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淺談橋梁伸縮縫維修新工藝
發布時間：2014-07-15
林明華 珠海市交通勘察設計院有限公司 廣東珠海519000 摘 要： 城市公路橋梁伸縮縫容易損壞，維修麻煩，筆者針對于這類橋梁伸縮縫維修提出新的工藝和技術方案，分析其的工藝特點和使用方法以及產生的社會效益和經濟效益。
關鍵詞：橋梁；伸縮縫；維修；新工藝；效益
Discussion on new technology of bridge expansion joint repair
Lin Minghua
Zhuhai city traffic survey and Design Institute Limited Guangdong Zhuhai 519000
Pick to: city highway bridge expansion joint is easy to be damaged, repair trouble, the author in this kind of bridge expansion joint repair new processes and technologies, analysis of their technology characteristics and usage as well as the social benefit and economic benefit.
Key words: bridge; expansion joint; repair; new technology; benefit
隨著經濟建設的高速發展，我國城市市政橋梁建設得以飛速發展，建造了許多跨江橋、立交橋、高架橋，方便了市民的出行和經濟交流，但是隨著交通量的日益增長，重載高速的車輛行駛，這不僅使已有標準橋梁受到損傷，就連比較新的橋梁也不同程度產生了病害，特別是橋面伸縮縫部分。橋梁伸縮縫維修不及時不僅造成梁端損壞，嚴重影響行車安全，還有傳統的維修方法給城市交通帶來很大的壓力，造成了一定的經濟損失和不良社會影響。因此，筆者根據城市交通實際情況，提出一些新的伸縮縫維修工藝。
1 城市橋梁伸縮縫的基本病害
城市橋梁跨度相對較小，伸縮縫基本以80mm單縫為主，根據近年來對橋梁伸縮縫調查情況，其基本侵害概括如下：
( 1 ) 中間止水帶安裝不密封，橡膠受損破壞，造成伸縮縫的滲漏，首先會加速橋梁支座的破壞以致失效，其次是橋面污水通過伸縮縫滲漏后．含酸、堿腐蝕性物質與伸縮縫處的粱端混凝土發生化學作用，導致砼的疏松．剝落。進一步就會影響到結構鋼筋的銹蝕，從而又加速砼的破壞，另外橋面污水通過損壞的伸縮縫滲漏到橋梁墩臺，使其污濁不堪，影響市容。
( 2 ) 由于混凝土標號低，未設置鋼筋網，鋼筋網與橋面板鋼筋的錨固互不相連，車輛的彈跳與震動引起剛性帶砼破壞。
( 3 ) 伸縮縫兩側橋面鋪裝層破裂，破碎變形嚴重。
( 4 ) 錨固螺栓螺絲磨損，橡膠板松動或脫出。
( 5 ) 固定鐵件松動．整條橡膠帶脫出。
2 伸縮縫維修新工藝
更換伸縮縫是一項費力費時的工作，對于城市道路尤其如此。因為城市橋梁大多位于交通樞紐地段。鑒于此，對于城市橋梁伸縮縫的養護維修應盡可能地采取新的材料及新的施工工藝，做到既能滿足伸縮縫的功能，保障橋梁的服務水平 ，又減小對交通的影響。下面就談談幾種維修伸縮縫的新工藝：
2.1 彈性混凝土單縫伸縮縫裝置
Wabo®Crete StripSeal（WCS伸縮縫）是一種獨特、超強的伸縮縫系統，用于新建橋梁和橋梁維修接縫。澆注時彈性混凝土能充分流動、填補空隙及不規則結構，從而形成堅實的整體。由于該系統所用材料具有超強耐久性及抵御強化學腐蝕的能力，彈性混凝土單縫系統足以抵御惡劣環境中的高強度沖擊荷載。 Wabo®Crete II彈性混凝土是添加獨特骨料的雙組分聚胺酯、增強型彈性混凝土，能很好的與鋼筋和混凝土粘接，又能承受重型交通的沖擊荷載。 Wabo®Crete II彈性混凝土與Wabo® StripSeal 單縫系統及竇形鋼筋錨固件一起使用，提供了經濟、省時、耐用、防水的伸縮縫。此外，該系統安裝簡易，兩小時內即可開放交通，同時能夠適應多種地形和多向位移，如圖1所示。
（1）使用范圍。其伸縮量小于等于 80mm(選用特殊類型橡膠止水帶，伸縮位移量可最大達到120mm)，適合橋面鋪裝較薄、安裝槽深度70mm 以下、橋面無預埋鋼筋的單縫，尤其非常適合更換橡膠伸縮裝置及其他損壞的單縫系統。
（2）優勢。 a、彈性混凝土與鋼材、鋁材、水泥混凝土、瀝青混凝土有很好的粘結性能，因此彈性混凝土單縫系統的安裝槽不但較淺，而且主梁可以不設預埋鋼筋。
b、在使用溫度范圍內有非常好的彈性和高沖擊性，高的硬度和塑性，并且非常耐磨，即使在最炎熱的天氣也不會軟化。c、彈性混凝土為不透水材料，防水性能卓越。d、對臭氧、紫外線、油、酸和防凍鹽有較高的耐久指標。e、固化時間短，安裝后 2－3 小時可實現通車。f、無需加熱，冷拌施工，施工簡便、快捷、環保。g、異型鋼為熱彎成形，型腔與橡膠止水帶為機械式鎖住方式，且在安裝止水帶時會在型腔內涂刷Wabo Prima Lub,增強防水性。
h、錨筋為竇形鋼筋錨固件，錨固方式更合理，受力更均勻。i、高抗沖擊性，壽命長于一般混凝土伸縮縫。j、兩種顏色供選擇（黑色和灰色），可適用于水泥混凝土和瀝青混凝土。
（3）技術參數
Ⅰ、型鋼伸縮縫參數
參造中國路橋伸縮縫行業標準 《JT/T 327-2004》
Ⅱ、彈性混凝土參數見表1：
表1 固化后的彈性混凝土聚合物（A+B+C）：
物理特性 ASTM測試方法 要求
抗壓強度 D695 15.16Mpa
回彈能力@5%變形 D695 95%
沖擊阻力 D5628
無裂縫
無裂縫
無裂縫
0攝氏度
-29攝氏度
70攝氏度
與混凝土的傾斜剪切粘合力 ?1.72Mpa
罐壽期 10分鐘@24°C
Ⅲ、Wabo Crete II 彈性混凝土試驗說明
Wabo Crete II 試驗方法參照DL/T 5193-2004 《環氧樹脂砂漿技術規程》的有關方法檢測。
抗沖擊：
其中抗沖擊強度和C50鋼纖維混凝土做比較，C50鋼纖維混凝土使用了兩種厚度的試樣，一種是參照標準上，厚度是35mm，一種是150mm厚度；Wabo Crete II 厚度只有一種是35mm。試驗中發現，C50鋼纖維混凝土在35mm厚度下，只能承受2次沖擊（開裂），而當厚度達到150mm時，可以承受200次沖擊（沒固定，試樣沒開裂，但表面有一個10mm深的坑）。這點和標準上說的厚度越大，承受抗沖擊能力越大相同。
35mm 厚，Wabo Crete II（固定后）承受800次沖擊后表面沒有變化，試樣保持完整。
粘結強度：
Wabo Crete II和C50普通混凝土以及瀝青混凝土粘結試驗中發現，兩個試驗的破化處都是混凝土和瀝青，而Wabo Crete II和兩者的粘結面都完好無損。
抗壓試樣：
試驗中，Wabo Crete II基本上都是在達到極限強度時發生型變，試塊邊緣有破損。當壓力除去后，試樣能恢復原型。
（4）施工方法
Ⅰ、施工準備：混凝土基層必須清潔(無污染,灰塵,涂料,鐵銹,油脂,固化劑,浮槳和其他雜質),良好,耐用。WABO建議，使用Wabo Crete II前，對于一般水泥，需要至少14天的開敞養護。水平和縱向表面準備的方法包括研磨，剔除和鑿毛等正確的現場技術。 推薦使用最可靠的噴砂。不可使用酸蝕刻法。
完整耐久的混凝土應有不少于13.8Mpa的拉開力，松散，脆弱，破碎，惡化，和或分層的劣質混凝土應被除去直至露出完整優質的混凝土，并在使用此產品前將劣質混凝土修補好，裂縫鋪設Wabo CreteⅡ前，用結構型環氧注射粘結劑修補裂縫，適當的混凝土底材準備對成功安裝 Wabo CreteⅡ至關重要。
Ⅱ、安裝施工：安裝WaboCreteⅡ前，在準備好的混凝土表面涂抹Wabo Bonding Agent混凝土粘接劑（底涂）。涂抹底涂前必須沒有可見的水分。底涂可用刷子刷上去。 在底涂未干時， 鋪設Wabo CreteⅡ，把混合物倒入底涂未干的槽口縫隙中，它將流動并自動流平。用邊角泥刀刮動材料，完成表面準備。
（5）案例：Ⅰ、在2010年亞運道路改造的廣州內環高架橋的伸縮縫維修中采用Wabo®Crete StripSeal（WCS伸縮縫），快速維修方法在夜間進行施工，對道路的正常行車影響很小，既保證了橋梁質量，又基本解決了維修與行車的矛盾，社會效益和經濟效益非常明顯。
Ⅱ、廣州地鐵四號線高架橋段由于原設計遺漏，未設置防水伸縮縫，橋面雨水溢出梁端截水擋墻后沿梁端面及墩身往下流，影響橋梁景觀，且易引起梁端錨頭及支座銹蝕，為此按業主要求進行補充設計，并根據現場試驗結果及運營部門意見，采用彈性混凝土的WCS伸縮縫系統，彈性混凝土作為結構及防水主體，施工簡單快速，在地鐵夜間停運期間施工，白天可以照常營運。
2.2 Aladin 結構密封系統
Aladin可應用于混凝土結構（見圖2）、彈性混凝土結構（見圖3）、鋼角結構（見圖4）：
（1） 系統介紹。ALADIN® 是由一種彈性輪廓組成的結構性密封伸縮縫系統，它經充氣膨脹及特制的環氧樹脂粘結劑安裝到位。正確安裝后，在重復機械運動或溫度變化中，高性能的Aladin伸縮縫系統不會脫落、突出或從原來位置滑出。安裝過程中，使用空氣膨脹使環氧樹脂與橡膠條和縫隙側面完全粘結。Aladin是此領域中最為經久耐用、用途廣泛、經濟實用的防水伸縮縫。
ALADIN®有兩種不同的截面形式可選用，每種都具有多個尺寸，滿足不同項目的特殊要求。Aladin結構密封系統廣泛適用于橋梁和高速公路的伸縮縫安裝。Aladin防滲漏密封條經久耐用，能適應剪切、旋轉、和傾斜位移。20年的實踐證明，Wabo Aladin 系統不易磨損、變形或脫落，是一種性能出色的密封系統。該系統使用不易溶解的環氧樹脂為粘接劑，經空氣壓縮而將錄丁橡膠和混凝土、金屬及彈性混凝土粘接在一起。產品在防止滲水的同時，還能抵抗臭氧、液壓、油脂及其他化學物質的侵害。
伸縮縫系統應經過100%氯丁橡膠充氣膨脹密封。Aladin外表面與縫隙邊緣表面達到最大程度粘接和100%的防滲水粘接。該伸縮縫系統經過防滲水測試，在混凝土接縫中至少承受30米水位差，仍良好保持防滲水性能。該伸縮縫系統由符合ASTM D2628標準的100%氯丁橡膠制成。
（2）特點。 a、符合豎直和水平方向的變化，T型接口，多種尺寸滿足不同的縫隙。b、可以現場拼接。直接與混凝土和鋼材粘結。c、適應不同方向水平的，旋轉的和剪切移動的能力。d、充氣膨脹,快速安裝,很短的養護時間。e、防水。f、抗磨,抗交通荷載重壓力強。
（3）優勢：沒有一種接縫防水系統，在重交通荷載的情況下，能有15年的使用壽命,只有Aladin 能行!
（4）技術參數
（5）施工。a、施工準備。鋼表面必須進行噴砂，達到SP-10的水平，接近白色。之后立刻安裝Aladin橡膠條。必須除去所有氧化物，露出“白鋼”。不允許使用噴砂法的地方，鋼表面必須研磨成粗糙表面，以獲得“白鋼”條件。由于安裝需要，不繡鋼表面要求深度研磨和噴砂以除去光滑平整的表面。在鍍鋅的鋼表面，必須先除去鍍鋅材料，使之看上去像“白鋼”。隨后立即把Aladin橡膠條安裝到鋼部件的縫隙中，避免鋼部件表面氧化。必須小心除去模板材料防止混凝土邊角破碎。縫隙的邊緣應切成斜面，避免造成小裂縫和碎片。邊緣破碎情況應在安裝Aladin前進行修理。Aladin安裝之前，混凝土側面必須堅固，沒有任何如油脂、油、模板脫落劑等雜質。為了形成沒有雜質且粗糙的混凝土側面，對表面處理的比較好的方法是采用噴砂法。不允許進行噴砂法時，可以使用圓盤打磨。確保使用有粗糙表面的圓盤打磨以產生粗糙表面。運用潔凈空氣吹去縫隙開口處的灰塵。
b、安裝。根據Aladin安裝指導對混凝土進行表面準備，在需安裝縫隙側面和Aladin橡膠條的側棱區域涂以Wabo®Paste Adhesive粘接劑，然后把Aladin橡膠條放進縫隙中，平齊放置，再進行充氣膨脹，經過24小時Wabo®Paste Adhesive粘接劑固化期后，再把空氣從橡膠條中放出，在環境溫度為5℃-15℃時，使用Wab o®P a s t e A d h e s i v e冬 用 型 ；在 1 6℃ - 4 0℃ 時，使 用Wabo®Paste Adhesive夏用型。
（6）案例。
a、在上海某段鐵路高架橋伸縮縫維修上的應用（見圖5）
3 、結束語
伸縮縫的損壞是橋梁運營中常見的病害，對道路的使用影響非常大，需要在設計、結構選材、施工、養護等方面精心組織。對已出現的病害，可根據不同的病害類型，采取不同的處治措施，最好在設計方面盡采取快速、耐用維修方案，避免維修施工給城市交通帶來的壓力，并且防止短周期的高頻率維修增加運營成本。經在多座橋梁使用實踐證明，彈性混凝土單縫伸縮縫裝置和ALADIN®系統作為一種應用前景廣闊的新型材料，用于城市橋梁和鐵路橋梁伸縮縫維修，能使伸縮縫兩側沖擊區的鋪裝層耐用性、抗沖擊性等性能顯著提高，從而有效地保護伸縮縫結構本身，大大延長其使用年限，還大大降低了維修給城市交通帶來的壓力，產生很大的社會效益和經濟效益。
參考文獻：
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