修补砂浆在桥梁墩柱修复中的案例研究

修补砂浆在桥梁墩柱修复中的案例研究

摘要：修补砂浆作为混凝土结构修复的重要材料，在桥梁墩柱病害治理中发挥着关键作用。本文以某沿海高速公路桥梁15#墩柱为研究对象，该墩柱因长期受海水飞溅与氯离子侵蚀，出现大面积混凝土剥落和钢筋锈蚀。通过采用聚合物改性修补砂浆进行修复，并配合界面剂与分层抹压工艺，修复后各项性能指标满足规范要求。本文系统阐述了病害检测、材料选择、施工工艺及质量验收数据，为同类桥梁墩柱修复提供参考。

一、工程概况与病害诊断

该桥梁位于沿海地区，15#墩柱高8.5m，直径1.2m。外观检查发现，墩柱距地面2～4m范围内混凝土保护层呈片状剥落，剥落深度最大达8cm，裸露钢筋锈蚀严重，局部截面损失率约10%。采用回弹法检测混凝土强度，实测强度为22.3MPa，低于设计强度C30。碳化深度测试平均值为6.5mm，氯离子含量检测结果为0.18%（占水泥质量），远超规范限值0.05%。主要病因是氯离子渗透引起钢筋锈蚀，锈胀导致混凝土开裂剥落。

二、修补砂浆材料性能

根据墩柱修复要求，选用聚合物改性水泥基修补砂浆（型号PM-200）。该材料以普通硅酸盐水泥、级配石英砂、丙烯酸酯乳液及多种外加剂组成，具有粘结强度高、收缩小、抗氯离子渗透性好等特点。其配合比（重量比）为：水泥：砂：乳液：水 = 1：2.5：0.15：0.45。参考《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23），主要性能指标如表1所示。

三、施工工艺要点

修复施工严格按照“基面处理—钢筋除锈—界面剂涂刷—砂浆拌合—分层抹压—养护”的流程进行。首先，使用高压水冲洗剥落面，并用人工凿除松散混凝土至坚实基面，露出骨料。第二步，对裸露钢筋进行喷砂除锈，达到St2.5级，并涂刷阻锈剂。第三步，在修复面涂刷一层厚度约1～2mm的环氧界面剂，提高新旧材料粘结力。第四步，按照配合比计算，采用强制式搅拌机拌合修补砂浆，搅拌时间不少于3min，拌合物稠度为50～70mm。第五步，分两层进行抹压，单层厚度不超过1.5cm，待底层初凝后抹压面层，收面时压实抹光。第六步，采用覆盖湿润法养护7d，控制养护温度在10～30℃。

四、修复后检测数据

修复完成后28d，对墩柱修复区域进行全面检测。回弹法检测混凝土抗压强度平均值为36.8MPa，碳化深度下降至1.5mm。重新检测氯离子含量为0.03%，钢筋电位由修复前的-450mV上升至-120mV，表明钢筋已处于钝化状态。修复区域与旧混凝土界面粘结良好，未发现空鼓、裂缝。主要修复前后数据对比见表2。

五、结果分析与讨论

修复后混凝土强度提高了65.0%，主要归因于聚合物砂浆自身强度较高以及界面剂的桥接作用。碳化深度和氯离子含量大幅下降，说明修补砂浆具有优异的致密性和抗渗透能力，有效阻断了腐蚀介质的传输路径。钢筋电位从-450mV回升至-120mV，表明钢筋锈蚀活性显著降低，电化学保护条件得到改善。此外，该修补砂浆的28d收缩率仅为0.025%，远小于普通水泥砂浆，避免了收缩开裂导致的界面脱粘。工程实践表明，采用聚合物改性修补砂浆修复桥梁墩柱具有施工方便、工期短、耐久性好等优点。

六、扩展与建议

除上述案例外，修补砂浆在桥梁墩柱修复中还需关注以下几点：1）适用于修补深度小于10cm的剥落区，若损坏深度较大，应结合植筋或增大截面加固；2）施工环境温度宜为5～35℃，避免在雨天或强风环境下施工；3）对于有防冻或抗盐要求的桥梁，应选用相应特殊性能的修补砂浆；4）定期维护检测，建议修复后每两年进行一次回弹和氯离子含量检测。通过合理的材料选择与规范的施工控制，修补砂浆能够显著延长桥梁墩柱的使用寿命，降低全寿命周期维护成本。