一种新型混凝土接缝结构和施工工艺
技术领域
本发明涉及桥梁工程、结构工程和结构加固领域，尤其是一种新型混凝土接缝结构和施工工艺。
背景技术
近年来，随着我国经济的发展，国家越来越重视预制装配式结构、组合结构以及加固工艺的研发和推广，国内外专家和学者以及企业联合研究、开发并设计了多种装配式组合结构和加固工艺，成果颇丰，并逐渐形成了市场。类似于钢材通过焊接和栓接等形成结构，预制装配式构件和组合构件通过相互的接缝形成整体，而加固工程中存在的大量的裂缝需要修补，这些接缝或者裂缝的力学性能和成缝质量以及防水型对结构的安全起着至关重要的作用。
在结构运营期间，接缝是预制混凝土、组合结构以及被加固结构中最容易出现病害的部位之一。构件或待修补构件通过接缝形成整体或达到修补的目的，通过接缝共同承担上部的各种荷载的作用。接缝作为预制装配式结构、组合结构和被加固结构的主要组成部分，在往复的荷载作用下，起到协调结构各部分共同工作的作用，其使用寿命对桥梁的正常运营影响巨大。从目前已经投入运营的结构现状来看，接缝处存在的问题很多，大部分结构的接缝都在带缺陷工作，这将降低桥梁接缝处的耐久性，再在上部复杂的荷载的作用下，接缝处将出现破损的隐患，这将严重影响桥梁的安全性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种新型混凝土接缝结构和施工工艺。可有效改善混凝土构件之间的粘结性能，可以提高接缝的受力性能，使混凝土组合结构或加固后的结构具有较好抗弯、抗裂等性能，从而保障国民生命财产的安全；本发明还具有较好的防水性能和可拆卸、回收的特点，可以提高结构在运营阶段的耐久性，节约成本和施工时间。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种新型混凝土接缝结构，包括构件一、构件二、预埋连接装置、预涂层、环氧砂浆、钢纤维、预制槽；所述构件一、构件二具有相同的截面尺寸，所述预埋连接装置预埋于所述构件一、构件二内部，且具露出所述构件一、构件二表面的部分，所述预制槽形成于所述构件一、构件二的接缝面，所述钢纤维混合于所述构件一、构件二中，且具露出所述接缝面的部分，所述预涂层涂布于所述接缝面，所述构件一、构件二的接缝面之间通过所述环氧砂浆相互粘合。
进一步地，还包括张拉定位装置、垫板、锚固装置、力传感器、张拉钢筋，所述张拉定位装置置于所述预埋连接装置的外侧面，所述张拉钢筋分别穿设于所述构件一、构件二上的所述张拉定位装置，并其两端上套设有所述垫板、力传感器、锚固装置。
进一步地，还包括张拉定位装置、垫板、锚固装置、力传感器、张拉钢筋，所述张拉定位装置置于所述预埋连接装置的外侧面，所述张拉钢筋分别穿设于所述构件一、构件二上的所述张拉定位装置，并其两端上套设有所述垫板、力传感器、锚固装置。
进一步地，还包括限厚装置，其设置于所述构件一和/或构件二的接缝面。
进一步地，所述限厚装置的截面为所述接缝面的1/200，高度为1cm。
进一步地，所述钢纤维的直径为0.1mm，长度为2cm，外露长度大于10mm。
进一步地，所述预制槽深度为2cm，面积为9cm2。
进一步地，还包括设置于所述构件一和/或构件二的接缝面边缘的止水条，所述止水条通过丙烯酸盐浆液凝固。
相应地，本发明实施例还提供了一种制作上述新型混凝土接缝结构的工艺，包括以下步骤：
S1：准备好制作构件一和构件二以及环氧砂浆的原料；
S2：预制所述构件一和构件二时，在混凝土中掺入钢纤维；
S3：在所述构件一和构件二的钢筋笼上焊接预埋连接装置；
S4：所述构件一和构件二的对接缝面进行凿毛处理，使所述钢纤维外露于表面，外露的长度不小于3mm，不超过钢纤维总长度的50％，并将外露的钢纤维调整成与所述接缝面成45°～90°；
S5：配置环氧丙酮溶液，环氧树脂浓度为10wt％～30wt％，其中每重量百分比中环氧树脂1～3份，丙酮9～7份；
S6：将限厚装置快速粘贴于构件一的接缝面处，再将构件一和构件二对齐，在构件一和构件二接缝处的底部设置止水条，快速安装好底部模板和侧部模板，使底部模板和侧部模板与构件一和构件二的接缝面形成的单面开口的灌注腔体；
S7：将配置好的环氧砂浆灌注至灌注腔体内，采用平板式振捣器振捣，防止出现空鼓等情况，灌注时间限制20分钟内，振捣时间大于10分钟；
S8：将张拉定位装置与预埋连接装置进行连接，将张拉钢筋穿过张拉定位装置，装好垫板、锚固装置、力传感器；
S9：采用油泵张拉张拉钢筋，张拉钢筋通过垫板、锚固装置和预埋连接装置给构件一和构件二施加预紧力，预紧力大小控制在1MPa～4MPa；
S10：养护好后，拆除模具，形成环氧砂浆接缝，在接缝的上部设置止水条，并采用丙烯酸盐浆液均匀浇筑在止水条上。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
(1)通过对混凝土连接表面进行一系列的处理，可以有效改善混凝土连接面状况，使其表面和环氧砂浆之间具有更好的粘结性；
(2)提供了一种新型混凝土接缝结构和制作，可以有效提高混凝土构件连接处的抗裂、抗弯、抗剪等力学性能和耐久性能，使结构具有更好的整体性能和更长的使用寿命。
附图说明
图1为一种新型混凝土接缝结构未连接时的正面示意。
图2为一种新型混凝土接缝结构A－A剖面图。
图3为一种新型混凝土接缝结构连接后的正面示意。
图4为一种新型混凝土接缝结构B－B剖面图。
图5为一种新型混凝土接缝结构C－C剖面图。
图6为一种新型混凝土接缝结构的爆炸图。
其中，1为构件一，2为构件二，3为预埋连接装置，4为预涂层，51为止水条，52为丙烯酸盐浆液，53为底部模板，54为侧部模板，61为张拉定位装置，62为垫板，63为锚固装置，7为力传感器，8为张拉钢筋，9为环氧砂浆，101为钢纤维，102为预制槽，103为限厚装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1至图6所示，一种新型混凝土接缝结构，包括构件一1，构件二2，预埋连接装置3，预涂层4，止水条51，丙烯酸盐浆液52，底部模板53，侧部模板54，张拉定位装置61，垫板62，锚固装置63，力传感器7，张拉钢筋8，环氧砂浆9，钢纤维101，预制槽102，限厚装置103。
构件一1和构件二2为预制桥梁混凝土桥面板，运至现场需要进行接缝拼装。构件一1和构件二2连接处需要进行多道表面处理工序，构件一1和构件二2通过环氧砂浆9连接成整体。预埋连接装置3在制作构件一1和构件二2时预埋在构件一1和构件二2内部。预涂层4涂抹在构件一1和构件二2接缝部位的表面，止水条51安装于构件一1和构件二2接缝的顶部和底部。
安装止水条51的具体方法：在构件一1和构件二2安放在指定位置后，如在接缝面的边缘，在构件一1和构件二2接缝的底部通过粘结的方式设置一根止水条51，在止水条51上注入丙烯酸盐浆液52，使其凝固，形成下部止水的作用；再在构件一1和构件二2接缝处环氧砂浆凝固后，在构件一1和构件二2接缝的上部设置另一根止水条51，在止水条51上注入丙烯酸盐浆液52，使其凝固，形成上部止水的作用，双层防水，可以保证结构在接缝处具有较好的耐久性能。
在进行构件一1和构件二2接缝时，底部模板53和侧部模板54分别设置于接缝部位的底部和侧部，用于防止砂浆外漏。
所述张拉定位装置61，垫板62，锚固装置63，力传感器7，张拉钢筋8按照钢筋张拉工艺与设置在所述构件一1和构件二2上的预埋连接装置进行连接。在预制构件一1和构件二2时，将钢纤维与101混凝土充分搅拌，形成一体，在构件一1和构件二2接缝面的模板处设置止浆带，待混凝土凝固后，拆除模板和止浆带形成预制槽102。限厚装置103设置于构件一接缝面上。
构件一1和构件二2为预制构件，采用牌号不低于C40的混凝土；预埋连接装置3在预制构件一1和构件二2时，焊接在钢筋笼上，采用高强度合金钢，抗拉强度应为1000MPa，预埋连接装置3贯穿构件一1和构件二2，其连接部位位于构件一1和构件二2的两侧；，预涂层4采用15wt％的环氧丙酮溶液，在构件一1和构件二2接缝面上涂抹预涂层，15次；止水条51遇到丙烯酸盐浆液52能够快速膨胀；底部模板53和侧部模板54采用可粘贴的泡沫胶材料；张拉定位装置61采用高强度合金钢，抗拉强度为1000MPa；张拉钢筋8穿过张拉定位装置，采用高强度钢绞线；垫板62穿过张拉钢筋8，安装于力传感器7和张拉定位装置61之间和力传感器7和锚固装置63之间，垫板62选用高强度钢材；力传感器7设置于张拉钢筋8的一侧，用于检测张拉钢筋8的张拉预应力，力传感器7选用30kN的量程，精度可达0.1kN；限厚装置103的截面面积为构件一和构件二的1/200，高度为1cm，采用可粘结与混凝土表面的硅胶垫；钢纤维101的直径为0.1mm，长度为2cm；在掺杂钢纤维101的构件一1和构件二2的接缝面上进行表面加工，使钢纤维101外露于表面，外露对的长度不应小于10mm，并将外露的钢纤维101调整成与安装面一和安装面二成45°～90°；每个预制槽102的深度为2cm，面积为9cm2，环氧砂浆9采用博力康SP101环氧砂浆。
在上述中，预制槽102优选为方格，但不局限于方形格，还可以是圆形格、菱形格或者是其它形状；面积优先选用1cm2至4cm2。
本发明通过预涂层对构件一1和构件二2接缝处表面进行预涂层涂抹，改善构件一1和构件二2接缝处表面情况，可以将细小的空隙通过环氧砂浆填充，并且，预涂层中的环氧树脂和环氧砂浆9中的环氧树脂材料性质相同，有天然的相容性，可以使构件一1和构件二2接缝处表面与环氧砂浆9粘结更加紧密，提高结构接缝的力学性能。
钢纤维101与环氧砂浆9相结合，作用类似与混凝土和钢筋，钢纤维101弥补环氧砂浆抗拉强度和环氧砂浆9与混凝土粘结强度低的缺陷，在接缝受拉区，为接缝抵抗拉应力，从而提高接缝的抗裂性能和抗弯性能；钢纤维101和环氧砂浆9还可以为接缝提供可观的抗剪承载力。
预制槽102可以有效增大构件一1和构件二2接缝处表面于环氧砂浆9之间的粘结面积，从而提高接缝的抗裂性能和抗弯性能，并且在环氧砂浆凝固后，环氧砂浆和构件一1和构件二2接缝处表面形成马牙搓形状，这样可以增强结构的竖向抗剪能力。
通过预埋连接装置与张拉定位装置61、垫板62、锚固装置63、力传感器7、张拉钢筋8的配合结构可以改善环氧砂浆9和构件一1和构件二2接缝处表面的粘结情况，挤压出自由空气，使环氧砂浆9和构件一1和构件二2接缝处表面连接更加紧密，使接缝的力学性能更加稳定。
锚固装置63可选择为锚固螺栓或是锚固墩头。
本发明实施例还提供了一种制作上述新型混凝土接缝结构的工艺，包括：
(1)准备好制作构件一和构件二以及环氧砂浆的原料。
(2)预制构件一和构件二时，在混凝土中掺入适量的钢纤维材料(钢纤维的直径范围为0.1mm～0.5mm，采用与混凝土和环氧砂浆粘结性能较好的高强度钢材)，在构件一和构件二的钢筋笼上焊接预埋连接装置；如果是结构加固，则是在受损构件的两个部分上开设孔洞，安装预埋连接装置。
(3)在构件一和构件二接缝面的模板处设置止浆带，浇筑混凝土，养护28天，拆除模板和止浆带，在接缝面上形成预制槽(结构加固的施工工艺不含本步骤)。
(4)对养护好构件一和构件二的接缝面进行处理，对接缝面进行凿毛处理，使钢纤维外露于表面，外露的长度不应小于3mm，不能超过钢纤维总长度的50％，并将外露的钢纤维调整成与接缝面成45°～90°。
(5)采用水泵喷射清水的方法对(4)中处理好的接缝面进行清洗。
(6)待接缝面自然干燥后，用纯度为90％以上的酒精对其表面进行进一步的清洗。
(7)配置环氧丙酮溶液，环氧树脂浓度为10wt％～30wt％，即环氧树脂1～3份，丙酮9～7份，将环氧丙酮溶液涂抹在处理过的接缝面上，10～15次。
(8)将限厚装置快速粘贴于构件一的接缝面处，再将构件一和构件二对齐，在构件一和构件二接缝处的底部设置止水条，快速安装好底部模板和侧部模板，使底部模板和侧部模板与构件一和构件二的接缝面形成的单面开口的灌注腔体。
(9)将配置好的环氧砂浆灌注至灌注腔体内，采用平板式振捣器振捣，防止出现空鼓等情况，灌注时间限制20分钟内，振捣时间应大于10分钟。
(10)将张拉定位装置与预埋连接装置进行连接，将张拉钢筋穿过张拉定位装置，装好垫板、锚固装置、力传感器(量程为30kN～50kN)；采用油泵张拉张拉钢筋，张拉钢筋通过垫板、锚固装置和预埋连接装置给构件一和构件二施加预紧力，预紧力大小控制在1MPa～4MPa，稳定4h后，拆除垫板、力传感器、锚固装置、张拉定位装置、张拉钢筋和锚固装置，并将高于构件一或构件二表面的预埋连接装置切除。
(11)养护7天，拆除模具，形成环氧砂浆接缝，在接缝的上部设置止水条，并采用丙烯酸盐浆液均匀浇筑在止水条上，让止水条发生膨胀，起到防水的作用，完成一种新型混凝土接缝结构。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
