病害桥梁混凝土防撞墩的 优化修补施工方法及工程应用.docx

引言 防撞墩为桥梁的必备构件。在北京市区范围内，截至目前，建设的大型立交桥多达427座，独立桥梁2069座，均处于满负荷工作状态，约三分之一的桥梁已运营超过20年以上。仅在北京三环路沿线，就布置立交桥和跨河桥59座，全线贯通时就基本处于超负荷运转状态。大量的钢筋混凝土材质防撞墩，布设在桥梁重要边缘及线路拐弯等处。处地自然环境超负荷运转的桥梁本身，其构件及结构性均出现不同程度风化、腐蚀与损坏。防撞墩构件存在腐蚀、开裂、漏水、钢筋锈蚀等现象，处于防撞护栏位置的构件由于频率撞击作用其破坏更为严重。 1、桥梁混凝土防撞墩损坏主要原因及机理 统计结果表明，北京市区范围内桥梁混凝土防撞墩腐蚀率高达80%。混凝土材质防撞墩遭受腐蚀病害，对桥梁结构体本身的耐久性以及交通安全性，无不造成直接威胁。针对北京气候特点以及市区交通运营实际情况，结合笔者多年的工程经验及调查分析，混凝土材质桥梁防 撞墩病害主要原因有冻融破坏和化学侵蚀这2种。（1）冻融破坏：混凝土的表面和结构中布满毛细孔，具有很强的吸湿性和渗透性。北京夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春秋两季相对短促，季节气温与白昼气温温差较大。而混凝土保护层相对较薄，表层混凝土孔隙中填充的水冻融加速了混凝土的风化。进入混凝土结构的水，发生冻融循环的应力作用，形成冰涨压力和渗透压力联合作用的疲劳应力，使混凝土产生由表及里的剥蚀破坏，在整个冬季或冬春之交发生较频繁。（2）化学侵蚀：北方冬季气温低，降雪后道路易结冰。为保证交通能迅速恢复，大量使用融雪剂、除冰盐等。融雪剂的主要成分是盐类，其中的氯离子以融化的雪水为载体进入钢筋混凝土结构，侵蚀钢筋，造成结构破坏。 2、工程概况北京市环线某立交北向西匝道桥。桥梁全长138.9m，桥面全宽9.2～14.7m。桥梁采用桩基础，高自由柱，柱顶结构为3跨预应力混凝土材质连续箱梁+3跨预应力混凝土材质连续板梁，跨径组合24.7m+28.0m+25.0m+19.1m+21.6m+20.5m。桥梁标准段横断面依次为0.6m防撞墩+8.0m行车道+0.6m防撞墩标准断面布置。下部结构为钢筋混凝土柱式墩，部分外包钢板箍。桥面采用沥青混凝土铺装。桥面两侧栏杆立柱表面存在多处锈胀、开裂，左侧防撞护栏和中央隔离带多处破损、露筋。匝道两侧防撞墩出现大量破损、开裂、剥落、钢筋锈胀现象，局部锈胀严重，表面大面积露筋。主梁局部锈涨、破损、梁端漏水破损严重。防撞墩病害如图1所示。 图1 防撞墩面层混凝土碳化钢筋裸露锈蚀 3、桥梁防撞墩维修设计方案 ?遭受病害的钢筋混凝土防撞墩，必须及时有效进行修复。目前行业内使用的修复材料有：无机砂浆、环氧砂浆、丙烯酸酯改性聚合物砂浆等。修复方法各异，一般采用损坏更换技术、桥梁防撞墩水铣及挂网支模具喷锚修复技术、局部挖补修复技术等。工程实践中的维修设计方案，应当能迅速有效治理病害，结合实际情况，在原位条件下施工。但桥梁防撞墩病害情况各异，拟采用的修复方法想统一工艺达到一致效果存在一定困难。引进多种材料，确定修复方案，同期施工，以不同方式同步治理不同类型病害，尽量达到一致效果，就成为工程实践的必选。创新施工工艺，按照局部修复、整体防护的施工方案就得以实施。 4、施工材料的优化比选 ?（1）钢筋除锈阻锈涂料：DQCT钢筋阻锈涂料由高性能合成树脂、纳米级防锈颜料、阻锈（蚀）剂、助剂等组成的双组分反应性阻锈材料，可使金属构件获得优越的耐腐蚀性，对水及酸碱盐溶液屏蔽抗腐蚀力强，具备防止钢筋持续腐蚀，防止混凝土溶胀破坏的能力。（2）混凝土界面处理剂：本试验段采用的GBS混凝土界面处理剂，是由高强度水泥和不同细度配合比的硅砂为骨料，以丙烯酸酯聚合物为主体改性的粘结材料，添加浸润改性剂等配置成的一种双组份反应型的结合层处理材料。粗骨料和聚合物化学作用关系产生交联，涂刷的混凝土界面剂能够增强旧基层和新修补层之间的粘结力。修复区域重新产生耐水、抗腐蚀、抗冻融等功能。直接治理了新旧结合面空鼓、开裂、粘接不牢等病害，重塑新旧混凝土过渡粘接层，起到修补美化作用。执行标准为JC/T 907—2018《混凝土界面处理剂》。（3）混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆：本项目采用LGCX混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆，是由硫铝酸盐水泥、聚合物胶粉、天然石英砂、水泥水化激活剂、固化增强剂等主要原料复合配制而成。该材料早期强度高，固化速度可调，保水性能和抗裂性能好。其工程特性表现为耐酸碱等化学腐蚀，粘接性能优异，养护简单，干缩率小，对温度和环境适应性强，与旧水泥混凝土结合力和相容性好，抗应力变形等。执行标准JGT 336—2011《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》。其主要性能指标见表1。 表1 混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆性能指标 （4）聚合物弹性水泥防水涂料：聚合物水泥防水涂料主要是由丙烯酸酯、