鋼橋面超高韌性混凝土施工工藝研究

田 野， 黃 艷 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋主梁為縱橫格構(gòu)式正交異性橋面板鋼梁，鋼橋面采用超高韌性混凝土(STC)鋪裝層方案，鋪裝厚度為5 cm。為保證底層高韌性混凝土與鋼橋面的結(jié)合，STC層與鋼橋面之間通過焊接栓釘連接， STC層內(nèi)配置HRB400級帶肋鋼筋網(wǎng)鋼筋的凈保護(hù)層厚度為10 mm。

2 STC具有的特點(diǎn)

(1)具有超高的抗彎拉強(qiáng)度，是常規(guī)混凝土的6～10倍。

(2)組成STC的所有材料成分均為細(xì)粒成分，符合最大密實(shí)理論，從而大大提高了超高性能混凝土的內(nèi)部密實(shí)度，減少了初始內(nèi)部缺陷[1]。

(3)采用高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，加快了超高韌性混凝土的收縮徐變并達(dá)到穩(wěn)定。

(4)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層參與鋼箱梁受力，從而整體提高了結(jié)構(gòu)剛度，大幅度降低了鋼結(jié)構(gòu)疲勞開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

3 施工流程

云龍灣大橋STC的鋪裝分左右兩幅，機(jī)動車道采用專用牽引式攤鋪機(jī)施工，非機(jī)動車道因?qū)挾容^窄而采用小型三角振梁進(jìn)行攤鋪振搗。

超高韌性混凝土橋面的主要施工流程：鋼橋面清理→栓釘焊接、接縫加強(qiáng)鋼板焊接→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)→澆筑STC層→覆膜養(yǎng)護(hù)→高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)→表面糙化處理→施工完成。

4 施工工藝

4.1 鋼橋面清理

清除橋面的塵埃、雜物并清洗橋面，保證橋面板清潔、干燥，無氧化皮、水、銹蝕、油污等雜質(zhì)。

4.2 栓釘焊接

(1)按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)示出栓釘位置。栓釘在與鋼主梁拼接焊縫位置沖突時(shí)，將其偏離焊縫邊界2～3 cm。

(2)采用手磨機(jī)對栓釘位置的橋面板進(jìn)行局部打磨，清除表面雜物后涂刷油漆，打磨直徑范圍為2～3 cm，確保焊接處的鋼面板表面平整、光滑、潔凈。

(3)采用RSN-1600-2電弧螺柱焊機(jī)在橋面按照焊接工藝參數(shù)焊接栓釘，必需保證焊接面飽滿、焊透和牢靠連接。

(4)焊接完成后，清除定位時(shí)設(shè)置的墨線以及焊渣、磁環(huán)和其他雜物，并對栓釘?shù)暮附恿W(xué)性能和外觀尺寸進(jìn)行檢查，若不滿足要求則需重新焊接。

“‘把經(jīng)濟(jì)特區(qū)辦得更快些更好些。’鄧小平同志這個(gè)題詞是1984年題給廈門的。”習(xí)近平看著圖片，思緒回到了30多年前，“我是1985年去廈門工作的，倍感時(shí)間緊迫??！其他經(jīng)濟(jì)特區(qū)都跑起來了，廈門要趕緊追上去。”

4.3 接縫加強(qiáng)鋼板的焊接

為保證分次澆筑的STC層的有效連接，在接縫區(qū)域的鋼箱梁頂板上焊接加強(qiáng)鋼板，加強(qiáng)鋼板與鋼面板通過角焊連接，將該區(qū)域附近的栓釘位置預(yù)留，待加強(qiáng)鋼板焊接完成后再焊接栓釘。

4.4 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)

(1)在鋼橋面面板上每隔1 m平放一根φ14×50 mm的鋼筋作為墊塊，以保證鋼筋網(wǎng)基本處于一個(gè)平面且滿足保護(hù)層厚度。

(2)將縱向鋼筋按設(shè)計(jì)位置放在鋼筋墊塊上，然后鋪設(shè)橫向鋼筋，采用鍍鋅鋼絲綁扎牢固，扎絲末端朝向鋼面板。

(3)施工時(shí)遇到鋼筋位置與栓釘布置有沖突時(shí)，適當(dāng)調(diào)整鋼筋的位置。

4.5 STC層的澆筑

4.5.1 STC的拌和

超高韌性混凝土的拌和分為原材料的干拌和澆筑時(shí)加水濕拌兩道工序[2]。

(1)干 拌。STC的干拌工作在干拌廠內(nèi)進(jìn)行，干拌料混合均勻后裝入專用的貯存桶密封保存。

(2)濕 拌。在濕拌區(qū)配備STC專用濕拌機(jī)進(jìn)行濕拌。STC攤鋪時(shí)，將STC干混料按桶計(jì)量投入濕拌機(jī)，加水?dāng)嚢?～5 min至STC流化，流化之后繼續(xù)攪拌2 min以保證攪拌均勻。將現(xiàn)場STC的坍落度控制在180～250 mm，檢測符合要求后輸送。

4.5.2 STC的輸送

拌和好的STC料采用小型前卸式翻斗車運(yùn)至架設(shè)好的混凝土泵車處泵送至STC作業(yè)面攤鋪，根據(jù)施工強(qiáng)度，隨拌隨運(yùn)，每一節(jié)段鋪筑完畢及時(shí)將翻斗車沖洗干凈。

4.5.3 STC的攤鋪整平

根據(jù)施工段劃分，行車道的每個(gè)施工分段采用1臺STC專業(yè)攤鋪機(jī)進(jìn)行布料攤鋪，攤鋪速度為15～20 m/h，兩座工作橋緊隨其后，其中一座用于人工抹面，另一座用于覆蓋保濕膜、噴霧保濕等工序。

STC攤鋪前，對施工面進(jìn)行雜物清理及噴霧濕潤，噴霧時(shí)注意不能造成施工面有積水；攤鋪過程中，派專人進(jìn)行攤鋪厚度的檢查并及時(shí)反饋修正；對于局部攤鋪機(jī)無法攤鋪振搗到位的邊角位置，采用人工布料、平板振動器振搗密實(shí)。STC攤鋪時(shí)，一定要保證各部位密實(shí)、纖維分布均勻，避免出現(xiàn)拌和物離析現(xiàn)象。

每次STC的澆筑、攤鋪均沿縱橋向、從橋面高的一端往低的一端進(jìn)行，以利于施工過程中泌水的排出。

施工縫的處理：養(yǎng)護(hù)好的STC層使用電沖擊鉆對接縫位置進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛長度需大于2 cm，使鋼纖維外露，然后使用高壓風(fēng)筒進(jìn)行清理，再用水沖洗干凈[3]。

4.5.4 人工抹面

澆筑過程中，對局部表面有缺陷的部位采用人工抹面修復(fù)，利用搭設(shè)于澆筑面兩側(cè)隔離欄桿基座上的工作橋進(jìn)行。

4.5.5 保濕養(yǎng)護(hù)

保濕養(yǎng)護(hù)工作在人工抹面后立即開始，保濕養(yǎng)護(hù)流程為：高壓水槍水霧噴射→覆蓋節(jié)水保濕膜→澆水保濕。這一環(huán)節(jié)均在工作橋上完成。保濕養(yǎng)護(hù)過程中需加強(qiáng)巡查力度，發(fā)現(xiàn)有保濕膜覆蓋不到位、缺水等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)處理并補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。

4.5.6 對STC實(shí)施高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)

STC終凝后，揭除保濕養(yǎng)護(hù)薄膜，搭設(shè)蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)施，高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)通過蒸汽鍋爐、蒸汽管道和蒸汽養(yǎng)護(hù)棚等設(shè)施實(shí)現(xiàn)[4]。

該工程采用LSS0.5-0.09-Y型全自動燃油蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸發(fā)量為0.5 t/h，蒸汽溫度為110 ℃，每臺鍋爐的控制面積為180～200 m2。蒸汽管道采用1 in和2 in(1 in=2.54 cm )鍍鋅鋼管，對于管道的管壁每隔15 cm設(shè)置一個(gè)直徑為3～4 mm的排氣孔。保溫棚由帶支架的鋼筋網(wǎng)片上覆蓋帆布+保溫棉+帆布組成，網(wǎng)片支架的高度為20 cm，內(nèi)部布設(shè)蒸汽管道。在保溫棚內(nèi)均勻合理地設(shè)置溫度和濕度傳感器進(jìn)行溫濕度監(jiān)測，并據(jù)此進(jìn)行蒸汽量的調(diào)控。保溫棚應(yīng)寬出養(yǎng)護(hù)區(qū)域并用中砂或鋼筋條將邊角壓實(shí)密封，以減少蒸汽的泄漏。

根據(jù)前期生產(chǎn)性試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)保持在90℃以上，養(yǎng)護(hù)時(shí)長為48 h，養(yǎng)護(hù)過程中棚內(nèi)的相對濕度不低于95%。為避免溫度驟變對混凝土性能產(chǎn)生影響，在蒸汽高溫養(yǎng)護(hù)時(shí)的升溫階段其升溫速度不大于12℃/h；養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，以不超過15℃/h的降溫速度將溫度逐漸降至現(xiàn)場氣溫。

高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，撤除養(yǎng)護(hù)設(shè)備并清掃干凈。對明顯凹凸不平的部位采用打磨機(jī)打磨，以確保STC層表面平整。

4.6 STC層的表面糙化

該項(xiàng)目采用佰銳泰克2-20DT拋丸機(jī)對STC層表面進(jìn)行糙化處理。拋丸施工前，通過工藝試驗(yàn)，確定STC表面的粗糙度指標(biāo)以及達(dá)到粗糙度要求的最佳丸料規(guī)格、丸料流量即最佳電機(jī)負(fù)載、拋丸設(shè)備行走速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)。拋丸完成后，采用防雨布覆蓋保護(hù)，防止拋丸后的工作面被污染，同時(shí)保證裸露的鋼纖維不生銹，瀝青層鋪筑前，禁止車輛行駛[5]。

5 結(jié) 語

超高韌性混凝土鋼橋面鋪裝是國內(nèi)為解決正交異性鋼橋面板容易疲勞開裂的問題而提出的新型鋪裝方案。在當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，高強(qiáng)、高性能、高耐久性已成為建筑材料發(fā)展的必然趨勢。通過對云龍灣大橋超高韌性鋼纖維混凝土施工工藝和相關(guān)技術(shù)參數(shù)的研究和應(yīng)用，確保了鋼橋面鋪裝施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，積累了相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，為該新材料和新技術(shù)的推廣起到了一定的探索作用。