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新生南北高架改善工程
施工步驟及流程
施作前施作後比較
 

 



施作時間:2008,8

業主:台北市政府

施作地點:新生南北高架

施作面積:160,000m2

工程項目: 新生南北高架改善工程

 

 

說明︰
1.圖示1為原來的素面


2.圖示2將橋底版表面灰塵、髒污清洗

 

以鋼筋混凝土橋梁為例,探討 橋梁耐震補強,橋梁耐震補強工程,橋梁耐震補強設計混凝土防護,混凝土防護塗層常見問題與解決方法


鋼筋混凝土橋梁常見問題包括:
一、橋梁
混凝土結構端頭局部破損
二、橋梁
混凝土結構間縱向接縫反堿,翼板下混凝土疏鬆、掉塊,部份區域混凝土大面積剝落,鋼筋外露袘k
三、橋梁橋面
混凝土結構排水管周圍反堿,混凝土破碎嚴重
四、橫向拉結肋梁金屬連接件袘k
五、沿T型樑腹板下沿縱向劈裂
六、混凝土保護層延鋼筋走向開裂

以上問題有下列原因所造成:
一、橋梁混凝土覆蓋層太薄或混凝土密實度較差,使得雨水、鹽鹼和二氧化碳等有害成分容易進入混凝土結構內部,造成連

       接件袘k;導致混凝土 結構開裂、混凝土結構破碎,連接件外露。
二、開裂後雨水和化冰鹽更容易進入結構內,反過來加快了連接件的袘k過程和受凍融破壞的程度,使得病害更加嚴重。
三、鹼骨料反應使水泥骨料表面發生膨脹,導致混凝土結構開裂破碎,加快了鋼筋袘k,而水的滲漏是鹼骨料反應的必要因

       素和促進因素;
四、橋梁混凝土碳化反應導致鋼筋袘k,造成結構破損。水和二氧化碳是碳化反應的必要條件和促進因素。
五、結構本身的缺陷:
六、鋼筋的混凝土保護層太薄;
七、橋梁混凝土品質太差,水灰比太高,密實度不好,碳化反應發展很快
八、橋梁混凝土含鹼量過高,同時選用的骨料不恰當,導致鹼骨料反應發生
九、橋梁混凝土自身氯離子含量過高,導致鋼筋袘k
十、外界環境的影響
十一、工作環境潮濕,經常受雨水侵蝕
十二、工作環境氯離子含量高,如經常使用化冰鹽等
十三、工作環境污染嚴重,經常接觸腐蝕性物質
十四、 凍融迴圈頻繁
十五、 外界的機械破壞

混凝土結構修補材料與混凝土結構防水材料的選擇
CDPS是一種可呼吸的水泥基結晶滲透型且可自動修復裂縫的防水材料,可直接應用於混凝土表面,滲入混凝土結構的微孔和空隙中,堵塞過水通道 。
CDPS在牆體表面形成附著力極強的密實、堅硬塗層,進一步起到防水作用。
CDPS不僅可以完全防止水的滲漏,還能保證結構的呼吸,使結構內的潮氣可以正常地散發出來。

 

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CDPS結晶原理介紹

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CDPS

混凝土滲透結晶型系列防水材料

CDPS防水原理

  CDPS,它是由波特蘭水泥、矽沙和多種特殊的活性化學物質所組成的灰色粉末狀無機材料。其防水原理是CDPS特有的活性化學物質,利用水泥混凝土本身的化學特性及多孔性,以水做載體,借助滲透作用在混凝土毛細管中傳輸、並催化混凝土內的微粒和未完全水化的成份再次發生水化作用,而形成不溶性的枝蔓狀結晶,並與混凝土結合成為一體,進而使任何方向來的水或液體被堵塞,達到永久性的防水、防潮和保護鋼筋、增強混凝土結構強度的效果。工作示意圖如下:

圖1

把CDPS按應用指南的料與水比例調成灰漿,均勻地塗刷在經過處理的混凝土表面上。

混凝土滲透結晶 混凝土結晶滲透 結晶滲透材料 滲透結晶材料

圖2

CDPS中的活性化學物質以水做載體,滲透到混凝土的毛細管孔道中,使水泥再行水化作用,形成不溶性的晶體,使任何方向來的水及其它液體均被堵塞和封閉

下室牆壁漏水、下室牆壁滲水、 地下室漏水、地下室牆面漏水、地下室地板滲水、地下結構防水、地下室牆面滲水、地下室牆角漏水、地下室止漏防水、地下室負水壓

 

混凝土深層滲透塗封新科技材料與工法之應用

以台北市新生高架橋為例

 

袁榮瑞馳發實業有限公司副理

洪明瑞明志科技大學環安衛系助理教授 

一、前言

國內共有橋樑二萬六千座,民國九十年地方分配款改為統籌後,地方橋樑道路養護經費就由縣市編列預算支付。但交通部調查發現,去年僅基隆市、台北縣、台北市、新竹市、台中縣、台中市、彰化縣、南投縣、台南市、高雄市及宜蘭縣等十一個縣市編列經費辦理橋樑檢測。也就是說,全國不到一半縣市自辦橋樑檢測及設施改善工作,約一萬座橋樑成「孤兒」,安全維護讓人捏把冷汗。

 台灣地處亞熱帶氣候區,春、夏期間雨量豐沛,加以環太平洋地震帶上頻仍之振動對結構體之損傷,無可避免的導致混凝土結構應力裂縫與防水層之破損、鬆脫或變形,因而造成混凝土結構普遍之劣化與漏水現象;故在修補/防水材料與施工技術日新月異的現今,該如何尋求一經濟、可靠且耐用之混凝土修補/防水工法,實為現代工程人員必須審慎思索之課題。有鑑於此,本文就歐、美、日等先進國家普遍採用的結晶滲透塗封-修補/防水工法(Crystallization Penetration Sealing),將其特有之結晶滲透與自我修復等能力在RC結構橋樑工程之修補應用、防水效能以及工程案例等相關問題,作一簡要的介紹與說明,期能有助於工程設計在修補工程與防水設計上之參考。

 

二、橋樑之防水

2.1 橋樑常見之問題與修補防水材料之選擇

橋樑常見的表層破損有混凝土蜂窩、孔洞、白華、裂縫(如圖1)、表面磨損、剝裂、剝落、鋼筋外露等現象,混凝土蜂窩(如圖2)、孔洞形成的主要原因是施工中搗實不良所致;而表層磨損、白華、剝裂、剝落、鋼筋外露等缺陷則肇因於材料老化、維護不當以及意外事故撞擊等因素。表層破損於短期內不致於影響橋樑安全,但對於橋樑的耐久性與功能性則有相當的影響性。如混凝土表層剝落而使得鋼筋腐蝕膨脹,將造成更大面積的開裂與剝落,並使結構強度降低,縮短橋樑壽命。

常見的RC結構橋樑修補材料有環氧樹脂系等材料,茲將環氧樹脂的性能和特性,茲簡要說明如下:

1. 形式多樣

各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應各種應用對形式提出的要求,其範圍可以從極低的粘度到高熔點固體。

1  橋樑常見之裂縫

2  新生高架橋預力樑混凝土蜂窩(11)

 

2. 固化方便

選用各種不同的固化劑,環氧樹脂體系幾乎可以在0180℃溫度範圍內固化。

3. 粘附力強

環氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在,使其對各種物質具有很高的粘附力。環氧樹脂固化時的收縮性低。 

4. 收縮性低

環氧樹脂和所用的固化劑的反應是通過直接加成反應或樹脂分子中環氧基的開環聚合反應來進行的,沒有水或其他揮發性副產物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比,在固化過程中顯示出很低的收縮性(小於2%)。

5. 力學性能

固化後的環氧樹脂體系具有優良的力學性能。

6. 電性能

固化後的環氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優良絕緣材料。

7. 化學穩定性

通常,固化後的環氧樹脂體系具有優良的耐鹼性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環氧體

系的其他性能一樣,化學穩定性也取決於所選用的樹脂和固化劑。適當地選用環氧樹脂和固化劑,可以使其具有特殊的化學穩定性能。

8. 尺寸穩定性

上述的許多性能的綜合,使環氧樹脂體系具有突出的尺寸穩定性和耐久性。

9. 耐黴菌

固化的環氧樹脂體系耐大多數黴菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。

環氧樹脂及環氧樹脂膠粘劑本身無毒,但由於在製備過程中添加了溶劑及其它有毒物,因此不少環氧樹脂因此「有毒」,近年國內環氧樹脂業正通過水性改良、避免添加等途徑,保持環氧樹脂「無毒」本色。目前大多數環氧樹脂塗料為溶劑型塗料,含有大量的可揮發有機化合物(VOCs),有毒、易燃,因而易對環境和人體造成危害。

從圖3傳統修補材料失敗的案例中可瞭解,目前廣泛使用的材料,並非適用任何漏水修補的情況,因此在從事整修、修補的防水工程前,選擇適當的修補防水材料是非常重要的!

3  傳統修補材料失敗圖例

混凝土深層滲透塗封劑(Concrete Deep Penetration Sealer,以下簡稱CDPS)係一種無機質粉末混凝土表面處理劑,可提供永久性保護,可防潮、防正負水壓及確定的腐蝕性化學物,也可用於新舊混凝土之間或與頂層水泥板之間,具有下列特性:

1. 防水

CDPS與混凝土發生化學反應形成針狀結晶體,它滲透到混凝土質體中,有效地密封住任何潛在滲透液壓。

2. 保護鋼筋

由於CDPS遇水時即自發化學反應,可阻斷潮氣及腐蝕性化學物侵蝕鋼筋之路徑。

3. 抗化學性

CDPS固有特性提供對某種腐蝕性化學物的抵抗作用,此種化學物正常時證明對混凝土有破壞性,例如,不同的溶液滲透深入混凝土的鬆散結構中,所引起的損壞。CDPS有效使

混凝土滲水性降低的能力,減少了這種潛伏隱患。

4. 強化混凝土

最初化學反應延遲了混凝土的硬化及養護固化,比未經處理過的混凝土產生更大的最終強度,混凝土強度約增加14~29%

5. 結合作用

結晶生成深入到新的和舊的混凝土中,通過結晶生成將新舊混凝土結構結合起來並連結為整塊結構。

6. 循環作用優點

由於產品中的有效化學物滲入到混凝土結構深層,即使表面塗層破損或與混凝土分離,不影響整體塗封(Integrated Sealing)防水效果。在有水的情況下,結晶生長過程不斷滲透深入,噴塗CDPS抗壓密封後,時間越長,塗封防水能力越強。由於結晶密封住混凝土所有的孔隙,可防止環境中的有害元素侵入混凝土內部,保護鋼筋不受腐蝕損壞。

2.2 RC結構橋樑防水防蝕之環境條件

傳統修補/防水材料的最大剋星莫過於紫外線之照射、溫度變化之熱脹冷縮及酸雨之長期浸潤等作用,故對於易受地震、風力以及溫、濕度變化影響之地上結構物而言,因其處於較不穩定之防水環境,在防水技術與品質要求上,須更為嚴格。

2.3 RC結構橋樑修補防水工法與檢驗

1. 施工程序

RC橋樑結構之主要修補程序,如圖4所示。

 

 

 

施工程序

 

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 使用CDPS,可以使混凝土或水泥牆面自動修復裂縫與裂縫自癒。同時有下列的特性

1、CDPS可在潮濕的混凝土表面上施工,適用地下結構與長期潮溼的地方。
2、CDPS能抗氯離子的危害、耐紫外線、耐輻射、耐氧化、耐碳化。屬無機質,不老化,與混凝土同壽命。
3、CDPS防水作用是永久的,而且具有自我修復能力。遇到水又可以二次、三次等多次產生結晶,填補裂縫,故其防水作用是永久的。
4、CDPS由於具有循環結晶修補的特性,進而提高混凝土水密性,達到軀體防水的效果。
5、CDPS正負水壓均可施作。(負水壓施作為背水面施作)
6、CDPS水泥基滲透結晶型防水材能長期耐受強水壓且可長期浸泡水中,不會水解或分解。
7、CDPS是無毒、無公害的產品、無揮發性氣體,可於侷限空間施作,可用於蓄水池及飲用水儲槽。
8、CDPS能增強混凝土強度、防止化學腐蝕對混凝土的破壞,並對鋼筋及金屬埋件起保護作用。
9、CDPS處理後還可接受別的塗層。
10、CDPS施工成本較低,施工方法簡單,混凝土接面上勿須用介面劑。
11、CDPS施作容易,使用刷子及噴槍即可進行塗佈,且品質安定。
12、CDPS塗層不影響混凝土的呼吸,使混凝土結構保持乾爽、不反潮。
13、CDPS屬於水泥系之塗料,能與結構體結合為一體。
14、CDPS由於具有循環結晶修補的特性,進而提高混凝土水密性,達到軀體防水的效果。
15、CDPS抗各種化學物質的侵蝕,長期接觸pH可達3 ∼ 11。
16、CDPS施工完養護期後不怕穿刺及撞碰,而且膨脹係數與混凝土基本一致。

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