橋梁施工中耐久防水材料的選擇

毛俊翔

【摘要】隨著人們對縮短工期和延誤行駛時間的要求，預(yù)制橋面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)使用這種時，預(yù)制構(gòu)件被帶到施工現(xiàn)場，準(zhǔn)備就緒就可以快速連接在一起。然后，一個混凝土封閉澆注完成連接。封口澆注材料的選擇至關(guān)重要。本文論述了耐久封口澆注材料的選擇步驟和方法。加速施工被量化為兩類：封閉澆注材料的過夜固化和封閉澆注材料的7天固化。對于這兩個類別，候選材料首先基于已發(fā)表的數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)綜述以及抗壓強(qiáng)度、流動性和可加工性的測試來選擇?；谒x候選材料的耐久性試驗(yàn)，制定了兩種類型耐久封口澆注材料的選擇性能準(zhǔn)則。這些耐久性試驗(yàn)包括凍融耐久性、收縮性、粘結(jié)性和滲透性試驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】密閉灌漿材料;灌漿;高性能混凝土;氯離子滲透;凍融耐久性;收縮;性能指標(biāo);加速施工

1、引言

使用預(yù)制橋梁元件可以最大限度地減少交通中斷，提高工作區(qū)安全，提高質(zhì)量。該技術(shù)既適用于既有橋梁，又適用于新建橋梁[1]。對于現(xiàn)澆連接的預(yù)制橋面系統(tǒng)，預(yù)制構(gòu)件被帶到施工現(xiàn)場準(zhǔn)備就位，并快速連接在一起，然后，用混凝土封閉澆注完成連接。傳統(tǒng)上，不同類型的漿液用作具有現(xiàn)澆連接的預(yù)制橋面系統(tǒng)的封閉澆注材料[2]。2008年，Ghanem記錄了2000年以后為避免封閉澆注的結(jié)合失效而使用的各種材料[3]。這些材料包括環(huán)氧砂漿、乳膠改性混凝土、水泥基灌漿、無收縮水泥灌漿、環(huán)氧砂漿灌漿、鋁酸鈣水泥砂漿和混凝土、甲基丙烯酸甲酯聚合物混凝土和砂漿、聚合物砂漿。環(huán)氧或聚合物改性灌漿可具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如6h內(nèi)強(qiáng)度為41.4MPa 6 ksi，粘結(jié)性較好，氯離子滲透性降低，凍融耐久性提高，蠕變性較低。然而，它們通常明顯更昂貴，并且與周圍混凝土不兼容。此外，如果樹脂使用量太大，反應(yīng)熱可能導(dǎo)致其沸騰，從而形成強(qiáng)度較低和松散的結(jié)合。2001年Lawler等應(yīng)用水泥漿在預(yù)制施工中，比環(huán)氧樹脂或聚合物改性漿料起到更好的效果[4]。水泥漿的主要缺點(diǎn)是收縮，以及由于使用液壓水泥而導(dǎo)致的裂縫。無收縮灌漿通過在混合物中加入膨脹劑來補(bǔ)償收縮。用無收縮灌漿，效果，收縮裂縫或夾帶空氣對力的傳遞被減到最低限度，ASTM C1107為預(yù)包裝、水硬水泥、無收縮灌漿建立了強(qiáng)度、稠度和膨脹標(biāo)準(zhǔn)。

諾丁漢1996年報道，波特蘭水泥漿的特性實(shí)際上保證了灌漿接頭中的一些收縮裂縫，而與質(zhì)量控制無關(guān)。預(yù)包裝磷酸鎂銨磷酸銨鎂基灌漿料常用碎石作外延劑，能滿足優(yōu)質(zhì)、低收縮、不滲透、高粘結(jié)、高早期強(qiáng)度、用戶友好、低溫固化等要求。許燕等人年進(jìn)行了一項實(shí)驗(yàn)室研究，以比較使用兩種不同灌漿材料的復(fù)合灌漿鍵槽試件：無收縮灌漿材料和磷酸銨鎂砂漿，其中磷酸銨鎂材料的性能優(yōu)于無收縮灌漿[5]。梁鵬等人進(jìn)一步檢查了用于剪切關(guān)鍵方式的傳統(tǒng)無收縮灌漿在選擇方面的不足[6]。磷酸銨鎂漿液在所有測試區(qū)域都優(yōu)于無收縮漿液，包括直接垂直剪切、直接拉伸、縱向剪切、粘結(jié)、收縮等。許燕等對全深度預(yù)制混凝土橋面板與預(yù)應(yīng)力混凝土梁連接處的水平抗剪性能進(jìn)行了研究[5]，并且評價了兩種類型的灌漿：乳膠改性灌漿和磷酸銨鎂灌漿。對于兩種灌漿，都添加了角豌豆礫石填料。磷酸銨鎂灌漿的峰值剪切應(yīng)力略高于乳膠改性灌漿。沒有粗骨料延伸的灌漿通常稱為純灌漿，而具有粗骨料延伸的灌漿通常為12.7-mm 1/2-in?；?.5毫米3/8英寸。粗骨料，是延伸灌漿。與純凈灌漿相比，延伸灌漿具有以下潛在優(yōu)點(diǎn)：1.與混凝土更相容;2.連接部件之間更好的互鎖;3.密度更小，滲透性更差;4.干燥收縮和蠕變更小;5.袋灌漿體積更大，因此更便宜。然而，松本等人指出。延長灌漿要求更多的水泥漿比在預(yù)包裝袋可用，導(dǎo)致較低的強(qiáng)度和較差的可操作性。

2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

以力學(xué)性能、抗壓強(qiáng)度、收縮率、氯離子滲透性、凍融耐久性、粘結(jié)強(qiáng)度作為性能指標(biāo)。如前所述，對于現(xiàn)澆/預(yù)制單元界面，重點(diǎn)必須是盡量減少這個位置的裂縫，以減少可能導(dǎo)致腐蝕的水的侵入;因此，需要調(diào)查收縮、氯化物滲透、凍融耐久性和粘結(jié)強(qiáng)度，以控制裂縫和腐蝕。為了制定過夜和7天固化的現(xiàn)澆材料的初步性能標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的文獻(xiàn)回顧。聯(lián)邦公路管理局為公路結(jié)構(gòu)的長期混凝土耐久性和強(qiáng)度定義了一組混凝土性能特征。對每個特性提出了標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、樣品制備程序和性能等級。由于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法有時提供不同的選擇，Russell和Ozyildirim修改了一些高性能結(jié)構(gòu)混凝土的改性性能特征等級。Tepke提供了使用可達(dá)到的高標(biāo)準(zhǔn)而不是通常做法來設(shè)計和施工混凝土結(jié)構(gòu)的工作指南。開發(fā)了用于開發(fā)鋼筋混凝土公路結(jié)構(gòu)性能規(guī)范的工程設(shè)計工具，HPC的性能特征等級，建議進(jìn)行相同或類似的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。在這兩個標(biāo)準(zhǔn)中還建議了三個等級。對于凍融耐久性，它們有相似的等級限制。這兩個標(biāo)準(zhǔn)一般都是針對包括梁和橋面的橋梁制定的。標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。

結(jié)論：

為了加快橋梁建設(shè)，需要在橋面設(shè)置橫向和縱向節(jié)點(diǎn)。選擇用于這些甲板接頭的封閉澆注材料對于長期耐久性考慮是至關(guān)重要的。提出并研究了兩類封閉澆注材料，即隔夜固化和7天固化。通過實(shí)驗(yàn)室測試和軟件分析，對候選材料進(jìn)行了比較，并對每類材料選擇了兩種封閉澆注材料。本文在大量文獻(xiàn)綜述和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，基于所選候選材料的耐久性試驗(yàn)，制定了選擇耐久封閉澆注材料的性能標(biāo)準(zhǔn)。這些耐久性試驗(yàn)，包括凍融耐久性、收縮、粘結(jié)和滲透性試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] American Concrete Institute. （2008）. “Building code requirements forstructural concrete and commentary.” ACI Committee 318， Farming-ton Hills， Mich.

[2]許燕，顧志斌.預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁橋次應(yīng)力和撓度計算[J].東北公路，2003（3）：58-61..

[3]梁鵬，肖汝誠，徐岳.超大跨度斜拉橋的安裝構(gòu)形與無應(yīng)力構(gòu)形[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，26（4）：49-53.