頁巖陶粒混凝土在隨岳高速橋梁加固中的應(yīng)用

蔣方河

（湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430050）

頁巖陶?；炷猎陔S岳高速橋梁加固中的應(yīng)用

蔣方河

（湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430050）

本文以LC50陶?；炷猎陔S岳高速荷沙連接線漢北河大橋更換橋面鋪裝工程中的應(yīng)用為例，介紹頁巖陶?；炷猎牧线x擇、配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)；通過漢北河大橋工程實(shí)踐，評(píng)價(jià)頁巖陶?；炷猎谂f橋改造加固中的應(yīng)用效果，并為頁巖陶?；炷恋脑O(shè)計(jì)及研究應(yīng)用提供依據(jù)。

輕質(zhì)混凝土；減輕結(jié)構(gòu)恒載；強(qiáng)度高、抗震、抗壓耐磨；更換橋面鋪裝施工

1.頁巖陶?；炷翍?yīng)用概述

20世紀(jì)80年代以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸?shù)男枨?，交通建設(shè)快速發(fā)展，新建了大量公路橋梁。目前，由于使用時(shí)間長(zhǎng)、交通量迅速增長(zhǎng)、嚴(yán)重超載等多種原因，橋面鋪裝層損壞較多，有的嚴(yán)重?fù)p壞，不能滿足目前的使用要求，對(duì)其正常運(yùn)行構(gòu)成了安全隱患，必須對(duì)現(xiàn)有橋面鋪裝拆除更換。橋面加固改造中減輕二期恒載顯得非常重要，由于橋梁使用時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疲勞，如果能大幅減輕二期恒載，就能更加保證結(jié)構(gòu)安全。輕質(zhì)陶?；炷恋膽?yīng)用很好地解決這一難題。

圖1　

2.項(xiàng)目概況及加固方案

2.1加固工程概況

漢北河大橋位于隨岳高速公路湖北省中段天門市，它是荷沙連接線上的一座跨越人工河漢北河的橋梁，主橋上部結(jié)構(gòu)為55+80+55m三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室連續(xù)箱梁，主橋箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主橋橋墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。過度墩為雙柱式橋墩，主墩為花瓶式實(shí)體橋墩，主橋墩臺(tái)基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。橋臺(tái)為肋板式橋臺(tái)。

該橋于2009年底建成通車。2012年對(duì)該橋進(jìn)行了第4次健康監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，主橋邊跨箱梁現(xiàn)澆段外部底板存在較多的縱向裂縫，主跨箱梁內(nèi)部頂板存在一定數(shù)量的縱向裂縫和斜向裂縫，橋面鋪裝破壞嚴(yán)重，必須鑿出重新鋪裝。

2.2加固方案

首先進(jìn)行施工前測(cè)量，對(duì)原橋面鋪裝進(jìn)行定位測(cè)量；然后拆除原橋面鋪裝，橋面鋪裝層拆除應(yīng)按照對(duì)稱卸載原理進(jìn)行。先中跨、后邊跨的順序，從橋跨跨中開始，縱向?qū)ΨQ分層刨銑鑿除；再涂刷防水層：基層處理，基層表面不得有浮塵、污物、油脂、積水等達(dá)到清潔干燥。噴涂第一遍橋面專用防水涂料前應(yīng)適當(dāng)加稀釋劑，使其具有一定的滲透性。表干后噴涂第二遍橋面專用防水涂料，表面實(shí)干后再噴涂第三遍防水涂料，直到達(dá)到理想厚度。自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，避免行人車輛通過，最后植筋并澆筑LC50陶?；炷痢?/p>

3. LC50陶?；炷粮鼡Q橋面鋪裝施工工藝

表1　

表2　

3.1施工工藝流程圖（圖1）

3.2施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1原材料選用：根據(jù)工程特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求選擇原材料

陶粒：900級(jí)高強(qiáng)頁巖陶粒，由頁巖為主要原料經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的一種人造輕集料。本產(chǎn)品質(zhì)量輕，同比石料輕1/3，強(qiáng)度高，同時(shí)具有熱穩(wěn)定性好、粘附性強(qiáng)、抗凍、抗?jié)B、吸音等特點(diǎn)。

表3　

膠凝材料：三峽牌普通硅酸鹽水泥P.052.5，由硅酸鹽水泥熟料、6%～15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠泥凝材料，色彩淺灰色、質(zhì)量穩(wěn)定，早期強(qiáng)度高，耐磨性、耐久性、和易性、外加劑適應(yīng)性、抗凍性、搞滲性、穩(wěn)定性等性能好，后期增進(jìn)率穩(wěn)定。

粉煤灰：F類Ⅱ級(jí)干粉煤灰，通過粉煤灰的滾珠潤(rùn)滑效應(yīng)，增大混凝土的流動(dòng)性，抵制陶粒上浮。加入適量粉煤灰還可以減少水利用量，降低水化熱，增強(qiáng)混凝土可泵性，粉煤灰控制摻量為10%～15%，見表2。

外加劑：SP010-R緩凝型聚羧酸高效減水劑，淺黃色至黃色液體；無毒、無味、不燃。pH值：6～7；硫酸鈉含量≤5.0%；氯離子含量≤0.2%；總堿量≤10.0%。聚羧酸系減水劑分子結(jié)構(gòu)呈梳型，主鏈帶有多個(gè)活性基因、極性強(qiáng)；側(cè)鏈帶有親水性聚醚鏈段，因而具備對(duì)水泥顆粒的靜電排斥作用和位阻作用，大大提高了水泥的分散性，減少了流態(tài)混凝土的需水量。

質(zhì)量指標(biāo)：檢驗(yàn)評(píng)定依據(jù)GB8076-2008《混凝土外加劑》（見表3）。

推薦摻量為膠凝材料的1.2%～1.6%。

3.2.2設(shè)計(jì)配合比

配合比設(shè)計(jì)按照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51-2002）進(jìn)行。采用松散體積法進(jìn)行配合比計(jì)算，在設(shè)計(jì)過程中，通過調(diào)整陶粒的用量來控制混凝土的干表觀密度，同時(shí)增減一定摻量的水泥量達(dá)到強(qiáng)度要求，一般采用以計(jì)算的混凝土配合比為基礎(chǔ)，再選取與之相關(guān)±10%的相鄰兩個(gè)水泥用量進(jìn)行試配，制作混凝土抗壓強(qiáng)度試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，測(cè)定混凝土抗壓強(qiáng)度和干密度，既能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的混凝土配制強(qiáng)度和干表觀密度又具有最小水泥用量的配合比作為選定的配合比。最終確定的生產(chǎn)配合比，見表4。

3.2.3陶?；炷辽a(chǎn)

對(duì)混凝土生產(chǎn)過程及施工過程按攪拌樓出機(jī)下料檢查、出廠攪拌車檢查、及施工現(xiàn)場(chǎng)檢查等3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。攪拌機(jī)出料的陶?；炷翍?yīng)保證良好的均質(zhì)性，不離析，陶粒不上浮。出廠混凝土坍落度和現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落度分別控制在150mm～170mm和130mm～150mm。

表4　LC50混凝土配合比表

3.2.4陶?；炷翝仓椒?/p>

在混凝土澆筑前應(yīng)將箱梁頂面充分濕潤(rùn)，避免其在攤鋪混凝土過程中吸收大量混凝土水分，確保陶?；炷恋绞┕げ课粫r(shí)具有較大的流動(dòng)性。橋面鋪裝混凝土澆筑順序按照多工點(diǎn)，先邊跨、后中跨的順序，從箱梁根部開始對(duì)稱向跨中方向進(jìn)行?；炷敛捎眯呛粕袒煺镜腖C50商品混凝土，砼卸料后攤鋪要均勻，砼卸料時(shí)要預(yù)留1cm～2cm的沉降高度。采用振動(dòng)橫梁或表面振動(dòng)器振動(dòng)成型。并輔以插入式振動(dòng)器對(duì)振動(dòng)橫梁不能到位的地方進(jìn)行補(bǔ)振。由于陶粒的密度小于砂漿，陶?；炷猎谡駝?dòng)過程中無法看到普通混凝土達(dá)到振動(dòng)密實(shí)時(shí)出現(xiàn)的如砂漿泛起，停止下沉等表觀現(xiàn)象。陶?；炷恋恼駝?dòng)時(shí)間應(yīng)控制10s為宜，采用振動(dòng)棒振搗時(shí)應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)均勻，同時(shí)應(yīng)增加插點(diǎn)，振點(diǎn)距離應(yīng)縮小至振動(dòng)作用半徑的1倍，從而保證振搗充分。陶?；炷翝仓戤?，表面會(huì)有上浮的陶粒，首先用長(zhǎng)刮尺刮平，待表面收干后，必須用木抹刀搓壓表面，將表面壓實(shí)收平，以防止表面裂縫出現(xiàn)和上浮的陶粒造成的表面不平整現(xiàn)象，抹壓3遍，最后一遍抹壓時(shí)間控制在混凝土初凝后終凝前，可用手按壓方法控制。

養(yǎng)護(hù)：陶粒混凝土最后一遍抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，表面混凝土終凝或能上人后，立即用土工布等進(jìn)行覆蓋，并派專人經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，每天4～6次，保證砼表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，嚴(yán)禁出現(xiàn)干濕循環(huán)，養(yǎng)護(hù)期為28天。

結(jié)語

頁巖陶粒砼與普通砼性能比較，頁巖陶粒砼具有保溫隔熱、吸音隔熱、防潮抗?jié)B、耐酸堿、耐火不燃、耐候、耐磨、輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)。保溫性能好，導(dǎo)熱系數(shù)0.187～0.51W/m·k，是普通砼導(dǎo)熱系數(shù)的1/6～1/3；抗磨性能好，陶粒砼相對(duì)抗震系數(shù)109，普通砼為84，磚砌體為64；抗?jié)B性好，以LC20砼為例，優(yōu)于普通砼P8＞P6；抗火性好，普通砼耐火2小時(shí)，陶粒砼耐火大于4小時(shí)；耐候性好，對(duì)寒冬與潮濕：不敏感、不發(fā)霉、不生銹、無味；耐酸堿性能好，不論是有機(jī)或無機(jī)酸及堿液都無法侵蝕；陶粒砼的線脹系數(shù)為5.83×10-6/℃，遠(yuǎn)小于普通砼。

頁巖陶?；炷潦且环N輕質(zhì)混凝土，它是由膠凝材料和頁巖陶粒配置而成的，容重不大于1950kg/m3。特點(diǎn)是自重輕、強(qiáng)度高、抗震、抗碳化、抗壓耐磨、耐腐蝕，保溫、防凍，體積穩(wěn)定，與同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土相比，可降低自重20%～25%，大大減輕結(jié)構(gòu)的恒載，更加保證結(jié)構(gòu)安全。隨著科技的進(jìn)步，頁巖陶?；炷帘貙⒌玫礁訌V泛地運(yùn)用。

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