桥梁裂缝化学材料灌浆修复技术创新研究_刘海弯.pdf
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1、学术论文粘接书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?Academic papers化学化工资源桥梁裂缝化学材料灌浆修复技术创新研究刘海弯1,朱彦姿2(1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西 渭南714000;2.浙江省交通集团检测科技有限公司,浙江 杭州310000)摘要:以桥梁裂缝修复为目标,进行化学材料灌浆处理时,提出一种新的桥梁裂缝化学材料灌浆修复技术,并展开实例应用分析。在桥梁裂缝两侧布置多个灌浆孔,并结合裂缝宽度和单孔理论灌浆料用量,确定钻孔深度和宽度。对待修复区域表面进行清理和修补,通过灌浆机向钻孔填充化学灌浆材料,完成桥梁裂缝灌浆施工。运用电热补偿原理,对灌浆材料进行保温养护,得到最
2、优的裂缝修复效果。分析结果表明,应用该技术进行裂缝修复后,桥梁在12 h内最大挠度值仅为0.97 mm,相比修复前桥梁挠度值降低了31.69%。关键词:桥梁裂缝;灌浆修复;施工工艺;材料配制中图分类号:U445.6文献标志码:A文章编号:1001-5922(2023)03-0127-05Innovation research on chemical material grouting repairtechnology for bridge cracksLIU Haiwan1,ZHU Yanzi2(1.Shaanxi Railway Institute,Weinan 714000,Shaanxi
3、 China;2.Zhejiang Communications Group Inspection Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310000,China)Abstract:Aiming at the repair of bridge cracks,when grouting with chemical materials,a new chemical materialgrouting repair technology for bridge cracks is proposed,and an example application analysis is carr
4、ied out.Multiplegrouting holes are arranged on both sides of the bridge crack,and the depth and width of the drilling hole are determined in combination with the crack width and the amount of grouting material used in the single hole theory.Thesurface of the area to be repaired shall be cleaned and
5、repaired,and the chemical grouting materials shall be filledinto the boreholes through the grouting machine to complete the bridge crack grouting construction.Finally,theprinciple of electrothermal compensation is used to maintain the grouting material and obtain the optimal crack repair effect.The
6、results of case analysis show that the maximum deflection of the bridge in 12 hours is only 0.97mm,which is 31.69%lower than that of the bridge before repair.Keywords:bridge cracks;grouting repair;construction technology;material preparation2023 年 3 月第 50 卷第 3 期doi:10.3969 j.issn.1001-5922.2023.03.0
7、31Vol.50 No.03,Mar.2023收稿日期:2022-08-30;修回日期:2023-03-10作者简介:刘海弯(1989-),硕士,讲师,研究方向:桥梁与隧道工程;E-mail:。基金项目:陕西铁路工程职业技术学院科研基金项目(项目编号:KY2016-53)。引文格式:刘海弯,朱彦姿.桥梁裂缝化学材料灌浆修复技术创新研究J.粘接,2023,50(3):127-131.127书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?学术论文Academic papers粘接化学化工资源经济的快速发展,使得人们对道路交通的需求越来越大,道路交通建设过程中,桥梁的搭建实现了天然障碍物与人工障碍物的跨越1
8、。但是,在桥梁设计和施工过程中,会受到多种因素的影响出现病害,而且在交通量不断增加的环境下,桥梁裂缝问题越来越严重,直接损害了桥梁的安全性与耐久性2。因此,如何实现桥梁裂缝的修复与加固,是许多科研人员关注的热点问题,各种修复技术也开始涌现出来。有研究将矿化微生物放置于碱性溶液中,根据pH值、钙化速率等数据的变化,明确此种微生物的矿化模式,再以此为核心设计混凝土裂缝修复方案。试验结果表明,该修复方法的局限性较大3。深入分析常规钻孔灌浆工艺,获取该模式下的裂缝修复效果。以加强耐久性为目标,对常规钻孔灌浆工艺进行优化,计算最优钻孔间距、钻孔深度,提高桥梁裂缝灌浆修复质量。但是,该修复技术应用后桥梁挠
9、度依旧较高4。运用微生物修复理念,选定芽胞杆菌作为混凝土裂缝修复的主要工具,结合芽胞修复机理,开发混凝土修复剂,将其规模化应用至待修复区域,完成裂缝加固处理。但应用该技术进行修复后,建筑物耐久性较差5。为了加强现代化交通运行的稳定性,针对桥梁裂缝问题,研究一种以化学材料灌浆为基础的修复技术。配置满足流动性要求的化学材料浆体,将其填充至裂缝附近的灌浆孔内,实现桥梁裂缝的修复处理。从实例分析结果可知,应用该技术进行裂缝修复后,桥梁底板跨中处挠度大幅度降低,有效提升了桥梁稳定性。1桥梁裂缝化学材料灌浆修复技术1.1化学灌浆材料的选取与配制选择硅酸盐水泥、粉煤灰、砂和早强剂,作为化学灌浆主要原材料,按
10、照合适的比例配制出高强度的混合化学材料。再向其中添加减水剂,提升化学灌浆材料的流动性。最后,为了减少浆体收缩导致的灌浆不饱满,在材料选取过程中,添加膨胀剂使得浆体出现微弱的膨胀,保证桥梁裂缝附近的混凝土与浆体更好地粘接6-8。针对选定的几种原材料,按照不同比例进行配制,搅拌均匀后浇入成型模具,得到多个固化物,再进行拉伸强度和伸长率的计算:=wcg(1)=DLL(2)式中:表示拉伸强度;w表示最大荷载;c表示化学灌浆材料凝结试件的宽度;g表示化学灌浆材料凝结试件的厚度;表示伸长率;L表示标距长度;DL表示标距伸长量。根据式(1)和式(2),得出不同配制比例下,化学灌浆材料固化物的拉伸强度和伸长率
11、,确定性能最优的材料配制比例。上述选取的原材料混合过程中,自来水是不可缺少的辅助材料,但传统修复技术并未深入研究自来水添加量,导致化学灌浆材料自身黏度较大,最终修复效果不佳。文中从灌浆材料流动性入手,深入分析不同用水量条件下化学浆体流动性9-10,将满足流动性要求的化学灌浆材料灌入灌浆机内,通过泥浆泵压入桥梁缝隙,实现裂缝灌浆修复。考虑到一般的稠度仪难以得出准确的流动性测试结果,文中在化学灌浆材料配制阶段,应用的化学浆体流动性测试装置如图1所示。支架玻璃板下落浆体坍落直径漏斗图1化学浆体流动性测试装置Fig.1Chemical Slurry Fluidity Testing Unit图1所示的
12、测试装置在实际应用时,需要先浸泡玻璃板和漏斗,沥干多余水分后,将按合适比例配制的化学浆体倒入漏斗内进行搅拌,再观察浆体的自由下落情况,获取下落浆体的摊铺直径,作为坍落直径11-12,以此作为浆体流动性评价标准。观察不同用水量环境下坍落直径变化情况,直到浆体呈现出较好的流动性和触变性,应用此时对应的用水量进行化学灌浆材料配制。1.2建立灌浆孔钻孔方案应用化学灌浆材料,进行桥梁裂缝灌浆修复,需要建立灌浆孔钻孔方案13-14,在裂缝周围布置多个灌浆孔。桥梁裂缝附近的灌浆孔,均是合理布置128学术论文粘接书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?Academic papers化学化工资源在裂缝两侧。考虑
13、到灌浆孔的数量、深度和间距,都会影响化学材料灌浆修复效果,实际灌浆孔分布方案建立过程中,结合施工操作标准,对多项钻孔参数进行优化。由于灌浆孔深度、灌浆孔直径,都会影响灌浆料用量,为了避免不同灌浆孔之间的灌浆料用量出现差异,需要根据试件特性、裂缝宽度等参数信息,计算总灌浆料量15-16;再获取每个灌浆孔的标准灌浆量,作为约束灌浆孔钻孔方案的关键条件。=Fk1+k22k3+k42+pm(3)式中:为桥梁裂缝修复所需的总灌浆量;F为裂缝宽度;k1、k2、k3、k4为表面裂缝长度;为灌浆孔标准面积;p为灌浆长度;m为灌浆孔总数量。引入数理统计概念,将待修复的裂缝宽度计算公式表示为:F=12330+e0
14、.28+10r(4)式中:1、2、3分别表示钢筋形状系数、荷载作用系数和构件形式系数;为受拉钢筋的应力;为钢筋的弹性模量;e为裂缝附近受拉钢筋直径;r为截面配筋率。以式(3)为基础,可以计算出每个灌浆孔的浆料用量为:J=m(5)式中:J为单孔灌浆用量。根据单孔灌浆用量计算结果,确定每个灌浆孔的直径,结合上述灌浆孔分布方案,完成化学材料灌浆修复的准备工作。1.3设计桥梁裂缝灌浆施工工艺为了提升桥梁裂缝修复效果,文中结合施工要求和质量检验要求,设计桥梁裂缝灌浆施工工艺。工艺流程主要包括6个环节,分别是裂缝表面处理、裂缝基层处理、刷涂底层界面剂、残缺修补、化学材料灌浆、灌浆养护。首先,对桥梁裂缝表面
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