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　　1、 概述

　　 長(zhǎng)沙灣大橋?yàn)樯钌歉咚俟�路西段的一座跨海特大橋，�?996年底建成通車(chē)。該橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車(chē)-超20級(jí)、掛車(chē)-120。橋梁全長(zhǎng)1589.1m，橋下平均凈空5.4m。橋梁上部結(jié)構(gòu)為39×16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁和32×30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋面寬度為24.5m～26.5m不等，雙向四車(chē)道。橋梁下部為雙柱式橋墩，左右幅橋分開(kāi)，立柱直徑1～38號(hào)墩為1.1m，39～50號(hào)墩為1.3m，51～70號(hào)墩為1.7m。

　　該橋立柱的主要病害為混凝土保護(hù)層整層剝落，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，部分鋼筋已經(jīng)銹斷，如圖1.1所示。這種病害以1～38號(hào)墩立柱最為普遍和嚴(yán)重，39～70號(hào)墩立柱則有個(gè)別的銹脹開(kāi)裂，沒(méi)發(fā)現(xiàn)有整層銹脹剝落的情況。

　　圖1.1

　　針對(duì)這些病害情況，本著安全、適用、經(jīng)濟(jì)和可靠的原則，對(duì)長(zhǎng)沙灣大橋的立柱按病害情況的嚴(yán)重程度分成A、B、C三類(lèi)：

　　A類(lèi)立柱指鋼筋成片銹脹、混凝土破損面積≥（D/2）×（h/2），其中D為立柱周長(zhǎng)，h為立柱高度；

　　B類(lèi)立柱指鋼筋成片銹脹、混凝土破損面積＜（D/2）×（h/2），且無(wú)銹蝕損失超過(guò)50%的主筋；

　　C類(lèi)立柱為鋼筋個(gè)別銹脹，但沒(méi)有成片剝落的立柱。

　　據(jù)鑿除銹脹裂縫后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，A類(lèi)立柱主要分布在1～38號(hào)墩，共65根；B類(lèi)立柱主要分布在1～38號(hào)墩及51號(hào)墩右幅，共89根；C類(lèi)立柱主要分布在39～70號(hào)墩，共124根。

　　對(duì)三類(lèi)立柱分別采取的加固和防腐措施為：

　　A類(lèi)立柱：用干軋混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位，為確保立柱安全，每次鑿除和修補(bǔ)的面積不得超過(guò)立柱周長(zhǎng)1/4的截面；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，每道用量約為0.15kg/?；植筋并安裝加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，外包10?厚高性能混凝土；涂刷三層防腐涂料，分別為環(huán)氧封閉漆、厚漿型環(huán)氧防腐中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆，干膜厚度對(duì)應(yīng)為20μm、60μm、60μm。

　　B類(lèi)立柱：用環(huán)氧混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，每道用量約為0.15kg/?；粘貼S450型高強(qiáng)玻璃纖維布；涂刷一層丙烯酸聚氨酯面漆涂料，干膜厚度60μm。

　　C類(lèi)立柱：用環(huán)氧混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，用量約為0.15kg/?；粘貼E450型普通玻璃纖維布；涂刷一層丙烯酸聚氨酯面漆涂料，干膜厚度60μm。

　　2、鋼筋銹脹、混凝土剝落部位修復(fù)

　　2.1  干軋混凝土修補(bǔ)缺陷

　　干軋混凝土是一種在混凝土缺陷修補(bǔ)中使用的用人工軋實(shí)的干硬性混凝土，適合修補(bǔ)尺寸較大的各種混凝土缺陷。具有與舊混凝土同質(zhì)、強(qiáng)度及彈模相近、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　本橋的A類(lèi)立柱考慮到修補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)性及與外包高性能混凝土的同質(zhì)性，對(duì)鋼筋銹脹和混凝土剝落的部位采用干軋混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。如圖2.1為干軋混凝土修補(bǔ)缺陷后的圖片。

　　干軋混凝土修補(bǔ)的施工過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，具體可分為七個(gè)施工步驟：缺陷鑿除，鋼筋處理，模板安裝，配制混合料，澆筑并搗實(shí)混合料，拆模及養(yǎng)生，表面處理。

　　圖2.1

　　施工各步驟的質(zhì)量控制要點(diǎn)為： 

　　1）缺陷鑿除：在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，徹底鑿除缺陷處的松弱混凝土及雜物。一次鑿除的面積不應(yīng)超過(guò)立柱周長(zhǎng)的1/4截面。鑿除時(shí)盡量將缺陷表面鑿成與該處結(jié)構(gòu)的主受力方向垂直，并將新舊砼接觸面粗糙化，以增強(qiáng)新舊砼之間的粘合效果。鑿除后用水沖洗干凈。

　　2）鋼筋處理：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用鋼刷或高壓水槍清除表面銹跡。對(duì)于銹蝕截面損失超過(guò)30%的鋼筋，增加一根相同截面的鋼筋。

　　3）模板安裝：應(yīng)自下向上逐層安裝模板，逐層澆筑混凝土。每層模板高度一般為10-15cm，以不影響作業(yè)空間及混合料的搗實(shí)效果為宜。

　　4）配制混合料：一般采用人工拌和，嚴(yán)格按配合比配料，拌和均勻后，和易性以混合料堆放時(shí)不滑移、用手揉捏剛好能成團(tuán)時(shí)為宜。

　　5）混合料澆筑及搗實(shí)：澆筑前先在舊砼面上均勻刷一層砼界面劑，澆筑時(shí)每層混合料厚度不宜超過(guò)5cm，否則不易搗實(shí)。每層搗實(shí)均以混合料表面溢滿水泥漿為標(biāo)志。

　　6）拆模及養(yǎng)生：拆模時(shí)間一般為24小時(shí)。混凝土終凝后應(yīng)立即開(kāi)始灑水養(yǎng)生，持續(xù)養(yǎng)生時(shí)間一般不少于7天。

　　7）表面處理：因干軋混凝土施工和易性較差，及舊砼表面不平整等因素，造成與舊砼接縫粗糙。一般做法是用顏色與舊砼面接近的環(huán)氧膠泥抹平。本橋因需外包高性能混凝土，因此在拆模后鑿除表面松脫物并對(duì)砼表面鑿毛即可。

　　2.2  環(huán)氧混凝土修復(fù)缺陷

　　本橋的B、C類(lèi)立柱考慮到缺陷修補(bǔ)后表面粘貼玻璃纖維布，為了確保與纖維布之間的粘接強(qiáng)度以及修復(fù)表面的平順，對(duì)鋼筋銹脹和混凝土剝落的部位采用環(huán)氧混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。

　　環(huán)氧混凝土修補(bǔ)缺陷技術(shù)是目前最常用的一種缺陷修補(bǔ)技術(shù)。基本原理是用環(huán)氧混凝土或環(huán)氧砂漿置換缺陷部位的松弱層混凝土，恢復(fù)結(jié)構(gòu)在缺陷處的強(qiáng)度，并恢復(fù)對(duì)該部位鋼筋的保護(hù)，適用于修補(bǔ)尺寸較小或較淺的各種混凝土缺陷，具有與舊混凝土粘接強(qiáng)度較高、抗壓強(qiáng)度較高、與原結(jié)構(gòu)彈性模量相差較大、耐候性能不及普通混凝土、修補(bǔ)費(fèi)用較高等特點(diǎn)：

　　環(huán)氧混凝土修補(bǔ)的施工順序：徹底鑿除表面松散物→清洗鑿除面→涂刷一道復(fù)合環(huán)氧漿液→配制環(huán)氧混凝土或環(huán)氧砂漿→填充環(huán)氧砂漿→自然養(yǎng)生→表面處理。各主要工序的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)：

　　1）缺陷鑿除：在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，徹底鑿除缺陷處的松弱混凝土及雜物，然后用鋼刷等清除松脫物，再用丙酮擦拭干凈。

　　2）鋼筋處理：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用用鋼刷或高壓水槍清除表面銹跡。對(duì)于銹蝕截面損失超過(guò)30%的鋼筋，增加一根相同截面的鋼筋。

　　3）配制混合料：嚴(yán)格按廠家規(guī)定的環(huán)氧配比要求配料，拌和均勻至類(lèi)似橡皮泥或和面團(tuán)的和易性為宜。配制過(guò)程宜的環(huán)境溫度不能超過(guò)40℃。

　　4）填料修補(bǔ)：修補(bǔ)前先在舊砼面上均勻刷一層復(fù)合環(huán)氧膠液，填筑時(shí)每層混合料厚度不宜超過(guò)2cm，否則容易滑落或發(fā)泡，逐層填筑至與原砼表面齊平，每層填筑均應(yīng)在上一層固化后進(jìn)行。

　　5）表面處理：盡量使表面平順，由于尚需粘貼玻璃纖維布，故無(wú)需對(duì)顏色進(jìn)行處理。

　　3、涂刷遷移滲透型阻銹劑

　　本工程選用的阻銹劑為西卡903，屬遷移滲透型阻銹劑，廠家提供的技術(shù)參數(shù)：密度（20℃）為1.13kg／L，粘度（20℃）為25mPas.s，PH值約為11。

　　施工流程：去除混凝土表面風(fēng)化物、污染物、舊有涂層→用高壓水槍對(duì)結(jié)構(gòu)表面徹底清洗→混凝土局部病害修補(bǔ)→配制阻銹劑→涂刷阻銹劑（3~5遍、每遍間隔2~6小時(shí)）→干燥2天以上→用高壓水槍等方法沖洗干凈→下一工序。

　　西卡903不能稀釋。使用刷子、滾刷或低壓手動(dòng)噴涂設(shè)備涂刷至表面飽和，用量約0.15kg／m2.遍，本橋立柱一般涂刷4遍，總用量約為0.6 kg／m2，利用其與鋼筋之間良好的親和力使之在鋼筋表面形成保護(hù)膜，避免鋼筋銹蝕。每層操作之間均應(yīng)保證上一層涂刷已干燥，通常為2-6小時(shí)。涂刷過(guò)西卡903的混凝土表面會(huì)有少量結(jié)晶物析出，會(huì)影響抹灰層、涂層或結(jié)構(gòu)膠等的粘結(jié)效果，應(yīng)清洗干凈。

　　作業(yè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)溫度應(yīng)高于+5℃。如果結(jié)構(gòu)物表面有防護(hù)涂層或結(jié)構(gòu)物對(duì)水和氣體不具備可滲透性，則西卡903阻銹劑亦無(wú)法滲入。當(dāng)鋼筋表面氯離子含量>2％水泥重量時(shí)，應(yīng)先將該部位作脫氯處理或做剔鑿及修復(fù)后再應(yīng)用西卡903阻銹劑，必要時(shí)可加大阻銹劑的用量。

　　西卡阻銹劑呈堿性，應(yīng)避免其與眼睛、皮膚接觸。應(yīng)佩帶防護(hù)眼鏡、手套并穿著防護(hù)工作服。操作現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持良好的通風(fēng)，必要時(shí)應(yīng)佩帶防護(hù)面具。

　　4、外包高性能混凝土

　　A類(lèi)立柱采用C45高性能混凝土進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)如表4.1所示，在施工中實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些指標(biāo)的控制：實(shí)際使用的水膠比為0.35，膠凝物（42.5R水泥+二級(jí)粉煤灰+硅灰）總量為479.14kg/m3，對(duì)砂和碎石做了堿活性膨脹試驗(yàn)及氯離子含量試驗(yàn)，結(jié)果如表4.2所示。為確保混凝土的抗氯離子滲透性能，還在配合比設(shè)計(jì)中加入了西卡901摻入型阻銹劑，用量為12 kg/m3。實(shí)測(cè)平均抗壓強(qiáng)度超過(guò)52MPa，抗氯離子滲透性為861.9C。

　　表4.1

　　表4.2

　　高性能混凝土的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：

　　1）原材料：

　　a、D8冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)及普通鋼筋材料進(jìn)場(chǎng)必須有出廠合格證，并經(jīng)抽檢合格方可使用。

　　b、水泥：采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)應(yīng)分別符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175和GB344的有關(guān)規(guī)定，水泥熟料中鋁酸三鈣含量宜控制在6～12%。

　　c、骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)固耐久、具有良好級(jí)配的機(jī)制碎石，且最大粒徑應(yīng)滿足要求。

　　d、拌合用水采用自來(lái)水。

　　e、摻合劑：主要是粉煤灰和硅粉。其中粉煤灰要求Ⅱ級(jí)以上。

　　f、外加劑：主要有減水劑和摻入型阻銹劑，其中減水劑采用的是緩凝早強(qiáng)型的FDN-440。阻銹劑采用西卡-901。外加劑的品質(zhì)及應(yīng)用應(yīng)分別符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：《混凝土外加劑》（GB 8076），及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JTJ 269）規(guī)定。

　　2）施工過(guò)程控制：

　　a、鋼筋安裝應(yīng)數(shù)量和尺寸準(zhǔn)確，綁扎牢固。

　　b、舊混凝土表面應(yīng)堅(jiān)實(shí)、潔凈，在澆砼前均勻涂刷砼界面劑。

　　c、模板安裝應(yīng)尺寸準(zhǔn)確，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面平整光滑，密封不漏漿。

　　d、混凝土攪拌時(shí)應(yīng)使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并應(yīng)比普通混凝土多拌40s以上。

　　e、混凝土宜在界面劑涂刷后110min內(nèi)澆筑完畢。拌合料入模后應(yīng)充分振搗密實(shí)。

　　f、由于添加粉煤灰的數(shù)量較多，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于15天。

　　5、粘貼玻璃纖維布

　　本橋立柱粘貼的玻璃纖維布分為高強(qiáng)玻璃纖維布和普通玻璃纖維布兩種，除配套的浸漬樹(shù)脂不同外，粘貼工藝相同。圖5.1為粘貼施工圖片，上半部分為已貼好的玻纖布，下半部分為正在粘貼的玻纖布。

　　圖5.1

　　粘貼玻璃纖維布的工藝流程為：混凝土表面處理→找平處理→涂刷底層樹(shù)脂→配制粘結(jié)劑（浸漬樹(shù)脂）→粘貼玻璃纖維片材→表面防護(hù)。

　　施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：

　　1）混凝土表面處理：鑿除表面松弱層并打磨平整，露出堅(jiān)實(shí)的新砼面，若有裂縫或缺陷應(yīng)先行修補(bǔ)，用丙酮清除油污等雜質(zhì)。

　　2）配制粘結(jié)劑：嚴(yán)格按照廠商提供的配合比和工藝要求進(jìn)行，調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無(wú)氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入。

　　3）涂底膠：用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂布在己處理好的砼表面，調(diào)好的底膠應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，當(dāng)指觸干燥后方可進(jìn)入下一工序的施工。

　　4）找平處理：經(jīng)清理、打磨后的混凝土表面，若有凹陷處，應(yīng)使用修補(bǔ)膠找平。

　　5）粘貼玻璃纖維布：

　　a、按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪玻璃纖維布,剪裁后應(yīng)打卷并放置穩(wěn)妥，在底膠涂好后再展開(kāi)，勻速推平。

　　b、使用滾刷或毛刷、刮板將粘結(jié)膠均勻地涂抹到混凝土粘接面上，配制浸漬樹(shù)脂并均勻抹于所要粘貼的部位。

　　c、用硬橡膠輥或塑料刮板沿纖維方向多次滾壓,擠出氣泡,促使粘結(jié)劑滲透，并使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維。

　　d、底層浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維后在玻璃纖維布的表面均勻涂拌上層膠往復(fù)刮涂，使粘合劑滲入到碳纖維中去。

　　e、常溫下1-2小時(shí)后，再使用硬橡膠輥或塑料刮板往復(fù)碾壓消除可能出現(xiàn)的浮起和錯(cuò)動(dòng)。

　　d、在玻璃纖維布表面應(yīng)均勻涂抹一道浸漬樹(shù)脂。

　　6）施工宜在5℃以上環(huán)境溫度和混凝土表層含水率＜4%的條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹(shù)脂的施工使用溫度。

　　7）在表面處理和粘貼玻璃纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。

　　6、涂刷防腐涂層

　　防腐涂層材料的性能應(yīng)滿足《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTG/T B07-01-2006)第6.1.1及《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ 275-2000）第7.1.2.3要求。應(yīng)具有良好的耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料尚應(yīng)具有良好的滲透能力。圖6.1為涂裝效果相片。

圖6.1

　　防腐涂層施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)為：

　　1）清理被涂刷構(gòu)件表面松弱層并打磨平整，露出新面，若有裂縫或缺陷應(yīng)先行修補(bǔ)，用丙酮清除油污等雜質(zhì)。

　　2）配制防腐涂料：嚴(yán)格按照廠商提供的配合比進(jìn)行，調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無(wú)氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入。

　　3）按設(shè)計(jì)要求的涂裝道數(shù)和涂膜厚度進(jìn)行施工，隨進(jìn)用濕膜厚度規(guī)檢查涂層濕膜厚度，以控制涂層的最終厚度及其均勻性。

　　4）涂裝過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)注意涂層濕膜的表面狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏涂、流掛、變色、針孔、裂紋等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

　　5）每道涂裝施工前應(yīng)對(duì)上道涂層進(jìn)行檢查，上道涂層檢查合格后才能進(jìn)行下一道涂層施工。

　　6）涂裝后應(yīng)進(jìn)行涂層外觀目視檢查。涂層表面應(yīng)厚度和色澤均勻、無(wú)氣泡、無(wú)針孔、裂縫等缺陷。

　　7）表濕區(qū)涂層應(yīng)在無(wú)流水、水珠、水跡的狀態(tài)下進(jìn)行施工。及時(shí)清理、清潔受污染的混凝土的表面。

　　8）涂裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和相對(duì)濕度，必須滿足涂料適應(yīng)的范圍條件下才能進(jìn)行施工。并做好涂裝環(huán)境條件的記錄。

　　7、結(jié)語(yǔ)

　　長(zhǎng)沙灣大橋通車(chē)已有十年，其立柱病害可謂沿海或跨海工程中的一個(gè)典型個(gè)案。本項(xiàng)工作實(shí)施的時(shí)間為07年1月至07年4月。從試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的工程質(zhì)量情況看來(lái)，能滿足設(shè)計(jì)文件的各項(xiàng)要求。由于工程耐久性加固的效果尚需要時(shí)間考驗(yàn)，我們將定期進(jìn)行跟蹤，以對(duì)本橋的加固效果得出客觀評(píng)價(jià)，并為以后類(lèi)似加固項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工提供參考。