新材料AC—K5在高速公路橋梁伸縮縫快速維修中的應用

沈維宏，劉元德，廖秀敏

（甘肅省張掖公路分局，甘肅 張掖 734000）

1 伸縮縫的工程意義及其病害案例

近幾年來，隨著國民經濟的高速發展，道路交通量日益增大，車輛趨于大型化且嚴重超載，對公路橋梁伸縮縫損壞也日趨嚴重。伸縮縫裝置是橋梁結構的重要構件之一，在設計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起其早期破壞；而橋梁伸縮縫的破壞，又可能引起很大的車輛沖擊荷載，影響橋梁主體結構的受力，急劇縮短橋梁的使用壽命，惡化行車安全狀況，影響行車安全。及時做好橋梁伸縮縫使用期間的保養、維修工作，并保持伸縮縫的整體完好與發揮其正常的伸縮功能，對確保橋梁結構穩固、保障行車安全都具有重要意義。

G30線高速公路山丹至臨澤段是國家“五縱七橫”主骨架連云港至霍爾果斯公路（G30線）在甘肅省境內的主要組成路段，是連接甘肅省會蘭州市與甘肅西部河西地區重要工業城市金昌、嘉峪關以及河西走廊重要城市武威、張掖、酒泉等市的快速通道。G30線高速公路山臨段全長97km，橋涵設計荷載為汽車—超20級，掛車—120。于2001年12月開工建設，2004年底建成通車。全線共有橋梁120座，其中大橋4座，中橋27座，小橋89座。山臨路段橋梁伸縮縫以毛勒縫為主，橋梁伸縮縫類型為大中橋SSFD—160、GQF—80型伸縮縫，小橋為CD—40型伸縮縫，隨著交通量的逐年增加，部分橋梁伸縮縫不同程度地出現表面裂縫、破損，甚至型鋼斷裂，造成橋頭跳車、噪聲、漏水、膠條腐蝕等病害和安全問題，對橋梁的使用性能造成極大的影響（見圖1）。

圖1 伸縮縫破損照片

近年來，張掖公路分局高等級公路養護管理中心通過以下方式對破損的橋梁伸縮縫進行了維修處治，具體情況如下。

（1）利用進口瀝青膠處理伸縮縫破損，該法僅作為破損的應急處理方法尚可，可以快速處理伸縮縫混凝土破損，避免影響行車安全，但長期效果不理想，處理面不美觀，跳車等病害得不到根治（見圖2），經行車碾壓后，由于本身屬于彈性材料，剛度低，會造成型鋼及錨固筋的斷裂變形，還會對型鋼及錨固筋形成污染，后期用高強度混凝土處治時瀝青膠黏附在型鋼及錨固筋上，難以清除（見圖3）。

（2）利用普通鋼纖維混凝土對破損面小、病害較輕的伸縮縫進行修補（見圖4）的成本較低、處治效果良好，但需要長時間封閉交通進行施工，養生時間長，因受行車撓動而影響混凝土強度，致使混凝土強度難以保證，存在“今年修、明年壞”的狀況（見圖5）。并且為了養生，至少在混凝土養生期15d左右的時間內，路面需設置錐形示警桶、鋼板等設施，進行渠化交通，存在很大的安全隱患。

圖2 瀝青膠處理后的效果

圖3 經行車碾壓之后的效果

圖4 C40混凝土修復后照片

圖5 C40修復后又破損照片

（3）利用進口BJ200TST無縫伸縮縫對破損面較大、型鋼變形、斷裂的伸縮縫進行維修，這種方法施工方便、養生期短，僅適用于小跨徑的橋梁。但經過多年實踐觀測，該材料經過長期高溫行車荷載作用，易產生擁包、車轍變形等病害，高溫穩定性差且造價相對較高（見圖6）。

圖6 BJ200彈性填充式伸縮縫經行車碾壓后高低不平

對以上3種方法從伸縮縫綜合性能、技術可行性、方便施工、工程效果等4個方面進行分析，可以看出，影響伸縮縫快速更換的關鍵因素是快速修補材料的性能。伸縮縫快速更換的混凝土材料應符合以下技術要求：（1）早期強度高；（2）收縮小；（3）后期性能穩定；（4）耐磨性高、耐久性好；（5）施工和易性好；（6）新老混凝土黏結強度高；（7）盡可能使新老混凝土的顏色基本一致；（8）所用主要原材料應來源廣泛。為此，首先分析了目前高速公路橋梁伸縮縫更換的材料，從綜合性能、技術可行性及施工方便、造成的交通中斷損失等方面進行對比，通過室內配比、性能、應用試驗，提出了適用于高速公路伸縮縫快速更換的新型材料——上海奧茨公司研發的路面坑洞修復劑（AC—K5）和甘肅公路養護技術研究院研發的SPC水泥聚合物快速修補產品，并以路面坑洞修復劑（AC—K5）作為重點，進行了大量的前期準備工作。

2 路面坑洞修復劑（AC—K5）的特性

路面坑洞修復劑（AC—K5）是一種針對道路病害的水泥基修復材料。利用此種材料進行橋梁伸縮縫的維修，既能滿足伸縮縫的性能要求，又能快速便利地開展施工工作，維修后能夠快速通車，不影響高速公路正常通行，同時能達到較好的修復效果。

3 試驗概況

張掖公路分局委托甘肅省公路養護技術研究院及張掖市大地公路工程咨詢有限公司對新材料路面坑洞修復劑（AC—K5）配合比進行了驗證，材料質量比按照水∶AC—K5∶砂∶石=0.46∶1∶1.3∶1.2的配合比制作4組試件，其中砂為武威古浪縣出產的石英砂，碎石（粒徑5～10mm的占75%，10～15mm的占25%）為張掖黑河出產，對4組試件分別進行5～6h、1d、3d、7d抗壓強度試驗，驗證5～6h強度能否達到通車條件，1d、3d及7d強度能否達到預期的強度。經試驗室進行室內試驗，此試件早期強度增長較快，5～6h強度能達到C50混凝土設計強度的53.6%，滿足通車條件。

在室內試驗的基礎上，張掖公路分局高等級公路養護管理中心于2013年6月利用路面坑洞修復劑 （AC—K5）在K2194+870（下行 2道）、K2203+381（上行2道）、K2209+350（上、下行各1道）共維修伸縮縫6道/73.2m。

施工過程中，按照供貨方提供的施工要點和技術規程，對整個工藝流程中的各道工序做到了認真計算、準確計量、規范施工、嚴格檢驗，嚴把質量關，每道工序檢驗合格后，才可進行下一道工序。

該6道橋梁伸縮縫處治后，經過近3個月的行車碾壓，表面平整完好，不滲水，車輛行駛平穩，從根本上解決了橋梁伸縮縫存在的各種問題。

4 施工方法簡介

為確保工程質量，開工前，進行了詳細的施工組織設計，對施工方案、機械及材料的使用計劃、關鍵工序及重點工作的確定、施工程序的安排都做了詳細的計劃和準備。

4.1 確定施工方案

由于不能封閉交通，故而只打開半幅橋縫，另一半留下通車。

4.2 施工流程

4.2.1 清理舊縫

（1）用風鎬或破碎鎬將舊縫混凝土清除，防止損壞路面。

（2）用刷子對槽兩側及槽底進行清理。

（3）用吹風機及熱噴槍將槽內清理干凈。

4.2.2 植筋及鋼筋焊接

檢查預埋鋼筋是否有缺失、松動、斷裂等，如果鋼筋缺失，先在合適位置打孔，用吹風機將孔內清理干凈后，注入植筋膠并將鋼筋植入。有松動斷裂的鋼筋要逐個、逐點進行焊接，保證鋼筋完整牢固。

4.2.3 填縫

橋縫用泡沫墊襯條填實。將泡沫條塞入橋縫中，一定要塞緊，不能留空隙。這樣就可以有效地防止伸縮縫失效。

4.2.4 混凝土澆筑

（1）鋼筋種植及焊接完成后，二次清理槽內垃圾，用高壓水沖洗干凈并將間隙堵塞。

（2）澆筑前應將塑料布鋪在縫兩側路面上，以保證混凝土不污染路面。

（3）使用插入式振動器保證混凝土振搗密實，尤其是型鋼下的混凝土，需振搗至不再產生氣泡時為止。

（4）混凝土振搗完成后，用抹板搓出混凝土內的水泥漿，分四五次按常規抹壓平整為止。這道工序應特別注意平整度，混凝土面略低于瀝青路面的頂面1mm為宜。

（5）澆筑過程中，要隨時檢查混凝土配合比的坍落度是否滿足要求，以確保混凝土質量。

4.2.5 養生

混凝土初凝后，應在其表面覆蓋麻袋進行灑水養生，使混凝土保持濕潤狀態。養護時間不小于4～5h；養生期間，應做好防護或封閉措施，由專人進行交通管制，在橋頭兩側設立指示、警示標志，嚴禁車輛及行人通行，確保伸縮裝置兩側混凝土強度滿足設計要求后，才能開放交通。

4.2.6 安裝膠條

（1）經過養生，混凝土達到設計強度的50%以后，方可安裝橡膠條。

（2）橡膠條安裝前，應再次對縫內雜物進行清理，以免雜物夾在縫內，影響混凝土的伸縮性。橡膠止水條安裝應平整，長度適當，并做到外表整潔、美觀、順暢。

（3）橡膠帶安裝時，首先將潤滑料涂抹在型鋼槽口內，采用專用鐵撬捧將橡膠帶裝入型鋼內。

4.2.7 清理現場

清掃現場，清潔路面，恢復原貌，將垃圾雜物堆放到指定地點。安裝完成后，對伸縮縫周圍瀝青混凝土進行清理，保證其清潔、無污染、無損壞。

以上步驟主要施工現場如圖7～圖12所示。

圖7 清除舊縫

圖8 清理槽內雜物

圖9 鋼筋焊接

圖10 澆筑及振搗

圖11 抹面

圖12 撒濕砂養生

5 結論

5.1 溫度控制

（1）在施工過程中，發現溫度是一個至關重要的因素。由于AC—K5屬于高強快硬材料，對溫度的感應非常敏感，每盤混凝土攪拌后，必須及時將黏附在滾筒上的混凝土清除干凈，否則很難清除。在氣溫較高的情況下，滾筒被曬熱，混凝土更易黏附在滾筒上，在滾筒外壁不停地灑水，可有效防止混凝土過多黏附在滾筒內壁。

（2）水溫及骨料溫度也是不容忽視的數據。為此在高溫天氣下施工，須避免施工用水及骨料在太陽下暴曬，并防止溫度過高縮短作業時間。

（3）在25℃左右氣溫下，修補混合物在澆筑15～20min時急速升溫，達到50～60℃，此時是各集料的反應過程，表面不再沁水，需立即撒濕砂進行養生，否則，表面會產生細裂紋，養生4～5h后，表面溫度降至環境溫度，表示初凝已完成，此時可以開放交通。

（4）不同的環境溫度下初凝時間不同，環境溫度越高，初凝時間越短，對作業的協作配合的要求越高，嚴禁在初凝后進行操作，以避免對混凝土造成撓動。

5.2 質量控制

（1）水灰比是個至關重要的指標，要嚴格控制用水量，否則會影響混凝土的和易性、初凝時間及交通開放時間。

（2）混凝土拌和時，采用攪拌機拌制，嚴格按施工配合比要求控制材料數量，每次拌和需準確稱量，在拌和過程中，嚴格控制水量，拌和后立即使用，并確保初凝前使用完，初凝時間一般在25min左右。

（3）初凝前，未使用完畢的材料不得加水或再次攪拌后使用，只能廢棄；澆筑完畢后，在表面收光時，盡量一次成型，必須保證在初凝前表面作業完畢。盡量減少撓動次數；已經初凝后的嚴禁撓動。嚴禁初凝后在表面上再進行收光作業，嚴禁表面加水收光作業，以防止表面層遭受破壞。

（4）為防治混凝土進入伸縮縫膠條內難以清理，在澆筑前，用寬塑料膠帶順膠條方向將膠條粘住覆蓋。

山臨高速公路橋梁伸縮縫處治的經驗表明，路面坑洞修復劑（AC—K5）在用于橋梁伸縮縫快速維修中，施工方便，養生期短，修復效果良好，故作為高速公路橋梁伸縮縫的接縫料是切實可行的。

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