CN108625299B - 硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法 - Google Patents

硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法，属于桥梁工程领域，包括确定表层混凝土损伤层的厚度、清除损伤层、涂刷高效界面粘合剂、钢套环拼装、注入高流动性膨胀型水泥基灌注料、钢套环罩面及金属热熔喷镀等步骤。本发明可用于盐碱腐蚀混凝土桥墩多层次加固，具有多重防护、成本适中、耐久性好等特点。

Description

硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法
技术领域
本发明涉及一种加固方法，具体的说是一种硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法。
背景技术
钢筋混凝土桥墩是全球桥梁主要的桥墩形式。近年来，不少桥墩的病害问题日益引起工程界和学术界的重视。桥梁墩台的病害不仅反映了墩台的耐久性等状况，同时对桥梁运营中的结构适用性有所影响，随着病害的不断累积会造成桥梁结构整体安全性和承载力降低。硫酸盐在我国西北内陆盐湖附近及黄河三角洲附近广泛分布，在滨海区域还有氯离子存在。工程调查表明，硫酸盐腐蚀是造成混凝土材料破坏的最普遍化学因素，而氯离子侵入是导致钢筋锈蚀的首要原因。目前，世界上提出了不少混凝土结构加固方法，但这些方法针对的耐久性问题往往比较单一，且防护层次也较单一，对盐碱腐蚀区域混凝土桥墩的加固不甚有效。本发明旨在提出一种多层次的，同时针对硫酸盐腐蚀和氯离子侵入的综合加固方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法，通过剔除已腐蚀的材料，替换以高强度、低孔隙率、高耐久性的材料，对于加固受盐碱腐蚀的重载铁路混凝土桥墩具有参考意义。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法，包括如下步骤：
步骤一：确定表层混凝土损伤层的厚度
确定桥墩表层混凝土损伤层厚度的方法为超声波探测法，具体包括单面平测法和逐层穿透法；
其中，精确确定表层混凝土损伤层的厚度，目的是将桥墩腐蚀层完全去除，代之以更高性能的材料；
步骤二：清除损伤层
所述的损伤层包括混凝土损伤层和钢筋锈蚀层，对混凝土损伤层，采用敲击法或凿出法清除；对钢筋锈蚀层，则采用喷砂法或酸液清洗法清除铁锈；再用洁净水冲洗清除损伤层后的暴露面；
步骤三：涂刷高效界面粘合剂
在混凝土暴露面干燥后涂刷高效界面粘合剂，该粘合剂配合比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂0.8～1.2份，硅灰0.4～0.7份，水1份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为200g～400g/m2。
其中，涂刷高效界面粘合剂的目的是将旧材料和新材料紧密粘结在一起，使之共同工作；
步骤四：钢套环拼装
所述的钢套环轮廓与桥墩原横截面形状相同，但比桥墩原尺寸粗5～10cm，且外表面粗糙；钢套环的高度应超过桥墩硫酸盐腐蚀区域上下方各30～50cm，钢套环的横截面积应为桥墩原横截面积的1％～2％；将钢套环拼装至待加固桥墩上；
其中，钢套环的引入有两个目的，一是代替已锈蚀的钢筋承担压力，二是形成约束体系，即钢管混凝土结构，使混凝土的强度提高，从而保证桥墩的承载力和延性；
步骤五：注入高流动性膨胀型水泥基灌注料
所述的高流动性膨胀型水泥基灌注料须注入至钢套环与桥墩间隙中；该灌注料的配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.35～0.45份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准，并保湿养护14天以上；
其中，高流动性膨胀型水泥基灌注料具有强度高，密实性好的特点，从而使硫酸盐很难侵入内部混凝土；
步骤六：钢套环罩面及金属热熔喷镀
所述的钢套环罩面及金属热熔喷镀包括，在钢套环粗糙外表面上喷涂1cm～3cm厚砂浆，砂浆配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.28～0.32份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使砂浆易于流动为准；将金属锌或者锌-铝合金以热熔喷镀法牢固附着于钢套环的砂浆罩面上；
其中，钢套环罩面及金属热熔喷镀的目的是，形成电化学保护机制，若外界环境湿润，则锌或锌-铝合金释放电子，发生损耗，从而避免钢套环锈蚀。另外光亮的镀锌层也使混凝土桥墩更加引人注目，增强观感。
进一步地，所述步骤一中，选择有代表性的三个点进行损伤层厚度测定，使用了基于超声波探测法中的单面平测法，采用了50kHz的低频厚度振动式换能器，将换能器的发射端置于上述一点不动，换能器的接收端沿直线以测距30mm，60mm，90mm……放置，读取一系列声时值，由仪器配套的计算机软件计算得到有代表性的三个点的损伤层厚度。
进一步地，所述步骤三中，高效界面粘合剂的配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡ViscoCrete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份，搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为340g/m2。
进一步地，所述步骤四中，采用的钢套环为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环外轮廓比原混凝土桥墩大10cm，使用高强螺栓安装紧固。
进一步地，所述步骤五中，高流动性膨胀型水泥基灌注料配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份，流动性良好；注入钢套环和桥墩混凝土间隙后，保湿养护14天。
进一步地，所述步骤六中，罩面砂浆配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.3份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份；罩面喷涂厚度为2.5cm，覆膜养护28天；使用氧-乙炔作为燃料，锌金属丝通过焰心自动给送，锌熔化并同时被压缩空气流雾化并喷射到罩面上，喷涂厚度为0.2mm。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
1.该方法可对受硫酸盐腐蚀和氯离子侵入的重载铁路混凝土桥墩实施多层次综合加固。
2.该方法得到的加固结构具有承载力高、延性好、耐久性好等特点。
3.该方法成本适中，易于实施。
附图说明
图1是本发明的一种盐碱腐蚀混凝土桥墩多层次加固平面示意图；
图中：1-原桥墩混凝土，2-高效界面粘合剂，3-高流动性膨胀型水泥基灌注料，4-钢套环，5-钢套环罩面，6-金属热熔喷镀层，7-高强螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1所示，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
某地区混凝土桥墩属于重载铁路桥墩，受盐碱腐蚀损伤严重，经鉴定需要加固。某试验段采用本发明提出的方法进行加固。根据桥墩表面损伤情况，选择有代表性的三个点进行损伤层厚度测定，使用了基于超声波技术的单面平测法。采用了50kHz的低频厚度振动式换能器。将换能器的发射端置于上述一点不动，换能器的接收端沿直线以测距30mm，60mm，90mm……放置，读取一系列声时值，由仪器配套的计算机软件计算得到有代表性的三个点的损伤层厚度分别为45mm，38mm，46mm。认为损伤层厚度为50mm左右，用气锤结合敲击剔除损伤层混凝土，个别钢筋发现有锈蚀，用喷砂法清除铁锈，再用洁净水喷洒去除粉尘。高效界面粘合剂2的配合比为金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份。搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为340g/m2。采用的钢套环4为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环4外轮廓比原混凝土桥墩大10cm，钢套环4的高度应超过桥墩硫酸盐腐蚀区域上下方各40cm，使用高强螺栓7安装紧固。高流动性膨胀型水泥基灌注料3配合比为金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份，流动性良好。注入钢套环4和混凝土间隙后，保湿养护14天。钢套环罩面5砂浆的用水量为0.3份，其余组分与高流动性膨胀型水泥基灌注料3相同。罩面层喷涂厚度大约为2.5cm，覆膜养护28天。使用氧-乙炔作为燃料，锌金属丝通过焰心自动给送，锌熔化并同时被压缩空气流雾化并喷射到罩面层上，金属热熔喷镀层6喷涂厚度为0.2mm左右。工程试验段载荷试验表明加固效果良好。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (5)

1.一种硫酸盐腐蚀重载铁路桥墩多层次加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：确定表层混凝土损伤层的厚度
确定桥墩表层混凝土损伤层厚度的方法为超声波探测法，具体包括单面平测法和逐层穿透法；
步骤二：清除损伤层
所述的损伤层包括混凝土损伤层和钢筋锈蚀层，对混凝土损伤层，采用敲击法或凿出法清除；对钢筋锈蚀层，则采用喷砂法或酸液清洗法清除铁锈；再用洁净水冲洗清除损伤层后的暴露面；
步骤三：涂刷高效界面粘合剂
在混凝土暴露面干燥后涂刷高效界面粘合剂，该粘合剂配合比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂0.8～1.2份，硅灰0.4～0.7份，水1份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为200g～400g/m2；
步骤四：钢套环拼装
所述的钢套环轮廓与桥墩原横截面形状相同，但比桥墩原尺寸粗5～10cm，且外表面粗糙；钢套环的高度应超过桥墩硫酸盐腐蚀区域上下方各30～50cm，钢套环的横截面积应为桥墩原横截面积的1％～2％；将钢套环拼装至待加固桥墩上；
步骤五：注入高流动性膨胀型水泥基灌注料
所述的高流动性膨胀型水泥基灌注料须注入至钢套环与桥墩间隙中；该灌注料的配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.35～0.45份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准，并保湿养护14天以上；
步骤六：钢套环罩面及金属热熔喷镀
所述的钢套环罩面及金属热熔喷镀包括，在钢套环粗糙外表面上喷涂1cm～3cm厚砂浆，砂浆配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.28～0.32份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使砂浆易于流动为准；将金属锌或者锌-铝合金以热熔喷镀法牢固附着于钢套环的砂浆罩面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三中，高效界面粘合剂的配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份，搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为340g/m2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤四中，采用的钢套环为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环外轮廓比原混凝土桥墩大10cm，使用高强螺栓安装紧固。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤五中，高流动性膨胀型水泥基灌注料配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡ViscoCrete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份，流动性良好；注入钢套环和桥墩混凝土间隙后，保湿养护14天。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤六中，罩面砂浆配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.3份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份；罩面喷涂厚度为2.5cm，覆膜养护28天；使用氧-乙炔作为燃料，锌金属丝通过焰心自动给送，锌熔化并同时被压缩空气流雾化并喷射到罩面上，喷涂厚度为0.2mm。
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