公路养护工程创新大赛二等奖：喷射HF-ECC抗剪增强技术应用工程

主要创新点

一、技术思路

喷射HF-ECC抗剪增强技术采用混杂纤维增强设计方法，施工采用先进喷涂设备，工期短，效率高，施工速度是传统方法的10倍以上，且材料利用率高，耗散少，大大降低了成本。

二、关键技术方案

（1）关键技术分析      

a.实现基于性能需求混杂纤维设计      

提出了面向桥梁性能提升需求的混杂纤维增强设计方法，根据桥梁结构特征及空间位置，受力特性、现场施工条件及其他功能需求，针对性的进行多种纤维混杂优化设计，混杂纤维多尺度阻裂、耗能能力提升，降低干缩、徐变等长期变形，提升与既有结构相容性与协同工作特性。

b.复合胶凝及多源全阶段补偿收缩材料体系      

提出复合胶凝及多源全阶段收缩补偿技术措施，探明不同水化动力学特征的硅酸盐水泥、硫铝酸盐/磷酸盐特种水泥复合优化机制，提出并研发了凝结硬化可控的复合胶凝体系。

c.纳米改性界面粘结增强技术      

针对传统水泥基材料界面粘结强度较低以及现有界面凿毛工艺对既有混凝土界面造成二次损伤的缺陷，创新性的研发了非定型纳米二氧化硅界面改性技术，促进既有混凝土界面二次水化，加速新老混凝土界面过渡区结晶硬化过程，细化界面过渡区水化产物，有效了提高界面粘结强度及密实度。

（2）关键施工方案      

a.对既有混凝土表面进行处理：对原结构混凝土表面进行凿毛处理，打磨至混凝土坚硬表面，打磨后将浮尘清理干净，用电锤或手锤对打磨后的混凝土表面錾出麻点，采用的凿毛规格是形成点深约2~3mm、点数为600～800点/m2均匀分布。      

b.植筋：对用钢筋探测仪检查植筋部位的原混凝土钢筋，确定钻孔位置；植筋孔钻到设计深度后，用刷子刷落孔壁灰渣，确保孔内清洁干燥；在腹板钻孔植入剪切销钉，布置成50cm*50cm的梅花形状。      

c．喷射高韧性水泥基复合材料：对被加固构件表面浇水湿润至饱和面干状态，用强制式搅拌机拌和高韧性水泥基复合材料，将搅拌好的材料倒入喷射机料斗后进行喷射施工，喷射施工时应来回移动喷枪，逐层均匀喷射，分块、分层进行。      

d.布置高强钢丝网：当材料喷射厚度达到6cm左右时，在腹板悬挂高强钢丝网，确保混凝土保护层厚度，将高强钢丝网与植入的剪切销钉用点焊连接或者绑扎牢固，继续喷射高韧性水泥基材料至设计厚度，然后进行收面工作。待材料终凝后，及时进行洒水养护。

三、实施效果

喷射HF-ECC抗剪增强技术应用工程极大降低锚固端的局部应力集中，避免锚固区的损伤风险，同时使既有裂缝有效闭合，进一步提高结构刚度。与现有增强技术相比，增厚厚度可降低30%以上，大幅度降低新增的混凝土自重，实现了不中断交通条件下箱梁服役性能高效提升。

生产、应用及推广情况      

目前，基于混杂纤维的增强ECC材料已实施了空心板梁空腔抗剪增强、箱梁腹板抗剪增强、伸缩缝高效修复及K桁架横向增强项目近200项，成功应用于国内十余条高速公路（沈海高速、长深高速、京沪高速、连霍高速、沪宁高速等）近200座桥梁的服役性能提升和应急抢险工程，创造直接经济效益近6亿元。