1、 概述
長(zhǎng)沙灣大橋?yàn)樯钌歉咚俟肺鞫蔚囊蛔绾Ｌ卮髽颍?996年底建成通車。該橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車-超20級(jí)、掛車-120。橋梁全長(zhǎng)1589.1m，橋下平均凈空5.4m。橋梁上部結(jié)構(gòu)為39×16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁和32×30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋面寬度為24.5m～26.5m不等，雙向四車道。橋梁下部為雙柱式橋墩，左右幅橋分開，立柱直徑1～38號(hào)墩為1.1m，39～50號(hào)墩為1.3m，51～70號(hào)墩為1.7m。
該橋立柱的主要病害為混凝土保護(hù)層整層剝落，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，部分鋼筋已經(jīng)銹斷，如圖1.1所示。這種病害以1～38號(hào)墩立柱最為普遍和嚴(yán)重，39～70號(hào)墩立柱則有個(gè)別的銹脹開裂，沒發(fā)現(xiàn)有整層銹脹剝落的情況。
圖1.1
針對(duì)這些病害情況，本著安全、適用、經(jīng)濟(jì)和可靠的原則，對(duì)長(zhǎng)沙灣大橋的立柱按病害情況的嚴(yán)重程度分成A、B、C三類：
A類立柱指鋼筋成片銹脹、混凝土破損面積≥（D/2）×（h/2），其中D為立柱周長(zhǎng)，h為立柱高度；
B類立柱指鋼筋成片銹脹、混凝土破損面積＜（D/2）×（h/2），且無銹蝕損失超過50%的主筋；
C類立柱為鋼筋個(gè)別銹脹，但沒有成片剝落的立柱。
據(jù)鑿除銹脹裂縫后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，A類立柱主要分布在1～38號(hào)墩，共65根；B類立柱主要分布在1～38號(hào)墩及51號(hào)墩右幅，共89根；C類立柱主要分布在39～70號(hào)墩，共124根。
對(duì)三類立柱分別采取的加固和防腐措施為：
A類立柱：用干軋混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位，為確保立柱安全，每次鑿除和修補(bǔ)的面積不得超過立柱周長(zhǎng)1/4的截面；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，每道用量約為0.15kg/?；植筋并安裝加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，外包10?厚高性能混凝土；涂刷三層防腐涂料，分別為環(huán)氧封閉漆、厚漿型環(huán)氧防腐中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆，干膜厚度對(duì)應(yīng)為20μm、60μm、60μm。
B類立柱：用環(huán)氧混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，每道用量約為0.15kg/?；粘貼S450型高強(qiáng)玻璃纖維布；涂刷一層丙烯酸聚氨酯面漆涂料，干膜厚度60μm。
C類立柱：用環(huán)氧混凝土修補(bǔ)銹脹剝落部位；噴涂四道滲透型阻銹劑西卡-903，用量約為0.15kg/?；粘貼E450型普通玻璃纖維布；涂刷一層丙烯酸聚氨酯面漆涂料，干膜厚度60μm。
2、鋼筋銹脹、混凝土剝落部位修復(fù)
2.1 干軋混凝土修補(bǔ)缺陷
干軋混凝土是一種在混凝土缺陷修補(bǔ)中使用的用人工軋實(shí)的干硬性混凝土，適合修補(bǔ)尺寸較大的各種混凝土缺陷。具有與舊混凝土同質(zhì)、強(qiáng)度及彈模相近、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。
本橋的A類立柱考慮到修補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)性及與外包高性能混凝土的同質(zhì)性，對(duì)鋼筋銹脹和混凝土剝落的部位采用干軋混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。如圖2.1為干軋混凝土修補(bǔ)缺陷后的圖片。
干軋混凝土修補(bǔ)的施工過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，具體可分為七個(gè)施工步驟：缺陷鑿除，鋼筋處理，模板安裝，配制混合料，澆筑并搗實(shí)混合料，拆模及養(yǎng)生，表面處理。
圖2.1
施工各步驟的質(zhì)量控制要點(diǎn)為：
1）缺陷鑿除：在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，徹底鑿除缺陷處的松弱混凝土及雜物。一次鑿除的面積不應(yīng)超過立柱周長(zhǎng)的1/4截面。鑿除時(shí)盡量將缺陷表面鑿成與該處結(jié)構(gòu)的主受力方向垂直，并將新舊砼接觸面粗糙化，以增強(qiáng)新舊砼之間的粘合效果。鑿除后用水沖洗干凈。
2）鋼筋處理：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用鋼刷或高壓水槍清除表面銹跡。對(duì)于銹蝕截面損失超過30%的鋼筋，增加一根相同截面的鋼筋。
3）模板安裝：應(yīng)自下向上逐層安裝模板，逐層澆筑混凝土。每層模板高度一般為10-15cm，以不影響作業(yè)空間及混合料的搗實(shí)效果為宜。
4）配制混合料：一般采用人工拌和，嚴(yán)格按配合比配料，拌和均勻后，和易性以混合料堆放時(shí)不滑移、用手揉捏剛好能成團(tuán)時(shí)為宜。
5）混合料澆筑及搗實(shí)：澆筑前先在舊砼面上均勻刷一層砼界面劑，澆筑時(shí)每層混合料厚度不宜超過5cm，否則不易搗實(shí)。每層搗實(shí)均以混合料表面溢滿水泥漿為標(biāo)志。
6）拆模及養(yǎng)生：拆模時(shí)間一般為24小時(shí)?；炷两K凝后應(yīng)立即開始灑水養(yǎng)生，持續(xù)養(yǎng)生時(shí)間一般不少于7天。
7）表面處理：因干軋混凝土施工和易性較差，及舊砼表面不平整等因素，造成與舊砼接縫粗糙。一般做法是用顏色與舊砼面接近的環(huán)氧膠泥抹平。本橋因需外包高性能混凝土，因此在拆模后鑿除表面松脫物并對(duì)砼表面鑿毛即可。
2.2 環(huán)氧混凝土修復(fù)缺陷
本橋的B、C類立柱考慮到缺陷修補(bǔ)后表面粘貼玻璃纖維布，為了確保與纖維布之間的粘接強(qiáng)度以及修復(fù)表面的平順，對(duì)鋼筋銹脹和混凝土剝落的部位采用環(huán)氧混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。
環(huán)氧混凝土修補(bǔ)缺陷技術(shù)是目前最常用的一種缺陷修補(bǔ)技術(shù)?；驹硎怯铆h(huán)氧混凝土或環(huán)氧砂漿置換缺陷部位的松弱層混凝土，恢復(fù)結(jié)構(gòu)在缺陷處的強(qiáng)度，并恢復(fù)對(duì)該部位鋼筋的保護(hù)，適用于修補(bǔ)尺寸較小或較淺的各種混凝土缺陷，具有與舊混凝土粘接強(qiáng)度較高、抗壓強(qiáng)度較高、與原結(jié)構(gòu)彈性模量相差較大、耐候性能不及普通混凝土、修補(bǔ)費(fèi)用較高等特點(diǎn)：
環(huán)氧混凝土修補(bǔ)的施工順序：徹底鑿除表面松散物→清洗鑿除面→涂刷一道復(fù)合環(huán)氧漿液→配制環(huán)氧混凝土或環(huán)氧砂漿→填充環(huán)氧砂漿→自然養(yǎng)生→表面處理。各主要工序的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)：
1）缺陷鑿除：在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，徹底鑿除缺陷處的松弱混凝土及雜物，然后用鋼刷等清除松脫物，再用丙酮擦拭干凈。
2）鋼筋處理：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用用鋼刷或高壓水槍清除表面銹跡。對(duì)于銹蝕截面損失超過30%的鋼筋，增加一根相同截面的鋼筋。
3）配制混合料：嚴(yán)格按廠家規(guī)定的環(huán)氧配比要求配料，拌和均勻至類似橡皮泥或和面團(tuán)的和易性為宜。配制過程宜的環(huán)境溫度不能超過40℃。
4）填料修補(bǔ)：修補(bǔ)前先在舊砼面上均勻刷一層復(fù)合環(huán)氧膠液，填筑時(shí)每層混合料厚度不宜超過2cm，否則容易滑落或發(fā)泡，逐層填筑至與原砼表面齊平，每層填筑均應(yīng)在上一層固化后進(jìn)行。
5）表面處理：盡量使表面平順，由于尚需粘貼玻璃纖維布，故無需對(duì)顏色進(jìn)行處理。
3、涂刷遷移滲透型阻銹劑
本工程選用的阻銹劑為西卡903，屬遷移滲透型阻銹劑，廠家提供的技術(shù)參數(shù)：密度（20℃）為1.13kg／L，粘度（20℃）為25mPas.s，PH值約為11。
施工流程：去除混凝土表面風(fēng)化物、污染物、舊有涂層→用高壓水槍對(duì)結(jié)構(gòu)表面徹底清洗→混凝土局部病害修補(bǔ)→配制阻銹劑→涂刷阻銹劑（3~5遍、每遍間隔2~6小時(shí)）→干燥2天以上→用高壓水槍等方法沖洗干凈→下一工序。
西卡903不能稀釋。使用刷子、滾刷或低壓手動(dòng)噴涂設(shè)備涂刷至表面飽和，用量約0.15kg／m².遍，本橋立柱一般涂刷4遍，總用量約為0.6 kg／m²，利用其與鋼筋之間良好的親和力使之在鋼筋表面形成保護(hù)膜，避免鋼筋銹蝕。每層操作之間均應(yīng)保證上一層涂刷已干燥，通常為2-6小時(shí)。涂刷過西卡903的混凝土表面會(huì)有少量結(jié)晶物析出，會(huì)影響抹灰層、涂層或結(jié)構(gòu)膠等的粘結(jié)效果，應(yīng)清洗干凈。
作業(yè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)溫度應(yīng)高于+5℃。如果結(jié)構(gòu)物表面有防護(hù)涂層或結(jié)構(gòu)物對(duì)水和氣體不具備可滲透性，則西卡903阻銹劑亦無法滲入。當(dāng)鋼筋表面氯離子含量>2％水泥重量時(shí)，應(yīng)先將該部位作脫氯處理或做剔鑿及修復(fù)后再應(yīng)用西卡903阻銹劑，必要時(shí)可加大阻銹劑的用量。
西卡阻銹劑呈堿性，應(yīng)避免其與眼睛、皮膚接觸。應(yīng)佩帶防護(hù)眼鏡、手套并穿著防護(hù)工作服。操作現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持良好的通風(fēng)，必要時(shí)應(yīng)佩帶防護(hù)面具。
4、外包高性能混凝土
A類立柱采用C45高性能混凝土進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)如表4.1所示，在施工中實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些指標(biāo)的控制：實(shí)際使用的水膠比為0.35，膠凝物（42.5R水泥+二級(jí)粉煤灰+硅灰）總量為479.14kg/m3，對(duì)砂和碎石做了堿活性膨脹試驗(yàn)及氯離子含量試驗(yàn)，結(jié)果如表4.2所示。為確?；炷恋目孤入x子滲透性能，還在配合比設(shè)計(jì)中加入了西卡901摻入型阻銹劑，用量為12 kg/m3。實(shí)測(cè)平均抗壓強(qiáng)度超過52MPa，抗氯離子滲透性為861.9C。
表4.1
表4.2
高性能混凝土的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：
1）原材料：
a、D8冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)及普通鋼筋材料進(jìn)場(chǎng)必須有出廠合格證，并經(jīng)抽檢合格方可使用。
b、水泥：采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)應(yīng)分別符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175和GB344的有關(guān)規(guī)定，水泥熟料中鋁酸三鈣含量宜控制在6～12%。
c、骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)固耐久、具有良好級(jí)配的機(jī)制碎石，且最大粒徑應(yīng)滿足要求。
d、拌合用水采用自來水。
e、摻合劑：主要是粉煤灰和硅粉。其中粉煤灰要求Ⅱ級(jí)以上。
f、外加劑：主要有減水劑和摻入型阻銹劑，其中減水劑采用的是緩凝早強(qiáng)型的FDN-440。阻銹劑采用西卡-901。外加劑的品質(zhì)及應(yīng)用應(yīng)分別符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：《混凝土外加劑》（GB 8076），及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JTJ 269）規(guī)定。
2）施工過程控制：
a、鋼筋安裝應(yīng)數(shù)量和尺寸準(zhǔn)確，綁扎牢固。
b、舊混凝土表面應(yīng)堅(jiān)實(shí)、潔凈，在澆砼前均勻涂刷砼界面劑。
c、模板安裝應(yīng)尺寸準(zhǔn)確，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面平整光滑，密封不漏漿。
d、混凝土攪拌時(shí)應(yīng)使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并應(yīng)比普通混凝土多拌40s以上。
e、混凝土宜在界面劑涂刷后110min內(nèi)澆筑完畢。拌合料入模后應(yīng)充分振搗密實(shí)。
f、由于添加粉煤灰的數(shù)量較多，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于15天。
5、粘貼玻璃纖維布
本橋立柱粘貼的玻璃纖維布分為高強(qiáng)玻璃纖維布和普通玻璃纖維布兩種，除配套的浸漬樹脂不同外，粘貼工藝相同。圖5.1為粘貼施工圖片，上半部分為已貼好的玻纖布，下半部分為正在粘貼的玻纖布。
圖5.1
粘貼玻璃纖維布的工藝流程為：混凝土表面處理→找平處理→涂刷底層樹脂→配制粘結(jié)劑（浸漬樹脂）→粘貼玻璃纖維片材→表面防護(hù)。
施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：
1）混凝土表面處理：鑿除表面松弱層并打磨平整，露出堅(jiān)實(shí)的新砼面，若有裂縫或缺陷應(yīng)先行修補(bǔ)，用丙酮清除油污等雜質(zhì)。
2）配制粘結(jié)劑：嚴(yán)格按照廠商提供的配合比和工藝要求進(jìn)行，調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入。
3）涂底膠：用滾筒刷或特制的毛刷均勻涂布在己處理好的砼表面，調(diào)好的底膠應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，當(dāng)指觸干燥后方可進(jìn)入下一工序的施工。
4）找平處理：經(jīng)清理、打磨后的混凝土表面，若有凹陷處，應(yīng)使用修補(bǔ)膠找平。
5）粘貼玻璃纖維布：
a、按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪玻璃纖維布,剪裁后應(yīng)打卷并放置穩(wěn)妥，在底膠涂好后再展開，勻速推平。
b、使用滾刷或毛刷、刮板將粘結(jié)膠均勻地涂抹到混凝土粘接面上，配制浸漬樹脂并均勻抹于所要粘貼的部位。
c、用硬橡膠輥或塑料刮板沿纖維方向多次滾壓,擠出氣泡,促使粘結(jié)劑滲透，并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維。
d、底層浸漬樹脂充分浸透碳纖維后在玻璃纖維布的表面均勻涂拌上層膠往復(fù)刮涂，使粘合劑滲入到碳纖維中去。
e、常溫下1-2小時(shí)后，再使用硬橡膠輥或塑料刮板往復(fù)碾壓消除可能出現(xiàn)的浮起和錯(cuò)動(dòng)。
d、在玻璃纖維布表面應(yīng)均勻涂抹一道浸漬樹脂。
6）施工宜在5℃以上環(huán)境溫度和混凝土表層含水率＜4%的條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度。
7）在表面處理和粘貼玻璃纖維布前,應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
6、涂刷防腐涂層
防腐涂層材料的性能應(yīng)滿足《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07-01-2006）第6.1.1及《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ 275-2000）第7.1.2.3要求。應(yīng)具有良好的耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料尚應(yīng)具有良好的滲透能力。圖6.1為涂裝效果相片。
圖6.1
防腐涂層施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)為：
1）清理被涂刷構(gòu)件表面松弱層并打磨平整，露出新面，若有裂縫或缺陷應(yīng)先行修補(bǔ)，用丙酮清除油污等雜質(zhì)。
2）配制防腐涂料：嚴(yán)格按照廠商提供的配合比進(jìn)行，調(diào)膠使用的工具應(yīng)為低速攪拌器，攪拌應(yīng)均勻，無氣泡產(chǎn)生，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入。
3）按設(shè)計(jì)要求的涂裝道數(shù)和涂膜厚度進(jìn)行施工，隨進(jìn)用濕膜厚度規(guī)檢查涂層濕膜厚度，以控制涂層的最終厚度及其均勻性。
4）涂裝過程中應(yīng)隨時(shí)注意涂層濕膜的表面狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏涂、流掛、變色、針孔、裂紋等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。
5）每道涂裝施工前應(yīng)對(duì)上道涂層進(jìn)行檢查，上道涂層檢查合格后才能進(jìn)行下一道涂層施工。
6）涂裝后應(yīng)進(jìn)行涂層外觀目視檢查。涂層表面應(yīng)厚度和色澤均勻、無氣泡、無針孔、裂縫等缺陷。
7）表濕區(qū)涂層應(yīng)在無流水、水珠、水跡的狀態(tài)下進(jìn)行施工。及時(shí)清理、清潔受污染的混凝土的表面。
8）涂裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和相對(duì)濕度，必須滿足涂料適應(yīng)的范圍條件下才能進(jìn)行施工。并做好涂裝環(huán)境條件的記錄。
7、結(jié)語
長(zhǎng)沙灣大橋通車已有十年，其立柱病害可謂沿海或跨海工程中的一個(gè)典型個(gè)案。本項(xiàng)工作實(shí)施的時(shí)間為07年1月至07年4月。從試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的工程質(zhì)量情況看來，能滿足設(shè)計(jì)文件的各項(xiàng)要求。由于工程耐久性加固的效果尚需要時(shí)間考驗(yàn)，我們將定期進(jìn)行跟蹤，以對(duì)本橋的加固效果得出客觀評(píng)價(jià)，并為以后類似加固項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工提供參考。
