CN111455875A - 一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，先沿裂缝走向设置若干气孔；再通过气孔向裂缝内灌注干燥空气，直至裂缝中水渍被排干；然后张拉竖向预应力筋，张拉完毕，对竖向预应力管道进行压浆处理；对裂缝进行修复并封闭所有气孔；施加横跨裂缝的加固结构以加固梁体。本申请解决了梁体因冻胀而开裂的问题，可防止裂缝在预应力张拉过程中再次开展，并解决了加固区域外观与梁体整体外观不一致的问题。该方法操作简单、快捷，成本低，经济效益明显，加固效果美观且不影响桥梁的抗裂性和承载能力。

Description

一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法

技术领域

本申请涉及结构加固领域，特别涉及一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法。

背景技术

目前，在严寒地区，受低温天气的影响，部分新建桥梁在悬臂施工一定节段后，可能因冬歇期的影响而停工。在冬歇期期间，由于混凝土局部质量缺陷(不密实、有空洞)，连续梁桥箱梁腹板断面容易出现竖向裂缝，严重情况下，竖向裂缝甚至开展到竖向预应力筋的位置，特别是当竖向预应力体系密封不好时，会为养生水、雨水、雪水进入竖向管道中提供条件，使得竖向预应力管道出浆孔有水流出，从而使混凝土缝隙中水的饱水度高，混凝土在养生水、雨雪天气补水的冻胀及冻融循环作用下开裂。特别是腹板悬臂前端面竖向裂缝较长，裂缝深度较深，且与竖向预应力孔道存在交叉，将原结构的腹板被裂缝分为2层，对结构承载能力不利，需对存在混凝土开裂的腹板进行结构补强。传统的加固方式有两种，一种是增大腹板的厚度，该加固方法可以增强结构的承载能力，却改变了桥梁的外形尺寸，使得加固后的腹板与后续施工的腹板明显不匹配，也不能有效防止预应力张拉时腹板裂缝重新开展，采用传统的粘贴钢板加固方法，钢板条粘贴在桥梁结构外侧，与桥梁结构共同受力，可以有效防止预应力张拉时腹板裂缝重新开展，但是贴钢板改变的桥梁的外观形态，特别是对于新建桥梁，采用常规的粘贴钢板加固方式时，由于结构的尺寸及外观与原设计不一致，给桥梁交竣工验收造成了麻烦。

发明内容

本申请实施例提供一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，以解决相关技术中箱梁裂缝内残留的水分，存在再次冻胀的风险的问题，以及加固区域外观与梁体整体外观不一致的问题。

第一方面，提供了一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，包括以下步骤：

S101.沿裂缝走向设置若干气孔；

S102.通过气孔向裂缝内灌注干燥空气，直至裂缝中水渍被排干；

S103.张拉竖向预应力筋，然后对竖向预应力管道进行压浆处理；

S104.对裂缝进行修复并封闭S101中设置的所有气孔；

S105.施加横跨裂缝的加固结构以加固梁体。

一些实施例中，设置气孔前探明裂缝的位置、长度和深度；气孔一端位于裂缝内，另一端位于梁体表面。

一些实施例中，向裂缝内灌注干燥空气时以最上方的一个气孔为进气孔，其余气孔为出气孔。

一些实施例中，对裂缝进行修复的方式为：当裂缝宽度≥0.15mm时，按壁可法灌浆处理；当裂缝宽度＜0.15mm时，做封闭处理。

一些实施例中，在施加横跨裂缝的加固结构前先避开气孔在梁体表面划定涵盖裂缝的待加固区域，并探明待加固区域梁体腹板主筋、竖向预应力筋及纵向预应力筋的位置及其保护层厚度。

一些实施例中，施加横跨裂缝的加固结构的方法为：凿除待加固区域钢筋保护层表面的部分混凝土，在梁体表面形成与梁体表面平行的嵌槽，在嵌槽内施加加固结构。优选地，嵌槽的深度不超过30mm。

一些实施例中，嵌槽对称分布在梁体腹板内外面，沉头螺栓贯穿梁体后连接梁体腹板内外面的钢板条。

一些实施例中，嵌槽底面与梁体表面平行，且其深度与加固结构的厚度相等。

一些实施例中，在嵌槽内施加加固结构的方法为：

嵌槽内打供沉头锚栓穿过的锚固孔；

在嵌槽底面粘贴若干个横跨裂缝的钢板条，并用沉头锚栓将钢板条锚固在梁体上；

在钢板条外侧悬挂钢筋网，然后浇注高性能混凝土，高性能混凝土与钢筋网形成高性能混凝土加固层；

待高性能混凝土凝后，在高性能混凝土外侧粘贴一层碳纤维布，碳纤维布与粘接剂形成碳纤维布层；

在碳纤维布表面涂装与梁体表面相同的材料，形成涂装层，涂装层与新建混凝土梁体主体外观及颜色一致，涂装之后，加固区域与梁体原表面持平。

一些实施例中，锚固孔为贯穿孔，锚固孔两端分别位于对称的嵌槽中。

一些实施例中，沉头螺栓的螺帽不突出于钢板条表面，沉头螺栓布置的位置要避开梁体腹板预应力管道。采用沉头锚栓对钢板进行锚固，可以保证沉头螺栓的螺帽不突出于钢板条，减小钢板条和螺栓的总厚度，从而减小嵌槽的深度。供沉头螺栓穿过的贯穿孔尺寸与沉头螺栓的尺寸相匹配，且贯穿孔要避开梁体腹板预应力管道的位置，目的是为了避免梁体强度受到影响。

一些实施例中，灌注干燥空气的时间不少于48小时，可保证清除梁体内残留的积水。

一些实施例中，张拉竖向预应力筋时，保证上下游对称的竖向预应力筋同步张拉。主要是考虑到腹板裂缝与竖向预应力管道贯通，预先张拉竖向预应力并压浆可以避免在修复裂缝灌浆过程中浆液堵塞竖向预应力管道，

优选地，钢板条厚度不宜超过8mm，钢筋网采用直径为8mm的HRB400级钢筋，钢筋的纵向间距为50mm，横向间距为50mm；高性能混凝土的抗压强度不小于100MPa，轴心抗拉强度不小于8MPa；钢筋网与高性能混凝土的总厚度不超过20mm。在钢板条外侧悬挂含基底的钢筋网，第一是为钢板条进行有效防护，不易受到外界环境腐蚀，第二是为了使用较少的高性能混凝土达到不开裂的目的，避免加固区域突出于原梁体表面。

优选地，碳纤维布的面积重不小于300g/平方米，厚度不小于0.167mm，抗拉强度不小于3400MPa，弹性模量不小于2.4×10⁵，伸长率不小于1.5％，碳纤维布及其粘接剂的总厚度不超过2mm。在高性能混凝土加固层外侧粘贴一层碳纤维布，除了可以进一步增强加固区域钢板条的抗腐蚀性，还可以在碳纤维布表面涂装与原梁体采用相同的材料和施工工艺，保证加固区域外表面与原梁体外表面颜色和材料一致，不影响桥梁美观及桥梁交竣工验收。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本发明提供了一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，既清除了箱梁体裂缝内残留的水分，也保证梁体加固区域与未加固区域外观和颜色一致，不影响桥梁外观效果。

本申请实施例提供了一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，先沿裂缝走向打气孔，再向气孔内通干燥空气排除裂缝中的水分，解决了现有技术中修复后的混凝土梁体容易再次冻胀开裂的问题，同时，在梁体表面设置用于容纳加固结构的嵌槽，使得加固结构不突出于原梁体表面，使用相同的涂装工艺和涂装材料涂装之后，加固区域与原梁体外观和颜色一致，解决了传统的粘贴钢板条加固影响桥梁美观、不利于桥梁交竣工验收的问题，该方法操作简单、快捷，成本低，经济效益明显，加固效果美观且不影响桥梁的抗裂性和承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的加固结构与梁体的位置关系图；

图3为本申请实施例提供的加固结构的示意图；

图4为本申请实施例提供的加固结构与裂缝的位置关系图；

其中，1-加固结构，2-梁体，3-钢板条，4-高性能混凝土加固层，5-碳纤维布层，6-沉头螺栓，7-涂装层，8-裂缝，9-嵌槽，10-气孔，11-锚固孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其能解决加固后的新建混凝土梁体存在再次冻胀开裂风险的问题，还能解决经过现有技术加固后的新建混凝土梁体外观不美观的问题。

图1是本申请实施例提供的针对新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法的流程图:

S101.沿裂缝走向设置若干气孔；

S102.通过气孔向裂缝内灌注干燥空气，直至裂缝中水渍被排干；

S103.张拉竖向预应力筋，然后对竖向预应力管道进行压浆处理；

S104.对裂缝进行修复并封闭S101中设置的所有气孔；

S105.施加横跨裂缝的加固结构以加固梁体。

图2为本申请实施例提供的加固结构与梁体的位置关系图；加固结构对称设置在梁体两侧，且通过锚栓杆连接，以保证裂缝具有足够强的加固力。

图3为本申请实施例提供的加固结构的示意图；该加固结构由内到外依次包括钢板条、高性能混凝土加固层、碳纤维布层以及涂装层，其中：钢板条紧贴于嵌槽底部，并通过沉头螺栓与梁体锚固；高性能混凝土加固层内设有钢筋网；碳纤维布层粘贴在高性能混凝土加固层上；涂装层与新建混凝土梁体主体外观及颜色一致。

图4为本申请实施例提供的加固结构与裂缝的位置关系图；梁体表面沿裂缝走向设有若干个钢板条，且所有钢板条均横跨裂缝，锚固孔分布在裂缝两侧，以保证锚固之后的钢板条对裂缝起到加固作用。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

S101.沿裂缝走向设置若干气孔

探明新建混凝土梁体因冻胀产生的裂缝的位置、长度、宽度和深度，其中，裂缝长度采用标定后的钢卷尺测量，裂缝宽度采用分辨率为0.01mm的智能裂缝宽度观测仪进行测试，裂缝深度采用超声波测深法进行测量，必要时采用钻芯法进行复核；探明裂缝分布情况、裂缝长度、宽度及深度等特性后，沿裂缝走向布置若干个气孔，其中，其中，气孔一端位于裂缝内，另一端位于梁体表面；其中，最上方一个气孔为进气孔，其余气孔为出气孔，所有气孔均与裂缝连通，从而使裂缝中的水分得以挥发；气孔布置的间距根据待使用钢板条的宽度确定，气孔位置尽量避开粘贴钢板条的位置。

S102.通过气孔向裂缝内灌注干燥空气，直至裂缝中水渍被排干

采用空气压缩机向进气孔中持续灌注干燥空气，干燥空气从出气孔逸出时夹带出裂缝中的水分，48小时后停止灌注干燥空气。灌注干燥空气的时间可根据现场实际情况适当增减。

S103.张拉竖向预应力筋，然后对竖向预应力管道进行压浆处理

张拉裂缝所在梁段的竖向预应力筋，张拉时保证上下游对称的竖向预应力筋同步张拉，以保证结构受力均匀。张拉时须采用专用的千斤顶，并在张拉达吨位后拧紧螺母致使油压下降。次日对竖向预应力进行复拉，张拉力达到设计要求。张拉完毕后，对竖向预应力管道进行真空压浆处理。

S104.对裂缝进行修复并封闭S101中设置的所有气孔；

对梁体既有裂缝进行修复：当裂缝宽度≥0.15mm时，按“壁可法”进行灌浆处理，该方法采用化学灌浆修补裂缝，一方面靠粘结剂的粘结力将结构内部组织尽可能地结合为整体，使其恢复应有的强度；另一方面，阻断空气和水分进入结构内部，避免腐蚀钢筋和混凝土，提高结构耐久性；当裂缝宽度＜0.15mm时，采用环氧胶泥进行封闭以达到恢复并提高结构耐久性和抗渗性的目的。裂缝修复完成后采用环氧胶泥封闭布设的所有气孔。

S105.施加横跨裂缝的加固结构以加固梁体

(1)确定待加固区域及钢板条的布设方式，待加固区域范围应覆盖裂缝所在区域，钢板条横跨裂缝且避开气孔，钢板条的板厚、板宽及板高根据理论计算结果确定。通常钢板条厚度不宜超过8mm。

(2)采用电磁感性法探测待加固区域梁体主筋和预应力筋的分布情况以及钢筋保护层的厚度，凿除待加固区域梁体腹板内外侧钢筋保护层表层的部分混凝土，保留钢筋保护层底部约5mm厚的混凝土，在梁体表面形成与梁体表面平行的嵌槽，凿除钢筋保护层时避免对梁体主筋和预应力筋造成损伤，钢筋保护层被凿除部分的厚度不宜大于30mm；然后在并在嵌槽内打供沉头锚栓穿过的锚固孔，锚固孔为贯穿孔，嵌槽对称分布在梁体两侧表面，锚固孔两端分别位于对称的嵌槽中。

(3)在嵌槽底面粘贴若干个横跨裂缝的钢板条进行梁体加固。粘贴钢板条的主要工序为：构件表面处理→植入锚栓杆→安装钢板条→安装注胶管、排气管→钢板周边封闭→压力注胶。其中，锚栓杆采用沉头锚栓，在钢板条上开孔时应保证开孔尺寸与沉头螺栓的尺寸相匹配，保证沉头螺栓的螺帽不突出于钢板条上方；锚栓杆在梁体内布置的位置要避开箱梁腹板预应力管道的位置。

(4)在钢板条外侧施加含钢筋网的高性能混凝土加固层。钢筋网采用直径为8mm的HRB400级钢筋，钢筋纵向间距为50mm，横向间距为50mm。所采用的高性能混凝土的抗压强度大于100MPa，其轴心抗拉强度超过8MPa。高性能混凝土加固层的总厚度不超过20mm，采用高性能混凝土的原因是高性能混凝土与原梁体同标号的混凝土相比，不容易开裂，施加厚度不超过20mm的高性能混凝土加固层即可防止开裂。

(5)在高性能混凝土加固层外侧粘贴一层碳纤维布。粘贴碳纤维布的主要步骤为：涂刷底层树脂→找平处理→粘贴碳纤维布→碳纤维布的养护等工序。其中，底层树脂在涂刷均匀后应采用自然风干，通常风干时间因气温不同而在3小时至1天之间变化，底胶硬化后，在构件表面有凸起时，要用磨光机或砂纸磨平。碳纤维布面积重不小于300g/平方米，厚度不小于0.167mm，抗拉强度不小于3400MPa，弹性模量不小于≥2.4×10⁵，伸长率不小于1.5％。碳纤维布及其基底的总厚度不应超过2mm。

(6)在碳纤维布表面进行涂装，涂装材料及工艺应与原桥梁结构的涂装材料和涂装工艺一致，保证加固区域外表面与梁体原混凝土结构颜色一致。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101.沿裂缝走向设置若干气孔；

S102.通过气孔向裂缝内灌注干燥空气，直至裂缝中水渍被排干；

S103.张拉竖向预应力筋，然后对竖向预应力管道进行压浆处理；

S104.对裂缝进行修复并封闭S101中设置的所有气孔；

S105.施加横跨裂缝的加固结构以加固梁体。

2.根据权利要求1所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：设置气孔前探明裂缝的位置、长度和深度；所述气孔一端位于裂缝内，另一端位于梁体表面。

3.根据权利要求1所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：向裂缝内灌注干燥空气时以最上方的一个气孔为进气孔，其余气孔为出气孔。

4.根据权利要求1所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：对裂缝进行修复的方式为：当裂缝宽度≥0.15mm时，按壁可法灌浆处理；当裂缝宽度＜0.15mm时，做封闭处理。

5.根据权利要求1所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：在施加横跨裂缝的加固结构前，先避开气孔在梁体表面划定横跨裂缝的待加固区域，并探明待加固区域梁体内腹板主筋、竖向预应力筋及纵向预应力筋的位置及其保护层厚度。

6.根据权利要求5所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：施加横跨裂缝的加固结构的方法为：凿除待加固区域内钢筋保护层表面的部分混凝土，在梁体表面形成与梁体表面平行的嵌槽，在嵌槽内施加加固结构。

7.如权利要求6所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：所述嵌槽底面与梁体表面平行，且其深度与所述加固结构的厚度相等。

8.根据权利要求7所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：在嵌槽内施加加固结构的方法为：

嵌槽内打供沉头锚栓穿过的锚固孔；

在嵌槽底面粘贴若干个横跨裂缝的钢板条，并用沉头锚栓将钢板条锚固在梁体上；

在钢板条外侧悬挂钢筋网，然后浇注高性能混凝土，高性能混凝土与钢筋网形成高性能混凝土加固层；

待高性能混凝土凝后，在高性能混凝土外侧粘贴一层碳纤维布，碳纤维布与粘接剂形成碳纤维布层；

在碳纤维布表面涂装与梁体采用相同的材料和施工工艺，形成涂装层，涂装层与新建混凝土梁体主体外观及颜色一致，涂装之后，加固区域与梁体原表面持平。

9.根据权利要求8所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：所述锚固孔为贯穿孔，锚固孔两端分别位于对称的嵌槽中。

10.如权利要求8所述的新建混凝土梁体冻胀开裂的修复方法，其特征在于：所述沉头螺栓的螺帽不突出于钢板条表面。

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