝的检查与标注。对照检查报告现场核实需灌浆处理的裂缝条数、长度，统计工作量，并标示出裂缝的具体位置。
　　（2）灌浆处理采用压力注浆法，将每道裂缝构成一个封闭空腔，按要求布置进出口，借助专用灌浆泵（灌浆器）将浆液注入缝隙并使之填满。
　　（3）压力注浆法施工工艺流程如下图所示：
　　                                      
　　
　　
　　
　　
　　　　（4）压力注浆法施工具体步骤：
　　a.裂缝表面处理：先剔除混凝土表面抹灰层（宽8cm）左右，并用打磨机打磨平整，将表面残留的油污、白灰或浮碴采用丙酮或酒精进行清理干净并保持干燥；
　　b.设计注浆嘴位置：注浆嘴应埋设在裂缝两头端部、交叉处和较宽处，间隔25cm～30cm，并保证每条裂缝最少有两个注浆嘴；
　　c.埋设注浆嘴：根据设计注浆嘴位置，采用粘结剂将注浆嘴与裂缝对齐，应粘贴牢靠，且必须对准裂缝，以保证导流顺畅；
　　d.裂缝表面封闭：采用专用封缝胶浆每个注浆嘴相连接，胶与混凝土表面的粘结力应大于4Mpa，胶层应均匀无气泡、砂眼，厚度大于2mm，保证裂缝表面封闭严密；
　　e.密封检查：环氧表面封闭带硬化后，进行试验检查，确认密封严实。将压缩气体通过灌浆泵（灌缝器）充入裂缝内，气压控制在0.3Mpa左右，同时在封闭带上及注浆嘴周围涂上肥皂水，如发现有气泡冒出，说明该部位漏气，应进行重新封闭；
　　f.配置浆液：灌浆材料的调配应按照施工前的最佳试配结果进行，便于施工时间的掌握与可灌性；
　　g.灌注浆液：灌浆应按由一端向另一端、由宽度对细的顺序进行，对于竖向裂缝应按低端向高端进行灌注。从第一个注浆嘴开始，下一个注浆嘴有浆液流出时，关闭本注浆嘴，对下一个注浆嘴进行灌注，依此向后进行，直至最后一个注浆嘴。全部注满后应继续稳定压力一定时间，吸浆率小于50ml/h后停止注浆；
　　h.封口：停止注浆后，将注浆嘴用专用的封口栓进行全部封口。待浆液全部凝固后，拆除所有注浆嘴，在注浆嘴处用环氧胶泥抹平；
　　i.检查：裂缝封口24小时后，对裂缝灌浆效果进行检查，确保裂缝内浆液填充饱满。裂缝灌注胶达到完全固化期时，可用超声波或取芯法进行灌注质量检验。
　　3.3裂缝表面封闭处理
　　对宽度小于0.2mm的裂缝进行普通封闭处理。先剔除混凝土表面抹灰层（宽8cm左右），并用打磨机打磨平整，对表面残留的油污或浮渣采用丙酮或酒精进行清除。
　　待混凝土表面的水分干燥后，在裂缝处理面涂一层环氧树脂基液（宽2～3cm），待基液充分渗透裂缝处理面后，涂抹一层厚1mm左右、宽2～3cm的成品胶。抹胶泥时防止产生小孔和气泡，抹刮平整，保证封闭可靠。
　　3.4粘贴碳纤维布
　　3.4.1施工步骤
　　                  
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　（1）施工准备
　　（2）表面处理
　　应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。混凝土表面应清理干净并保持干燥。
　　（3）涂刷底层树脂
　　按产品生产厂提供的工艺规定配制底层树脂。采用滚筒刷将底层树脂均匀抹于混凝土表面。宜在底层树脂表面指触干燥后，尽快进行下一工序的施工。
　　（4）找平处理
　　按产品生产厂提供的工艺规定配制找平材料。对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，不应有棱角。转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧，半径不应小于20mm。宜在找平材料表面干燥后，尽快进行下一工序的施工。
　　（5）粘贴碳纤维布
　　a.按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
　　b.按产品生产厂提供的工艺规定配制浸渍树脂，并均匀涂抹于粘贴部位；
　　c.将碳纤维布用于手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布；
　　d.多层粘贴时重复上述步骤，并宜在纤维表面的浸渍树脂干燥后忙进行下一层粘贴；
　　e.在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
　　（6）粘贴检查
　　碳纤维布与混凝土之间的粘结质量，可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维布表面的方法检查，总有效粘结面积不应低于95%。当碳纤维布的空鼓面积大于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行修补。当空鼓面积大于10000mm2时，宜将空鼓部位的碳纤维布切除，重新搭接贴上等质量的碳纤维布，搭接长度不应小于100mm。
　　（7）表面防护
　　粘贴碳纤维布后，及时在其表面再直横均匀涂抹一层浸渍胶，自然风干；确保片表面已充分风干结合后，在其表面涂抹罩面胶或采用其它措施处理，以确保各层胶的耐久性。
　　4结论
　　实践表明：利用既有桥梁加固，不仅提高桥梁技术标准，与拆除另建相比，工期短，资金少，而且对现有交通运输影响小。早期设计施工的高速公路上的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下,大部分都出现了不同情况的病害。因此，对这些桥梁进行病害分析，提出相应的维修加固方法，具有显著的经济效益和社会效益。