4第四章 桥梁结构表层缺陷的维修

第四章桥梁结构表层缺陷的维修第一节概述一、桥梁结构的表层缺陷的形式混凝土桥梁结构，往往由于设计考虑不周、施工不当、养护管理不善以及混凝土本身老化等方面的因素，致使结构产生缺陷。

在混凝土桥梁结构所发生的各种缺陷中，根据其结构类型、构造形式、使用条件、缺陷发生部位和形式的不同，一般可分为表层缺陷和内部缺陷两类。

表层缺陷主要有：蜂窝，麻面、露筋、孔洞、层隙、磨损、表面腐蚀、老化、剥落、表面裂缝、掉角、模板走样、接缝不平、构件变形等。

内部隐蔽缺陷主要有：混凝土的强度标号、抗渗标号、抗冻标号不足，内部空洞和蜂窝，钢筋的型号、数量、位置不对，焊接质量不良，混凝土保护层不足，钢筋的锈蚀等。

混凝土表层或内部存在的蜂窝、孔洞和层隙等缺陷往往是由于施工不当所造成。

层隙则是指混凝土中处理不当的施工缝、温度缓和收缩缝以及混凝土内因外来杂物而造成的偶然性夹层。

混凝土表层磨损、腐蚀、老化剥落等，则是构件在使用中所出现的缺陷。

表层磨损是指构件在外界作用下骨料和砂浆的磨损脱落现象；腐蚀老化是指混凝上表面或整体上出现的因物理、化学性质变化而形成的损坏现象；剥落则是指混凝土表面的砂浆脱落、粗骨料外露的现象，如果严重时则形成骨料及包着骨料的砂浆脱落。

砖石桥梁结构是一种耐久性的结构物，但在不利的工作条件下，材料也会以不同的速度破坏，如砖石砌体经常处于潮湿状态，并遭受多次冻融后，其破坏一般由表面开始，表现在抹灰层、砌缝脱落，砌体表面麻面、起皮、起鼓、粉化、剥落等。

材料损坏逐渐向内发展，粉化和剥落的深度不断增加，可造成内部材料购变质、酥化，使强度降低。

砖石桥梁砌体由于构件受力不均，如基础的不均匀沉降，受热的不均匀等方面的影响，还会产生各种程度的裂缝。

二、桥梁结构的表层缺陷的危害混凝土桥梁结构的表层缺陷虽不会引起塌桥等重大事故，但这并不意味着表层缺陷没有任何危害。

对于混凝土结构，由于缺陷受外界各种因素的影响，加上常年累月地发生变化，往往会有扩大的危险性。

例如，由于表层损坏．会使保护层减薄或钢筋外露，导致词筋锈蚀，严重时就会削弱结构的强度和刚度，使建筑物遭到破坏。

有些表层损坏还会向构件内部发展，造成混凝土强度降低．危及结构的安全使用，从而缩短桥梁结构的使用寿命。

对于结构的表层缺陷应及时维修，以防表层损坏的进一步扩大，避免发生更严重的破坏。

结构内部缺陷的危害性更大，如混凝土强度不足，钢筋配置不符合设计要求，内部产生空洞等，都会直接危及结构的安全使用，严重的会造成结构的直接破坏。

因此，对于这类缺陷，查清后就必须及时加以处理，或者进行修补加固，或者报废重新浇筑。

除耐久性遭到破坏、产生裂缝外，由于砌体砌筑质量不佳或外界因素(如下雨下雪，河流高速水流冲刷等)影响，砌缝也会脱落，砌体局部会损坏。

同时，在自然界各种破坏因素的长年综合作用下，砖石砌体还会产生风化损坏。

砖石圬工遭到各种情况的损坏后，对于保证桥梁结构的安全和使用寿命，将会产生大小不同的影响。

为此，必须采取多种维护修理措施对其加以维修。

第二节砖石桥梁结构的表层损坏及维修一、砖石桥梁结构表层损坏的维修方法砖石桥梁结构表层损坏的维修，一般是指在桥梁结构强度和稳定性尚能满足安全要求的情况下，根据使用要求、美观要求和耐久性要求而进行的修理工作。

常用的维修方法有勾缝、抹浆、喷浆、局部修补等。

其余分述如下。

1．勾缝修补砖石砌体由于气候的影响、雨水的侵蚀以及砌缝材料质量欠佳或施工不良，最易造成砌缝砂浆的松散、脱落，这就需要更新进行勾缝修补。

勾缝时，可用手凿或风动凿子凿去已破损的灰缝，深3～5cm，用压力水彻底冲洗干净，然后用10号水泥砂浆重新勾缝。

勾缝前用抹子把砂浆填人缝内，然后再用勾缝器压紧，切去毛边使其密实。

勾缝最好做成凹形缝，因为凹形缝耐久性好，不易风化。

片石砌筑物则可用平缝。

桥台和护披接触处一般常会出现离缝。

如用砂浆勾缝不久又会裂开，故可用经过沥青的麻筋填塞，以防止雨水浸入。

2．抹浆或喷浆整治砖石表面风化防石砌体表面风化、剥落、蜂窝、麻面可抹喷一层10号砂浆防护。

抹喷的方法与前边混凝土表层损坏修补时一样，有手工抹浆和压力喷浆两种方法。

手工抹浆前，应将风化、剥落的表层彻底凿除，将露出的完好表面凿毛，用水冲洗于净并保持湿润，然后分层抹浆。

每层厚度为10～15mm，总厚度一般为20～30mm。

下层砂浆应为毛面，使其与次面连接紧密。

砖墩易风化，特别是在我国南方气候潮湿地区，抹面不能耐久，故应视情况逐步进行改造。

压力喷浆适用于面积较大的抹面工程，做法与前述混凝土结构表层损坏的喷浆修补法相同。

3．表面局部修补当砌石砌体表面局部损伤，脱落不太严重时，可以将破损部分消除，凿毛洗净，然后用10号水泥砂浆分层填补至需要厚度，并将表面抹平。

当损坏深度和范围较大时，可在新旧结构结合处设置牵钉，必要时挂钢筋网，立好模板浇筑混凝土，其做法是：1）．清除已破损部分，并洗净灰尘。

边缘也应修凿整齐，凿深不少于3～5cm。

2）．埋没牵钉，其直径为16～25mm，随破损深度而选用。

牵钉问距在纵横方向均不得大于50cm，其方法为打眼，冲洗孔眼，孔内灌注满水泥砂浆，插入牵钉。

3）．放置钢筋网，在固定牵钉的砂浆凝固后进行钢筋网内串钉锚定。

钢筋网一般用直径12mm的钢筋构成，网孔为20×20cm。

4)．按墩台或其他损坏构件轮廓线立模，并进行支撑。

5)．浇筑混凝土。

如有喷射混凝土设备时，也可采用喷射混凝土的方法进行修补。

4.镶面石的修理镶面石破损时可以个别更换或采用预制混凝土块代管。

如镶面石仅松动而没有破碎，可先将共用围的灰缝凿去，然后取下镶面石，将内部失效灰浆全部铲除，用水冲洗干净，再用10号砂浆填实，安上镶面石，并在其周围垫半干硬性砂浆。

第三节混凝土桥梁结构的缺陷检查分析与修补一、混凝土桥梁结构缺陷的原因分析表层缺陷的产生原因引起混凝土桥梁结构表层缺陷的原因是多方面的，除了设计、施工(包括混凝土混合料配比、操作等)可能产生的缺陷外，还有使用不当以及养护维修不善等所形成的缺陷。

对于表层裂缝及其维修方法将在第五拿中叙述，现将常见的各种表层缺陷的产生原因列于表4—1。

内部缺陷产生的原因混凝土桥梁结构内部出现缺陷多数是出于设计、施工不当(钢筋过密，骨料过粗，震捣不实等等)或营运使用中各种外部因素所造成的。

设计不当还包括结构不合理、计算上出现差错以及图纸不完善等几个方面，由此而造成结构强度不足，稳定性不好，刚度不足。

施工不当则主要是指施工质量不好，施工中使用材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程等。

营运使用中的外部因素主要是指交通流量的增加，运载重量的增大，地震、洪水、泥石波等自然灾害的影响，以及海水、污水的侵蚀作用。

为保证结构具有足够的承载能力，延长其使用寿命，结构不出现的各种缺陷进行及时的维修。

二、表层缺陷的检查分析表层缺陷的检查当发现混凝土桥梁结构表层产生缺陷应对缺陷进行仔细的调查研究，进一步检查、观测其发展变以便区别情况，采取相应的处理措施。

在实施修补前，应对要进行修补的结构物缺陷作实地踏勘内容包括构造物的材料采样或原始资料的收集。

同时，还要对缺陷形成的原因、现状、发展趋势等进行周密的调查研究，以确定缺陷的程度和性质。

了解量测构件的形状、施工截面、周围环境、影响因素及其特殊要求等，做好施工前的资料汇集、整理工作。

1．分析缺陷应收集下列资料，(1)缺陷部位、位置、型式、走向、深度、宽度（或面积）及产生时间。

(2)构件施工日期，施工记录，原材料组成、物理力学性能等。

(3)使用情况，包括交通流量，养护措施、维修方法等。

(4)在特殊情况下，耍弄清楚附近厂矿单位的工业废水与废气对环境的污染情况。

2．根据结构受力状况、缺陷产生原因与发展趋势来分析缺陷对结构影响的严重程度。

缺陷的存在可能使结构功能受到一定程度的损失和削弱，且在继续发展；或者对结构功能暂时无多大影响、但影响外观；或介于上述二者之间。

属于哪种情况必须经过分析确定。

3．修补方案的确定，应在分析比较的基础上，慎重选择。

方案一经确定，应认真做好各项有关的准备工作，并做好修补施工计划。

三、表层损坏混凝土的清除不管采用何种材料、何种方法对缺陷进行修补，都必须尽可能地把已损坏的混凝土除掉，宜到露出完好的混凝土，并扩展到为除去钢筋上的铁锈所需要的范围。

清除损坏混凝土的方法有：1．人工凿除法对于浅层或面积较小的损坏，一般可采用手工工具(如尖嘴铁鎯头或平口扁铁鎯头或凿子加鎯头等)凿除的方法。

2．气动工具凿除法对于损坏面积较大旦有一定深度的缺陷(如内部蜂窝、空洞缺陷)，一般可采用气动工具(如风镐等)凿除。

气动工具凿除后，对个别部位尚不能满足要求的，再用手工工具补凿，直到满足要求为止。

3．高速射水清除法对于浅层且面积较大的缺陷。

可用高速水流冲射法除去混凝土损坏部分。

高速射水是使用高压泵冲水清除混凝土破损处和钢筋上的铁锈。

在经过清除的钢筋上很快会形成一层极薄的氧化铁薄膜，经验表明，这层薄膜不仅不会造成伤害，而且有助于保护钢筋。

高速喷射水流可以全部或几乎全部地冲击有缺陷的混凝土、钢筋上的锈蚀以及表面上微量的侵蚀性化学物。

与上述两种方法相比较，射水法没有振动、噪声和灰尘。

同时，清除工作完成后，混凝土表面干净湿润，这是接着做混凝土或砂浆修补层时获得良好粘结效果的最有利条件。

四、表层缺陷修补的常用材料为使混凝土桥梁结构在修补后能够坚固耐久，用于修补的材料范围是有限的。

应用最多的材料是与原结构相同的水泥混凝土和水泥砂浆，其水泥和骨料的品种则应力求与原来混凝土的材料品种相同。

若结构的损坏部分没有修补好，在大多数情况下都是由于新旧混凝土之间粘结效果差。

而两者之间所产生的粘结力，则直接与底层混凝土是否经过妥善处理以及修补材料的粘结性能有关。

因此，近来对粘结剂的发展很重视。

混凝土胶粘剂、环氧树脂高分子粘结材料等这些粘结性能良好的材料，己广泛应用于公路桥梁结构损坏的修补工程中。

1．混凝土材料可采用与原来级配相同的混凝上，也可采用比原标号混凝土高一级的细石混凝土。

一般说来，修补用的混凝土的技术指标不得低于原混凝土，所用水泥不得低于原混凝土的水泥标号，一般采用325号以上的普通硅酸盐水泥为宜，水灰比应尽量选用较小值，并通过试验确定。

为了提高修补混凝土的和易性，亦可加入适量的减水剂。

2．水泥砂浆材料最好采用与原混凝土同品种的新鲜水泥拌制的水泥砂浆。

砂浆的配合比一般要通过试验求得。

水泥砂浆的修补，可用人工涂抹填压的方法，也可用喷浆修补的方法。

3．混凝土胶粘剂这是一种近年来研究成功的混凝土胶结材料。

该材料可根据不同要求排制成净浆、砂浆及混凝土几种形式，并分别采用表面封涂、灌浆、粘结、浇筑等方法对缺陷进打修补。

4．环氧树脂类有机粘结材料环氧树脂类材料用于混凝土结构表层缺陷修补的有环氧胶液、环氧砂浆、环氧混凝土等。