噴射砼在危橋加固中的施工

彭寧平

摘 要:本文介紹了干式噴射砼技術(shù)在危橋改造中的應(yīng)用,重點(diǎn)介紹了干式噴射砼的材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中數(shù)據(jù)的采集與問題分析。

關(guān)鍵詞:干噴混凝土; 配合比設(shè)計(jì); 施工工藝

中圖分類號(hào):U445.7+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)03-0133-02

1前言

(新奧法的產(chǎn)生和推廣)

1963年奧地利人L.V.Rabcewicz設(shè)計(jì)和建立了使用新建筑材料前提下的安全和經(jīng)濟(jì)的隧道開挖方式及結(jié)構(gòu)支護(hù)形式,并將之命名為“新奧地利隧道建造法”,簡(jiǎn)稱“新奧法(NATM)”。其三大要素為:噴射混凝土、錨桿、量測(cè)。新奧法自產(chǎn)生后,經(jīng)實(shí)踐證明了其適應(yīng)性強(qiáng),建筑效果好等優(yōu)點(diǎn),因此很快地就得到了推廣,并逐步得以完善,近年來,隨著公路建設(shè)的飛速發(fā)展,新奧法更是得到全面的應(yīng)用,下面就107國道星驕橋的加固來談?wù)剣娚漤诺氖┕すに嚰安僮鳌?/p>

2機(jī)具配套

2.1 工作臺(tái)架

結(jié)構(gòu)合理的工作臺(tái)架不僅為噴射作業(yè)提供便利的工作空間,且由于易于掌握噴射距離而能夠大大地提高噴射混凝土質(zhì)量,因此必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)斷面大小加工制作一簡(jiǎn)易工作平臺(tái)。

2.2混凝土噴射機(jī)

選用的機(jī)型HPZ-5型混凝土噴射機(jī),它由鐵道部科學(xué)院西南所研制成功,并由成都巖都科技有限公司投入生產(chǎn)。

2.3混凝土攪拌機(jī)(常規(guī)強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī),配有計(jì)量設(shè)備磅秤等)。

2.4CL-9/7型空氣壓縮機(jī)(排氣量10m3/min)。

2.5坍落度筒、15×15×15抗壓標(biāo)準(zhǔn)模具。

3材料選擇與配和比的確定

3.1材料選擇

3.1.1水泥:采用525#、新鮮的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,并考慮水泥與速凝劑的相容性。

3.1.2砂:宜選用中粗砂,其細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5,砂料含水率宜為5-7%,砂子中粒徑小于0.075mm的顆粒不應(yīng)超過20%,否則會(huì)妨礙骨料與水泥的良好粘結(jié)。砂粒級(jí)配應(yīng)滿足表1要求。

3.1.3骨料:碎石最大粒徑不超過15mm,采用連續(xù)級(jí)配,不得使用間斷級(jí)配以取得最大的表現(xiàn)密度,所有超尺寸的粗骨料經(jīng)過篩選后除掉,在噴射砼中摻入速凝劑時(shí),應(yīng)避免使用含有活性二氧化硅的石材作粗骨料,以免引起堿骨反應(yīng)使噴射砼開裂破壞,粗骨料的級(jí)配要求見表2。

3.1.4速凝劑:采用的速凝劑,應(yīng)符合下列條件:

初凝時(shí)間在5min以內(nèi);

終凝時(shí)間在10min以內(nèi);

8h后的強(qiáng)度不小于0.3MPa;

28d強(qiáng)度不應(yīng)低于不加速凝劑的試件強(qiáng)度的70%。

影響速凝劑使用效果的因素有:水泥品種、速凝劑摻量、水灰比、溫度、水泥活性、速凝劑受潮程度等。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)我們選擇了RF-3型速凝劑見表3。

3.2干噴混凝土配合比的確定

噴射砼由于摻入了速凝劑后瞬間凝固,試驗(yàn)工作無法與常規(guī)混凝土一樣進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),解決的辦法是在速凝劑添加前進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計(jì)。并規(guī)定按常規(guī)方法測(cè)量混凝土的坍落度等指標(biāo)后,加入速凝劑再人工快速翻拌30s,然后裝入100×100×100三聯(lián)試模在振運(yùn)臺(tái)上振動(dòng)60s,作為試塊成型的方法,經(jīng)過我們反復(fù)試驗(yàn),最終確定最佳的配合比為水:水泥:中粗砂:石子=0.44:1:2.17:1.77(每1m3砼水泥用量為385kg)。

4干式噴射砼的工藝特點(diǎn)

4.1掌握好噴頭處的用水量是控制水灰比的關(guān)鍵

干式噴射砼由于水在噴口處加入,水與干料混和時(shí)間太短而難以均勻,水灰比不易控制,造成砼強(qiáng)度波動(dòng)幅度大,這就要求工人必須掌握好噴頭處的用水量,提高噴射作業(yè)的熟練水平,噴射出的砼應(yīng)是暗灰色、濕潤、光澤、無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

4.2噴射前對(duì)待噴面的處理

首先應(yīng)在噴射前對(duì)待噴面施作必要的處理措施:鑿除松動(dòng)部分;用高壓風(fēng)、水沖洗基面的油、污等物。

4.3噴射厚度的控制

在待噴面每間隔1m左右埋設(shè)1處外露長度為15cm的短鋼筋,作為厚度控制的標(biāo)記。一次噴射厚度,邊墻為6-8cm,拱部為4-8cm,分層噴射的層間停歇時(shí)間應(yīng)使前一層混凝土達(dá)到終凝。

4.4噴射混凝土的回彈率

回彈率的大小與拌合物坍落度、噴射角度、噴頭距離以及工作風(fēng)壓等有較大的關(guān)系,即坍落度值越大其回彈值就越小,同時(shí)大的坍落度值流動(dòng)性好,所需的工作風(fēng)壓也小,噴射時(shí)產(chǎn)生的脈沖頻率小且粉塵少。但并不是說坍落度大噴射效果就好,因較大的坍落度其粘聚性就受到一定的影響,噴射砼在終凝前要靠其自身的粘聚性堆集成型的,故噴射混凝土的坍落度控制在10-18cm為宜,側(cè)墻的回彈量不超過15%,拱頂?shù)幕貜椓坎怀^25%,且回彈物不得重新用作噴射材料。

4.5噴射混凝土的施工工藝

4.5.1噴嘴和受噴面的距離一般為0.6-1.2m,有鋼筋網(wǎng)時(shí)為0.6-0.8m,噴射方向應(yīng)與受噴面垂直。

4.5.2噴射時(shí),噴嘴應(yīng)正對(duì)受噴面按順時(shí)針方向作均勻螺旋運(yùn)動(dòng),螺旋直徑為20-30cm。

4.5.3噴射時(shí),應(yīng)先給風(fēng),再給水,然后給電,最后送料;結(jié)束時(shí),應(yīng)先停料,再斷電,然后斷水、停風(fēng)。正常工作風(fēng)壓為0.15-0.2MPa,水壓應(yīng)比輸料管風(fēng)壓高0.1-0.15MPa。

4.5.4噴射混凝土和處理堵管時(shí),嚴(yán)禁噴嘴對(duì)人,以免射傷人員。噴射作業(yè)時(shí),應(yīng)配防塵口罩,操作噴槍頭的人員配備護(hù)眼罩、雨衣、長筒乳膠手套等勞保用品。

5抗壓強(qiáng)度測(cè)試

抗壓強(qiáng)度試件采取噴大板法制作,切割成10cm3的標(biāo)準(zhǔn)試件,養(yǎng)護(hù)28d送實(shí)驗(yàn)室測(cè)其抗壓強(qiáng)度。我們分別制作有速凝劑噴大板試件、無速凝劑噴大板試件、及同配比現(xiàn)澆砼試件,分析速凝劑對(duì)混凝土的影響,對(duì)比分析噴射混凝土與現(xiàn)澆混凝土的不同。

表4為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)強(qiáng)度及對(duì)比分析值,從中可以看出,有速凝劑噴射砼較無速凝劑現(xiàn)澆砼的強(qiáng)度略變小,但同比對(duì)比值卻接近1,說明摻速凝劑噴射砼并不會(huì)減弱砼的強(qiáng)度.但有有速凝劑噴射砼的強(qiáng)度卻明顯高于無速凝劑噴射砼的強(qiáng)度,其試驗(yàn)高出值約為10%,從一個(gè)側(cè)面說明了速凝劑在噴射砼中的重要作用。同時(shí)可以看出,干噴混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到C25的設(shè)計(jì)強(qiáng)度沒有什么問題,但仍存在個(gè)別試件強(qiáng)度過低的現(xiàn)象。如編號(hào)4試件強(qiáng)度值僅為14.5MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同配比的其它強(qiáng)度值,其主要有兩方面的原因,其一為含水量變化大,沒及時(shí)調(diào)整過來,導(dǎo)致水灰比過大,其二為拌和物中有較大的骨料混入,脈沖較大,影響了速凝劑加入的均勻性。

6結(jié)束語

107國道星驕橋利用噴射混凝土工藝加固至今已有二年,混凝土表面整體效果良好,未發(fā)現(xiàn)有裂紋現(xiàn)象發(fā)生,通過測(cè)試結(jié)果表明,加固后的拱橋已恢復(fù)到原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),故利用噴射混凝土工藝進(jìn)行危橋加固是成功的和可行的。