玻璃纖維增強(qiáng)塑料在提高橋墩耐久性中的應(yīng)用

玻璃纖維增強(qiáng)塑料在虎門大橋橋墩處理中的應(yīng)用主要內(nèi)容概況，玻璃鋼的特點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用橋位處的自然環(huán)境引橋墩身結(jié)構(gòu)調(diào)查主要結(jié)果提高結(jié)構(gòu)耐久性的一些措施橋墩玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）的施工結(jié)語(yǔ)項(xiàng)目概況虎門大橋位于珠江入?？?，1997年5月建成通車。通車后三年，發(fā)現(xiàn)其西引橋（30m跨）橋墩混凝土表面出現(xiàn)環(huán)狀裂縫，部分箍筋銹蝕，混凝土脹裂。2003年初采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）對(duì)橋墩進(jìn)行了包裹。玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）的特點(diǎn)玻璃鋼是以玻璃纖維(如玻璃纖維織物、短切氈、玻璃纖維氈)為增強(qiáng)材料，以合成樹脂(如聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等)為基體而制成的一種復(fù)合材料。玻璃鋼具有輕質(zhì)高強(qiáng)、絕緣、耐蝕、耐熱、隔音、防振等優(yōu)點(diǎn)，成型工藝簡(jiǎn)單、方便，生產(chǎn)周期短，是一種功能和結(jié)構(gòu)特性兼具的新型材料。玻璃鋼的發(fā)展、應(yīng)用玻璃鋼于1932年在美國(guó)出現(xiàn)，初期主要用在航空工業(yè)，如飛機(jī)的雷達(dá)罩、副油箱等。我國(guó)的發(fā)展始于1958年，首先應(yīng)用于國(guó)防軍工業(yè)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，憑借玻璃鋼的卓越性能，在國(guó)防軍工、航天航空、能源電力、交通運(yùn)輸、船舶制造、建筑材料、化工設(shè)備等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。80年代，我國(guó)在北京郊區(qū)密云縣建成了一座玻璃鋼公路橋。這座橋凈跨徑20.24米，全寬9.6米，使用至今。玻璃鋼的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)在許多新建的體育館、展覽館、商廈的巨大屋頂都是由玻璃鋼制成的。目前西方國(guó)家如美國(guó)的大量基礎(chǔ)設(shè)施，包括橋梁、高速公路、港口建筑等歷經(jīng)幾十年的使用已到了大規(guī)模翻修或改建的時(shí)刻，而這些基礎(chǔ)設(shè)施的翻新與改建將使用大量的復(fù)合材料，就包括玻璃鋼。橋位處的自然環(huán)境虎門大橋處屬亞熱帶海洋氣候，氣候溫和多雨，年均氣溫22.2℃。每年4~9月為多雨潮濕季節(jié)。10月至翌年3月份為旱季。多年平均相對(duì)濕度為79.5%，最大月平均相對(duì)濕度為89%，最小月平均相對(duì)濕度為61%?；㈤T大橋所處位置平均高潮位為2.27m，平均潮差為1.69m。海水PH值為6.7，氯離子含量為4.65g/L，為弱酸性的淡鹽水。橋位處上下游各有一個(gè)火力發(fā)電廠，常年排放大量的CO2、SO3、H2S等酸性氣體。施工前混凝土病害情況施工前混凝土病害情況施工前混凝土病害情況施工前混凝土病害情況施工前混凝土病害情況西引橋墩身結(jié)構(gòu)調(diào)查主要結(jié)果墩柱普遍出現(xiàn)了箍筋銹脹外露，混凝土沿箍筋方向開裂剝落，規(guī)律較為明顯。墩柱局部混凝土外觀密實(shí)性較差。墩柱混凝土表面有破損處保護(hù)層厚度小于或等于24mm，最小保護(hù)層厚度僅為6mm，平均保護(hù)層厚度為17mm，施工墩柱時(shí)鋼筋籠明顯偏位。墩柱表面混凝土碳化深度最大達(dá)7.5mm，最小碳化深度3.5mm，平均碳化深度5.5mm。西引橋墩身結(jié)構(gòu)調(diào)查主要結(jié)果墩柱底部表層混凝土中氯離子含量均高于上部（5m處），雖總的含量（見下表）較小，但是在混凝土表面發(fā)生碳化、開裂后，氯離子的存在可以加速鋼筋的銹蝕，加快混凝土的破壞程度。

墩柱混凝土平均氯離子含量（%）

0-20mm20-40mm40-60mm60-80mm

橋墩底部0.03490.01270.00340.00105m高處0.01450.00410.00230.0010 橋墩混凝土出現(xiàn)病害的主要原因混凝土碳化；施工墩柱時(shí)鋼筋籠偏位，部分混凝土保護(hù)層厚度太??；墩柱混凝土水灰比偏大（0.54）；局部混凝土密實(shí)性較差；高溫、高濕的海洋性氣候和火力發(fā)電廠的不良環(huán)境影響。提高結(jié)構(gòu)耐久性的措施根本性措施是發(fā)展和應(yīng)用密實(shí)混凝土、高性能混凝土，保證混凝土具有好的耐候性。附加措施可分兩類：一類是最大限度地防止環(huán)境中的有害物質(zhì)（CO2、CL-等）進(jìn)入混凝土內(nèi)，這包括提高混凝土自身的防護(hù)能力和采用外涂覆層等；另一類是，當(dāng)不能完全避免有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)時(shí)（這是普遍情況），在混凝土內(nèi)部，實(shí)施限制、抵消有害物質(zhì)的破壞作用的措施，這包括采用鋼筋阻銹劑、陰極保護(hù)、環(huán)氧涂層鋼筋等。采用外涂覆層提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法水泥基覆層（砂漿）。經(jīng)常采用的有普通水泥砂漿層和聚合物改性水泥砂漿層兩類。滲透性涂料。其典型代表屬有機(jī)硅類材料，如烷基烷氧基硅烷等?；炷帘砻嫱繉?。材料很多，可分瀝青、煤焦油類；油漆類；防水涂料；樹脂類涂料等。隔離層。主要有玻璃鱗片覆層，玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）隔離層，磚板、橡膠襯里層等。橋墩玻璃鋼的施工橋墩玻璃鋼隔離層方案和材料特性玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工工藝施工質(zhì)量控制橋墩玻璃鋼隔離層方案西引橋橋墩玻璃鋼隔離層采用了常溫固化的一布一氈的構(gòu)造方案。在墩柱表面處理的基礎(chǔ)上，用乙烯基酯樹脂襯布膠料滿貼0.18mm中堿玻璃纖維布一層，然后用乙烯基酯樹脂襯布膠料滿貼玻璃纖維面氈一層，最后滿刷乙烯基酯樹脂面層膠料一道，從而形成提高結(jié)構(gòu)耐久性的隔離層。乙烯基酯樹脂材料特性樹脂選用了強(qiáng)度高、浸潤(rùn)性好、耐候性好的環(huán)氧丙烯酸型乙烯基酯樹脂（固化體系配套）作為主體材料，質(zhì)量指標(biāo)如下：乙烯基酯樹脂質(zhì)量指標(biāo)表型號(hào)BRT2002

外觀淡黃色至黃色透明液體 粘度（25℃

pa.s）

0.2~0.85

固體含量（%）59~65

酸值（mgKOH/g）

<30

凝膠時(shí)間（25℃min）

10~50

玻璃纖維布材料特性玻璃纖維布采用中堿玻璃纖維布，其特點(diǎn)是耐化學(xué)性特別是耐酸性好，強(qiáng)度高，與樹脂的浸潤(rùn)性好，施工成玻璃鋼工藝簡(jiǎn)單，不用脫蠟。技術(shù)指標(biāo)如下：玻璃纖維布技術(shù)指標(biāo)表型號(hào)CW140—90

質(zhì)量g/m2140±14

斷裂強(qiáng)力（經(jīng)、緯向）N/2.5cm≥345

組織平紋 織物密度：（經(jīng)、緯向）根/cm7.0±0.5

含水率%<1.0

玻璃纖維氈材料特性中堿玻璃表面氈可吸收較多樹脂形成富樹脂層，提高了耐候性，還遮住了玻璃纖維增強(qiáng)材料（如方格布）的紋路，起到表面修飾作用。技術(shù)指標(biāo)如下：玻璃纖維氈技術(shù)指標(biāo)表型號(hào)BMT—30

單位面積質(zhì)量g/m2

30.0±3.0

含膠率%≤8.0

縱向張拉強(qiáng)度N/5cm≥25

浸透時(shí)間s≤10.0

含水率%≤0.2

玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工工藝墩柱表面處理。鑿除松散混凝土；對(duì)鋼筋除銹、防腐；打磨水洗；修補(bǔ)缺陷并刮平順。玻璃纖維增強(qiáng)塑料隔離層的施工。乙烯基酯樹脂（或膩?zhàn)樱M批；刷乙烯基酯樹脂打底料一道，貼中堿玻璃纖維布一層，貼實(shí)并趕盡氣泡；貼玻璃纖維面氈一層，貼實(shí)并趕盡氣泡；貼布、氈的順序按先上后下、先立面后平面的原則進(jìn)行，同層布和氈的搭接寬度要大于5cm，上下層的接縫應(yīng)錯(cuò)開5cm以上；最后刷乙烯基酯樹脂面層膠料一道。玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工玻璃鋼隔離層現(xiàn)場(chǎng)施工