CN104060533B - 一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁桥面修复，具体地指一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层。桥面修复层包括碳纤维板加固层、环氧砂浆层和沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层；所述的碳纤维板加固层由高强度碳纤维和环氧树脂在高温下压制成型；所述的环氧砂浆层为环氧树脂与细砂混合而成；所述的沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层为沥青马蹄脂碎石混凝土层。本发明的结构功能分明，修复层能够有效的防止裂缝的进一步扩展，铺装层具有很好的防水隔热功能避免了对混凝土桥内部钢筋的损耗和腐蚀，使用的碳纤维等材料能加大修复层的抗拉强度，增加了桥面的使用寿命。

Description

一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层

技术领域

本发明涉及桥梁桥面修复，具体地指一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层。

背景技术

混凝土桥梁在运行数年后会由于交通载荷、温度变化、湿热循环以及诸多外因而出现裂缝，给桥梁特别是预应力混凝土桥带来了潜在的危害。这些裂缝大多数出现在箱梁顶板底面、桥梁底板底面等部位，后期补救时通常采用粘贴钢板、碳纤维板或者施加预应力等方法进行加固维护。

但是，一些混凝土桥梁在出现纵向裂缝后内部钢筋腐蚀，严重影响桥梁的结构安全，而且这类桥梁由于其结构设计的特殊性，粘贴钢板条和加铺钢筋混凝土层会增加桥梁自身配重，后期可能会加重桥面裂缝，导致桥面危害加大，为避免这些问题，还需在箱梁顶面铺设一层磨耗层，这不仅影响工期还增大了成本。

因此，在提出有效加固手段的同时，还应考虑施工作业的方便快捷以及较少的工作区和作业面，需要一种既能有效抑制桥面裂缝的发展，又能提供磨耗层的铺装结构。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面加固结构

本发明的技术方案为：一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，其特征在于：包括粘贴在桥面裂缝上的碳纤维板加固层、浇注在碳纤维板加固层上的环氧砂浆层和铺装在环氧砂浆层上的沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层；

所述的碳纤维板通过将碳纤维丝与经过酸酐固化剂、环氧树脂促进剂固化的二酚基丙烷环氧树脂混合后使用模具拉制成型；

所述环氧砂浆由二酚基丙烷环氧树脂、稀释剂、增韧剂、胺类固化剂、石英砂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：稀释剂：增韧剂：胺类固化剂：石英砂＝100～150：25～50：15～30：50～70：600～900混合拌制而成。

进一步的所述的酸酐固化剂与环氧树脂促进剂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：酸酐固化剂：环氧树脂促进剂＝100：80～100：2～6处理二酚基丙烷环氧树脂。

进一步的所述的酸酐固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐或甲基六氢邻苯二甲酸酐。

进一步的所述的环氧树脂促进剂为DMP-30。

进一步的所述稀释剂为1、4—丁二醇二缩水甘油醚。

进一步的所述增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚。

进一步的所述的胺类固化剂是由聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、氨乙基哌嗪AEP、DMP-30按照质量配比为聚醚胺D230：聚醚胺D400：聚醚胺D2000：氨乙基哌嗪AEP：DMP-30＝30～40：30～40：20～40：5～10：3～5混合反应后形成的改性胺类固化剂。

进一步的所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按2～6:4～8的比例均匀混合所得。

进一步的所述的碳纤维板加固层的厚度为2～4mm。

进一步的所述的修复层施工包括以下步骤：

1)桥面表面处理

清理桥面，处理桥面裂缝、缺陷，进行桥面喷砂，将上层浮浆处理干净；

2)碳纤维板层粘贴施工

根据桥面裂缝的大小剪裁碳纤维板，将碳纤维板以垂直裂缝的方向粘贴在桥面上，粘贴的碳纤维板间隔布置，形成碳纤维板加固层，养护至规定时间；

3)环氧砂浆层施工

对碳纤维板加固层进行打磨，再涂刷一层环氧砂浆底胶，然后使用摊铺设备铺设环氧砂浆，在摊铺后的环氧砂浆层上撒布碎石，养护至规定时间；

4)沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层施工

清扫环氧砂浆表面浮石，再进行喷砂、除尘作业，在环氧砂浆层的表面撒布一层用于粘结的环氧沥青后，再在环氧沥青层的表面铺装沥青马蹄脂碎石混凝土。

本发明的结构功能分明，加固层能够有效的防止裂缝的进一步扩展，铺装层具有很好的防水隔热功能避免了对混凝土桥内部钢筋的损耗和腐蚀，使用的碳纤维等材料能加大修复层的抗拉强度，增加了桥面的使用寿命。

附图说明

图1：本发明铺装结构示意图；

图2：本发明平面模型抗拉强度试验样点布置图：

图3：本发明具体实施例抗拉强度试验样点布置图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1，一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，如图1所示，桥面修复层包括碳纤维板加固层、环氧砂浆层和沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层。

碳纤维板通过将碳纤维丝与经过甲基四氢邻苯二甲酸酐、DMP-30固化的二酚基丙烷环氧树脂混合后使用模具拉制成型。其中，甲基四氢邻苯二甲酸酐与DMP-30按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：甲基四氢邻苯二甲酸酐：DMP-30＝100：80：2处理二酚基丙烷环氧树脂。

环氧砂浆由二酚基丙烷环氧树脂、1、4—丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、胺类固化剂、石英砂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：1、4—丁二醇二缩水甘油醚：聚丙二醇二缩水甘油醚：胺类固化剂：石英砂＝100：25：15：50：600混合拌制而成。

其中，胺类固化剂是由聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、氨乙基哌嗪AEP、DMP-30按照质量配比为聚醚胺D230：聚醚胺D400：聚醚胺D2000：氨乙基哌嗪AEP：DMP-30＝30：30：20：5：3混合反应后形成的改性胺类固化剂。

石英砂为400目石英砂与28目石英砂按4：6的比例均匀混合所得。

修复层施工包括以下步骤：

1)桥面表面处理

清理桥面，处理桥面裂缝、缺陷，进行桥面喷砂，将上层浮浆处理干净；

2)碳纤维板层粘贴施工

根据桥面裂缝的大小剪裁碳纤维板，将碳纤维板以垂直裂缝的方向粘贴在桥面上，粘贴的碳纤维板间隔布置，形成2cm厚的碳纤维板加固层，养护至规定时间；

3)环氧砂浆层施工

对碳纤维板加固层进行打磨，再涂刷一层环氧砂浆底胶，然后使用摊铺设备铺设环氧砂浆，在摊铺后的环氧砂浆层上撒布碎石，养护至规定时间；

4)沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层施工

清扫环氧砂浆表面浮石，再进行喷砂、除尘作业，在环氧砂浆层的表面撒布一层用于粘结的环氧沥青后，再在环氧沥青层的表面铺装沥青马蹄脂碎石混凝土。

实施例2，一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，如图1所示，桥面修复层包括碳纤维板加固层、环氧砂浆层和沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层。

碳纤维板通过将碳纤维丝与经过甲基六氢邻苯二甲酸酐、DMP-30固化的二酚基丙烷环氧树脂混合后使用模具拉制成型。其中，甲基六氢邻苯二甲酸酐与DMP-30按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：甲基六氢邻苯二甲酸酐：DMP-30＝100：100：4处理二酚基丙烷环氧树脂。

环氧砂浆由二酚基丙烷环氧树脂、1、4—丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、胺类固化剂、石英砂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：1、4—丁二醇二缩水甘油醚：聚丙二醇二缩水甘油醚：胺类固化剂：石英砂＝150：50：20：70：900混合拌制而成。

其中，胺类固化剂是由聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、氨乙基哌嗪AEP、DMP-30按照质量配比为聚醚胺D230：聚醚胺D400：聚醚胺D2000：氨乙基哌嗪AEP：DMP-30＝40：40：40：10：5混合反应后形成的改性胺类固化剂。

石英砂为400目石英砂与28目石英砂按6：8的比例均匀混合所得。

修复层施工包括以下步骤：

1)桥面表面处理

清理桥面，处理桥面裂缝、缺陷，进行桥面喷砂，将上层浮浆处理干净；

2)碳纤维板层粘贴施工

根据桥面裂缝的大小剪裁碳纤维板，将碳纤维板以垂直裂缝的方向粘贴在桥面上，粘贴的碳纤维板间隔布置，形成4cm厚的碳纤维板加固层，养护至规定时间；

3)环氧砂浆层施工

对碳纤维板加固层进行打磨，再涂刷一层环氧砂浆底胶，然后使用摊铺设备铺设环氧砂浆，在摊铺后的环氧砂浆层上撒布碎石，养护至规定时间；

4)沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层施工

清扫环氧砂浆表面浮石，再进行喷砂、除尘作业，在环氧砂浆层的表面撒布一层用于粘结的环氧沥青后，再在环氧沥青层的表面铺装沥青马蹄脂碎石混凝土。

实施例3，一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，如图1所示，桥面修复层包括碳纤维板加固层、环氧砂浆层和沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层。

碳纤维板通过将碳纤维丝与经过甲基六氢邻苯二甲酸酐、DMP-30固化的二酚基丙烷环氧树脂混合后使用模具拉制成型。其中，甲基六氢邻苯二甲酸酐与DMP-30按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：甲基六氢邻苯二甲酸酐：DMP-30＝100：90：6处理二酚基丙烷环氧树脂。

环氧砂浆由二酚基丙烷环氧树脂、1、4—丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、胺类固化剂、石英砂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：1、4—丁二醇二缩水甘油醚：聚丙二醇二缩水甘油醚：胺类固化剂：石英砂＝120：40：20：60：720混合拌制而成。

其中，胺类固化剂是由聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、氨乙基哌嗪AEP、DMP-30按照质量配比为聚醚胺D230：聚醚胺D400：聚醚胺D2000：氨乙基哌嗪AEP：DMP-30＝35：35：30：8：4混合反应后形成的改性胺类固化剂。

石英砂为400目石英砂与28目石英砂按2：4的比例均匀混合所得。

修复层施工包括以下步骤：

1)桥面表面处理

清理桥面，处理桥面裂缝、缺陷，进行桥面喷砂，将上层浮浆处理干净；

2)碳纤维板层粘贴施工

根据桥面裂缝的大小剪裁碳纤维板，将碳纤维板以垂直裂缝的方向粘贴在桥面上，粘贴的碳纤维板间隔布置，形成3cm厚的碳纤维板加固层，养护至规定时间；

3)环氧砂浆层施工

对碳纤维板加固层进行打磨，再涂刷一层环氧砂浆底胶，然后使用摊铺设备铺设环氧砂浆，在摊铺后的环氧砂浆层上撒布碎石，养护至规定时间；

4)沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层施工

清扫环氧砂浆表面浮石，再进行喷砂、除尘作业，在环氧砂浆层的表面撒布一层用于粘结的环氧沥青后，再在环氧沥青层的表面铺装沥青马蹄脂碎石混凝土。

按照实施例3对本发明进行抗拉强度的测量，采用平面框架和三维实体两种模型进行箱梁横向分析(如图2所示)，考虑最不利的载荷组合，结果如表1、表2所示，结果显示加固后部位1、部位2、部位3、部位4所受拉应力均有改善。

表1平面框架模型计算结果

表2三维实体模型计算结果

为了检测该结构的稳定性能，采用拉拔仪对全桥受力最不利部位(如图3，选取部位为跨中和墩顶，每个部位的每幅车道均选取左、中、右三个位置，共六个测试点)进行抗拉拔试验，结果如表3所示。在整个铺装体系与混凝土的粘结性能测试中，破坏面都在沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层中(该层为最薄弱层)，表明层间粘接性能良好；在移除沥青马蹄脂碎石混凝土铺装后直接在环氧砂浆上的粘结性能测试中，破坏面都在底层混凝土，表明环氧砂浆与碳纤维板以及底层混凝土粘结性能良好。

表3路面抗拉拔试验测试结果

注：破坏形式中“沥青马蹄脂碎石混凝土”表示沥青马蹄脂碎石混凝土沥青混凝土破坏，“混凝土”表示混凝土基层破坏。

本发明的结构功能分明，加固层能够有效的防止裂缝的进一步扩展，铺装层具有很好的防水隔热功能避免了对混凝土桥内部钢筋的损耗和腐蚀，使用的碳纤维等材料能加大修复层的抗拉强度，增加了桥面的使用寿命。

Claims (4)

1.一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，其特征在于：包括粘贴在桥面裂缝上的碳纤维板加固层、浇注在碳纤维板加固层上的环氧砂浆层和铺装在环氧砂浆层上的沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层；

所述的碳纤维板通过将碳纤维丝与经过酸酐固化剂、环氧树脂促进剂固化的二酚基丙烷环氧树脂混合后使用模具拉制成型；所述的酸酐固化剂与环氧树脂促进剂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：酸酐固化剂：环氧树脂促进剂＝100：80～100：2～6处理二酚基丙烷环氧树脂；所述的酸酐固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐或甲基六氢邻苯二甲酸酐；所述的环氧树脂促进剂为DMP-30；

所述环氧砂浆由二酚基丙烷环氧树脂、稀释剂、增韧剂、胺类固化剂、石英砂按照质量配比为二酚基丙烷环氧树脂：稀释剂：增韧剂：胺类固化剂：石英砂＝100～150：25～50：15～30：50～70：600～900混合拌制而成；所述的稀释剂为1、4—丁二醇二缩水甘油醚；所述的增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚；所述的胺类固化剂是由聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、氨乙基哌嗪AEP、DMP-30按照质量配比为聚醚胺D230：聚醚胺D400：聚醚胺D2000：氨乙基哌嗪AEP：DMP-30＝30～40：30～40：20～40：5～10：3～5混合反应后形成的改性胺类固化剂。

2.如权利要求1所述的一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，其特征在于：所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按2～6:4～8的比例均匀混合所得。

3.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层，其特征在于：所述的碳纤维板加固层的厚度为2～4mm。

4.如权利要求1所述的一种用于混凝土梁桥的新型复合桥面修复层的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)桥面表面处理

清理桥面，处理桥面裂缝、缺陷，进行桥面喷砂，将上层浮浆处理干净；

2)碳纤维板加固层粘贴施工

根据桥面裂缝的大小剪裁碳纤维板，将碳纤维板以垂直裂缝的方向粘贴在桥面上，粘贴的碳纤维板间隔布置，形成碳纤维板加固层，养护至规定时间；

3)环氧砂浆层施工

对碳纤维板加固层进行打磨，再涂刷一层环氧砂浆底胶，然后使用摊铺设备铺设环氧砂浆，在摊铺后的环氧砂浆层上撒布碎石，养护至规定时间；

4)沥青马蹄脂碎石混凝土铺装层施工

清扫环氧砂浆表面浮石，再进行喷砂、除尘作业，在环氧砂浆层的表面撒布一层用于粘结的环氧沥青后，再在环氧沥青层的表面铺装沥青马蹄脂碎石混凝土。