某特大桥全长2898.02m, 建成通车五年后由于桥跨主梁设计承载力不足或安全储备较小, 需对主梁( 20m、30m 跨径空心板及50m 跨径箱梁) 底进行压力注胶法粘贴钢板加固, 共加固主梁1787片, 采用压力注胶法粘贴钢板24021.4㎡, 单桥粘贴钢板加固规模为全国第一。本人作为该项目的现场负责人, 参与了项目的全过程管理。在此, 就压力注胶法粘贴钢板加固桥梁施工的质量控制要点、质量缺陷的原因及处理方法提出相当对策, 以供参考。

一、材料质量控制

加固必备的关键材料进场后都应进行抽样检测, 现场鉴封后送至具有相应资质的鉴定单位检测, 各项指标达到国家及行业相应技术规范和规程、设计文件的要求后方能使用。结构胶、封边胶: 桥梁加固所用结构胶应采用A级胶。结构胶及封边胶性能应符合《混凝土结构加固设计规范》( GB50367- 2006) 相应规定。同时, 如设计对某些性能指标有特殊要求的, 也应符合设计文件的要求, 其毒性检验结果应符合无毒卫生等级要求。所进场的结构胶及封边胶应附有出厂合格证, 进场后进行抽样对其胶体性能、粘结能力、不挥发物含量( 固体含量) 、湿热老化等指标进行检测, 符合要求后方能使用。

二、施工过程质量控制

( 一) 粘贴面的处理

粘贴面处理是包括加固构件粘合面及钢板粘合面处理,是最关键的工序, 应认真对待。

1.混凝土粘贴面处理混凝土粘贴面的处理, 应做到密实、平整、洁净, 并有一定的粗糙度。对于混凝土构件粘贴面, 应根据构件表面的新旧程度、坚实程度、干湿程度, 分别按以下四种情况处理: ①对于很旧很脏的混凝土构件粘合面, 应先用硬毛刷沾高效洗涤剂, 刷除表面油垢至无污物, 用水冲洗干净后, 再对粘合面进行打磨, 除去表面2- 3mm 厚表层, 直至完全露出新面, 并用无油压缩空气吹除粉粒。处理后, 若表面严重凹凸不平, 可用环氧砂浆进行修补。粘贴前用丙酮粘贴前将粘合面擦拭干净; ②如果混凝土表面不是很脏很旧, 则可直接对粘贴面进行打磨, 去掉

1- 2mm 厚表层, 用压缩空气除去粉尘或用高压水枪清洗干净, 待完全干燥后用丙酮擦拭干净; ③对于新混凝土粘贴面,先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去, 打磨去除浮浆、粉尘后, 用丙酮擦拭干净即可; ④对于湿度较大的混凝土构件, 因一般树脂类胶在潮湿的基层上粘贴强度会大幅度降低, 故除满足上述要求外, 还需要进行人工干燥处理。打磨完成后, 为保证钢板的最大粘结效应, 对打磨面进行凿毛处理, 形成平整的粗糙面, 表面不平处应用尖凿整平,再用钢丝刷刷毛。最后用无油压缩空气吹除表面粉尘或清水冲洗干净, 待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。

2.钢板粘贴面处理

( 1) 打磨除锈: 除锈彻底, 露出金属光泽, 打磨纹路应垂直钢板受力方向, 有一定的粗糙度。下料后, 对钢板表面进行除锈、打磨处理。对于钢板粘贴面, 根据钢板锈蚀程度, 分别按以下两种方法处理: ①如果钢板未生锈或轻微生锈, 可用喷砂、砂布或平砂轮打磨, 直至出现金属光泽。打磨粗糙程度应尽可能大, 打磨纹路应尽可能与钢板受力方向垂直, 其后用丙酮擦拭干净; ②如钢板锈蚀严重, 需要用适度盐酸浸泡一定时间, 使锈层脱落, 再用石灰水冲洗, 中和酸离子, 最后用平砂轮打磨出纹路。

( 2) 清洗: 用棉纱沾丙酮擦拭干净。

( 二) 植筋

1.钻孔

为防止钻孔碰到梁底板预应力钢绞线及结构钢筋, 需采用钢筋探测仪先确定好原钢绞线及钢筋位置。现场采用白铁皮( 或透明塑料板) 做成模板, 在铁皮( 或透明塑料板) 上根据图纸钻出孔洞, 再用模板在梁底放孔位。根据标出的孔洞位置, 用电锤进行钻孔, 孔径、孔深符合设计要求, 孔道应保证垂直于梁底板平面。钻孔时如碰到预应力钢绞线或结构钢筋, 可根据实际情况进行适当偏移。

2.清孔

先用硬毛刷刷走孔内粉尘, 再用高压风进行吹孔, 最后用干净棉布沾丙酮或酒精彻底清洗孔道内部。植螺杆时必须保持孔内无尘, 干燥。

3.植筋

将调好的结构胶装入注胶器内, 然后用注胶器将结构胶注入植螺杆孔洞, 孔洞内注胶容量必须大于2/3, 在螺杆外露端部加套塑料管以封堵胶液, 防止胶液流出形成孔内空隙。转动螺杆缓缓植入孔洞内, 使其达至设计深度要求。为防止螺杆发生下滑, 在外露端部填塞牙签将其完全固定。

( 三) 钢板安装

将开孔、除锈打磨、清洗并经验收合格的钢板抬起, 与已植螺杆进行对孔安装。此过程中, 为避免长钢板弯曲并减轻工人的劳动强度, 应使用撑杠或螺旋顶升支架对钢板进行同步支撑。这两种方法中以螺杆顶升支架为优。安装过程中, 若开孔与个别已植螺杆有偏差, 应避免大力锤击钢板或螺杆以免损伤钢板、砸断或震松螺杆。应将存在偏差的孔口标记后将钢板卸下, 通过磁力钻或氧割对存在偏差的孔进行扩孔后重新安装。钢板安装到位后, 为了保证注入的结构胶的厚度均匀,应在钢板与混凝土之间对应螺杆的位置放进与结构胶厚度相等的垫片或直径相等的短铁丝, 将螺母拧紧。

( 四) 注胶、排气管的安装

钢板安装后调整到位前应在钢板周边、钢板与混凝土粘贴面之间按50- 100cm 的间距品字形安装长度20cm 左右( 满足注胶施工需要的长度) 的塑料软管作为注胶及排气管。塑料软管插入长度不宜太长, 满足通过钢板的夹压产生的摩擦力使注胶管在压力注胶时不被拔出的要求即可, 一般插入端长度应在1- 2cm 左右, 不宜超过2cm。通过试验发现, 如果插入钢板空隙的塑料软管过长, 则注入的结构胶很容易在塑料软管插入端与钢板封边胶之间的夹角处包裹气泡, 造成注胶不饱满, 且塑料软管插入端越长, 则包裹的气泡越大, 空鼓面积越大。

( 五) 周边封闭

周边封闭的主要目的是在所要粘贴钢板与混凝土间形成一个封闭的空腔, 并能承受注胶时所施加的压力。周边封闭应做到强度足够, 边线平顺规整。混凝土粘贴面打磨的范围, 其周边每边应比钢板范围宽2cm 左右, 同时, 所粘贴钢板侧面也应除锈打磨处理。此两处处理应达到粘贴面的同样效果。封闭前应检查钢板与混凝土粘贴面的间隙是否均匀并符合设计要求, 注胶、排气管是否牢固等, 并及时进行处理。用抹刀将配好的封边胶均匀抹于钢板侧面与混凝土面的夹角处, 并适当用力按压, 使封边胶与混凝土面及钢板侧面粘结紧密。同时, 封边胶表明应与混凝土粘贴面形成45°的倒角, 以便与混凝土粘贴面形成足够大的粘结面积, 为克服注胶时所施加的压力提供足够的支撑。封边胶涂抹完成后应及时对封边胶表面及边缘进行修整, 以达到边线顺直、表面平整、光滑的效果。

( 六) 压力注胶

1.注胶起始点的选择由于空气的容重较小, 故注胶时应选择从每片钢板的最低点开始注胶, 以利于注胶空腔内空气的排出。

2.注胶压力罐的选择

应根据设计单块钢板的面积大小选择注胶压力罐, 单块钢板面积较小( 用胶量较小) 则选择容积较小的注胶压力罐,单块钢板面积较大( 用胶量较大) 则选择容积较大的注胶压力罐。

3.压力注胶过程控制

在确认封边不漏气后开始灌注结构胶。当相邻注胶管开始有胶液流出后, 在当前注胶管持续灌注2- 5 分钟, 同时用小锤持续仔细敲击检查当前注胶管与下一注胶管之间的钢板段的注胶密实度, 并观察相邻注胶管( 排气管) 是否还有气泡排出, 在确认该段钢板内胶液已密实且相邻注胶管( 排气管) 无气泡排出后, 方可将当前注胶管封闭, 移至下一注胶管继续注胶。注胶压力须控制在0.2- 0.4MPa, 须防止压力过大导致封边胶损坏漏胶的情况发生; 注胶的同时用橡皮锤持续敲击钢板, 提高胶液流动性, 并判断胶液是否已注满; 在通过检查最后一个排气管口周围已满胶并确定连续出胶无气泡后方可封堵, 封堵后维持较低压力稳压注入3- 10 分钟后封堵注

胶管, 以防胶层脱空; 灌胶过程中须注意检查各注胶管和排气管是否流胶或渗胶, 若出现流胶或渗胶必须立即封堵。注胶过程中禁止摇晃注胶罐, 以防止露出压力注胶罐的出胶口而将气泡注入钢板空腔内部。同时要密切注意压力注胶罐中的剩余胶量, 尽量不要将罐中的结构胶排完, 以免在压力作用下空气快速灌入已注胶体中。如空气已进入连接注胶罐的注胶管, 应立即将注胶管在靠近钢板的连接处将注胶管拔开、关掉压力注胶罐的进气阀门, 将钢板处的注胶管临时绑扎防止已注入的胶体返流。往压力注胶管中重新加入拌好的结构胶后, 必须先将连接注胶罐的注胶管中的空气彻底排出后才允许将注胶管连接至此前注胶的注胶管处继续注胶。

( 七) 防腐处理

防腐处理应严格按照设计及规范要求进行施工。施工中应严格对粘结面进行处理, 保证洁净及粗糙度。各防腐层的厚度应严格进行检查, 保证各层厚度均匀并满足设计要求。

三、注胶质量检验

单片钢板注胶完成, 待结构胶初凝后( 初凝时间根据结构胶的使用说明或现场试验确定, 一般为4 小时) , 用小钢锤逐点敲击已粘贴的钢板, 根据声音判断是否存在空鼓的地方。敲击点的间距一般为3cm 左右, 敲击点的间距越小, 越小的空鼓部位越容易发现。如确定局部存在空鼓, 应加大敲击的密度( 减小敲击点的间距) , 确定空鼓的范围, 并用粉笔等将空鼓的范围标出。

四、注胶质量缺陷产生的原因及处理方法

注胶质量检验完后, 计算钢板有效粘结面积。若有效粘结面积小于设计要求, 则应对空鼓部位进行处理。注胶空鼓产生的原因及处理方法有以下几种:

( 一) 边角空鼓

造成这种缺陷的原因主要有: 注胶管插入端过长造成气泡在注胶管插入端与封边胶夹角处被包裹而无法排出; 压力注胶时排气管处气泡未完全排尽即封堵排气管; 注胶完成后封边或注胶管处存在漏胶。如果空鼓的面积较小, 可用电钻配小直径钻头在空鼓部位两端边缘封边开孔通至空腔, 用大号注射器将丙酮注入空腔中以确认两孔贯通并清洗空腔后,再用大号注射器将拌好的结构胶注入空腔中, 连续反复多次操作直至将空腔中的空气排完后将孔口封闭即可。如果空鼓的面积较大, 则按前方法开孔插入注胶管利用压力注胶罐进行补充注胶。

( 二) 钢板中部空鼓

造成这种缺陷的原因主要是注胶过程中胶体中包裹了气泡无法排出或压力注胶结束后存在螺杆处漏胶没能及时封堵。此类空鼓可用电钻配小直径钻头在空鼓部位两端边缘处钢板上各开一孔, 用大号注射器将丙酮注入空腔中以确认检测其主要技术性能, 倘若各项指标均合格, 则该电冰箱为合格品。然而, 能否在合格品中, 准确、合理地评定出“优、良”产品, 则取决于采用的评价方法。因此, 科学地建立品质等级的评价体系, 对于真实地反映产品的质量状况, 建立有效的检测结果反馈机制, 将起到重要作用。但是现阶段我国冰箱产品的评价方法没有进行科学的量化处理, 通常是由评价者给出产品的各项技术性能指标的分值, 以分值的高低来衡量

产品质量的优劣, 评价结果受个人的主观性影响较大, 未必能真实反映产品质量的优劣。模糊综合评价属系统分析方法, 适用于难以直接用准确的数字进行量化的评价问题, 具有较高的可靠性。因为影响电冰箱品质等级的因素也没有明确的外延边界, 具有较大的“模糊性”, 所以, 可在技术性能指标与品质等级之间建立分析关系, 利用模糊综合法进行评价。其评价系统中, 按性能分为“安全、制冷、电气、系统、箱体、压缩机、牢固和其他”等8 类, 作为评价的依据, 并据此建立电冰箱品质等级的综合评价体系, 并确定指标权重, 最后完成二级模糊综合评价, 使得结果更加符合实际。

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