超高性能混凝土在橋梁快速維護(hù)中的應(yīng)用

韓東 凌俊

摘要：本文通過(guò)對(duì)超高性能混凝土的研究，采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)石英砂、以及當(dāng)?shù)乜捎玫乃嗪臀⒐璺?，?yōu)化配合比，在橋梁快速修復(fù)工程中得以廣泛應(yīng)用，短時(shí)間內(nèi)開(kāi)放交通，大大提高了修復(fù)效率，提高橋梁使用壽命。

【關(guān)鍵詞】超高性能混凝土；橋梁；維修；應(yīng)用

隨著各地區(qū)路面交通量的增加，車(chē)輛荷載作用在公路橋梁上的強(qiáng)度不斷增大，使得橋梁呈現(xiàn)出超負(fù)荷荷載狀態(tài)。長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致橋梁橋面結(jié)構(gòu)、橋梁面層等上部結(jié)構(gòu)損害，因此要充分結(jié)合施工技術(shù)方案的細(xì)化，加強(qiáng)對(duì)橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)的加固處理，同時(shí)也要注意混凝土澆筑過(guò)程中凝結(jié)后導(dǎo)致的橋梁振動(dòng)現(xiàn)象。

橋面混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)入維修養(yǎng)護(hù)期后，按養(yǎng)護(hù)周期7d～14d計(jì)算，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)才可準(zhǔn)許通車(chē)?；炷琉B(yǎng)護(hù)作業(yè)質(zhì)量不僅影響橋梁交通順暢性、安全性，同時(shí)也對(duì)橋梁的使用壽命造成較大影響。因此，為縮短通車(chē)時(shí)間，應(yīng)研發(fā)高效快速混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)方法，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)1d～3d內(nèi)通車(chē)。此外，結(jié)合半封閉交通狀態(tài)下的，以橋面鋪裝維修為主要修補(bǔ)措施，加強(qiáng)對(duì)混凝土性能的影響，從而減少新澆筑修補(bǔ)混凝土性能降低帶來(lái)的損壞。

1.研究的目的及內(nèi)容

超高性能混凝土的發(fā)展是具體技術(shù)的進(jìn)步。超高性能混凝土可用于預(yù)制單元，長(zhǎng)跨度橋梁和許多其他應(yīng)用。使用超高性能混凝土?xí)r可以大大增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性，然而，在超高性能混凝土中使用的材料通常存在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，增加了材料的成本。此外，對(duì)水泥、外加劑和硅灰的化學(xué)性的嚴(yán)格要求增加了市售預(yù)包裝超高性能混凝土產(chǎn)品的成本。目前的工作重點(diǎn)是使用當(dāng)?shù)夭牧祥_(kāi)發(fā)超高性能混凝土混合比例，來(lái)降低材料價(jià)格。具體來(lái)說(shuō)，本研究使用了當(dāng)?shù)禺a(chǎn)石英砂、以及當(dāng)?shù)乜捎玫乃嗪臀⒐璺鄣葋?lái)配置超高性能混凝土，大大降低材料成本，讓其在普通工程中得以廣泛應(yīng)用。

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)超高性能混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究，旨在提出一種高效、耐久的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式，用于橋梁的快速維修和加固改造，主要研究?jī)?nèi)容包括：

完成超高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)。28d抗壓強(qiáng)度大于120MPa，抗折強(qiáng)度大于20MPa。（工地現(xiàn)場(chǎng)自然養(yǎng)護(hù)條件下抗壓強(qiáng)度大于100MPa，抗折強(qiáng)度大于16MPa。）

超高性能混凝土施工技術(shù)研究。通過(guò)應(yīng)用高性能混凝土對(duì)實(shí)橋加固修復(fù)，獲得局部修復(fù)及大面積修復(fù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)配合比控制、養(yǎng)護(hù)技術(shù)及其他關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)橋梁修復(fù)前后的對(duì)比，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析，評(píng)價(jià)采用高性能混凝土的效果及其推廣應(yīng)用前景。

2.配合比設(shè)計(jì)

超高性能混凝土由水泥、石英砂、微量二氧化硅，鋼纖維和高效減水劑組成。當(dāng)以最佳劑量使用時(shí)，高效減水劑會(huì)降低水灰比，同時(shí)提高混凝土的工作性。添加微量二氧化硅通過(guò)填充空隙增強(qiáng)了漿料的機(jī)械性能，增強(qiáng)了流變性，并產(chǎn)生了二次水合物。石英砂對(duì)于其在熱處理期間的反應(yīng)性是有用的，由于剔除了粗骨料改用石英砂代替，使得集料粒徑比較均勾，基體密實(shí)度提高，漿體的密實(shí)程度決定混凝土的性能。新鮮混凝土的流動(dòng)性隨微硅粉含量的降低而增加。纖維有助于提高超高性能混凝土的延展性。

相比于普通混凝土，超高性能混凝土仍沒(méi)有系統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)方法，UHPC有更低的水膠比，其配合比設(shè)計(jì)較為困難。為獲得較佳的力學(xué)性能，在確定最終配合比之前，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化后確定本試驗(yàn)的配合比。其中鋼纖維的體積摻量為2%，減水劑摻量為水泥摻量的0.5%，本試驗(yàn)所使用的基準(zhǔn)配合比如表1。

3.在橋梁修復(fù)中的應(yīng)用

某橋位于一級(jí)公路，重車(chē)多，交通量大。檢查發(fā)現(xiàn)橋面鋪裝局部破損嚴(yán)重，若采用普通混凝土施工，養(yǎng)護(hù)需半個(gè)月，交通壓力大。采用超高性能混凝土修復(fù)，2天便可通車(chē)，大大減少了施工對(duì)交通的影響，社會(huì)反應(yīng)良好。

設(shè)計(jì)方案：橋面鋪裝破損嚴(yán)重的部分鑿除重做，橋面鋪裝形式為12cm厚超高性能混凝土，提高橋面鋪裝層整體強(qiáng)度、抗裂及抗沖擊性能。鋪裝層內(nèi)設(shè)置單層D10冷軋定型鋼筋網(wǎng)片。

UHPC施工：施工日期在11月20日至11月22日，氣溫16℃～23℃，氣溫比較有利。粉狀超高性能混凝土及用水量采用電子秤計(jì)量，使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，十袋UHPC材料為一盤(pán)，干料攪拌3分鐘，加水?dāng)嚢钑r(shí)間為4～5min?，F(xiàn)場(chǎng)攪拌現(xiàn)場(chǎng)攤鋪。實(shí)測(cè)坍落度為250mm以上，可到達(dá)自流平。因混凝土從攪拌到澆筑時(shí)間很短，基本無(wú)坍落度損失，故振搗時(shí)間相對(duì)較短。采用養(yǎng)護(hù)毯養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期1d，養(yǎng)護(hù)一天后開(kāi)放交通。

為了解超高性能混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律，在施工現(xiàn)場(chǎng)留了混凝土試塊，并進(jìn)行了1d，3d，7d，28d四個(gè)齡期的檢驗(yàn)。各齡期強(qiáng)度見(jiàn)表2。

超高性能混凝土養(yǎng)護(hù)一天抗壓強(qiáng)度達(dá)到33MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到5.5MPa，達(dá)到開(kāi)放交通要求。橋面鋪裝修復(fù)完成，運(yùn)行至今，未見(jiàn)裂縫發(fā)展。

4.超高性能混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

超高性能纖維混凝土在橋梁維修加固中的應(yīng)用，一般適合現(xiàn)場(chǎng)攪拌施工。超高性能纖維混凝土為粉末狀混合物，袋裝干混料，施工現(xiàn)場(chǎng)只需按照比例加水?dāng)嚢杓纯伞?/p>

4.1雨天施工

超高性能混凝土澆筑應(yīng)避開(kāi)雨季施工。澆筑施工中如遇降雨，當(dāng)降雨影響混凝土表面質(zhì)量時(shí)應(yīng)停止施工。施工時(shí)準(zhǔn)備足夠的防雨篷及塑料薄膜。防雨篷支架宜用焊接鋼結(jié)構(gòu)，材料宜使用帆布或編織布，以便在突發(fā)降雨時(shí)，遮蓋剛鋪好的混凝土。已被雨水輕微沖刷的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行局部修整使其能夠符合要求。對(duì)暴雨沖刷后。面層破壞嚴(yán)重的部位，應(yīng)盡早鏟除重鋪。

4.2刮風(fēng)天施工

在日照較強(qiáng)、空氣干燥的多風(fēng)季節(jié)或山區(qū)、沿海經(jīng)常刮風(fēng)地區(qū)，要做好防護(hù)措施防止高性能混凝土面層發(fā)生塑性收縮開(kāi)裂。影響塑性收縮的首要因素是風(fēng)速，超高性能混凝土施工完一個(gè)節(jié)段后要及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。刮大風(fēng)，風(fēng)力達(dá)到6級(jí)及以上時(shí)，要停止施工，同時(shí)對(duì)已澆筑的混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)毯或保濕養(yǎng)生膜，防止塑性收縮開(kāi)裂。

4.3熱天施工

夏季，施工現(xiàn)場(chǎng)溫度高于30℃時(shí)，可避開(kāi)高溫時(shí)段作業(yè)，應(yīng)盡量選擇早晚或者夜間作業(yè)施工。若不能避開(kāi)，應(yīng)及時(shí)對(duì)成型后覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)毯或養(yǎng)生膜的混凝土灑水保濕養(yǎng)生。無(wú)論在什么情況和條件下，混凝土拌合物的溫度不得超過(guò)35℃。

4.4冬季施工

超高性能混凝土應(yīng)避開(kāi)冬季施工。當(dāng)施工氣溫低于5℃時(shí)，應(yīng)立即停止施工。當(dāng)施工氣溫處于5-10℃時(shí)，混凝土施工采取適當(dāng)?shù)谋馗采w措施施工。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)利用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)石英砂、以及當(dāng)?shù)乜捎玫乃嗪凸杌业葋?lái)配置超高性能混凝土，經(jīng)過(guò)材料優(yōu)選以及配合比的優(yōu)化，成功配制出滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求且性?xún)r(jià)比高的超高性能混凝土，并應(yīng)用于橋梁快速維修改造，超高性能混凝土養(yǎng)護(hù)一天即可開(kāi)放交通，大大提高了修復(fù)效率，縮短了交通封閉時(shí)間，減少了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)效益明顯。

【參考文獻(xiàn)】

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