橋梁施工中聚丙烯纖維混凝土應用

王宏偉

(山西交通建設監(jiān)理咨詢集團有限公司,山西 太原 030012)

0 引 言

在橋梁工程施工環(huán)節(jié),需要對聚丙烯工藝進行優(yōu)化研究,應該加大對聚丙烯化工工藝分析,保證聚丙烯的生產(chǎn)高效性,降低聚丙烯的生產(chǎn)成本,保證高收益。在具體施工環(huán)節(jié),要結合當前的聚丙烯化工生產(chǎn)的工藝技術,同時引進新的技術,兩者相互結合,提高橋梁工程的質量。

1 聚丙烯纖維混凝土概述

聚丙烯纖維混凝土是一種通過在混凝土中添加聚丙烯纖維以增強其力學性能和耐久性的復合材料。聚丙烯纖維是一種合成纖維,由聚丙烯聚合物制成,具有高強度、耐腐蝕性和良好的延性。在聚丙烯纖維混凝土中,聚丙烯纖維被均勻分散在混凝土中,形成一個三維的纖維網(wǎng)絡結構。這種纖維網(wǎng)絡能夠有效地抵抗混凝土的開裂和裂縫擴展,提高混凝土的抗拉強度、抗沖擊性和耐久性。聚丙烯纖維在混凝土中的添加可以改善混凝土的性能和工程特性。首先,它能夠有效地控制和減少混凝土的塑性收縮和干縮裂縫,提高混凝土的抗裂性能。其次,聚丙烯纖維能夠提供增強作用,阻止裂縫的擴展,提高混凝土的韌性和抗拉強度。此外,聚丙烯纖維還能夠提高混凝土的抗沖擊性和抗疲勞性能,延緩混凝土的損傷和老化過程。聚丙烯纖維混凝土在工程應用中具有廣泛的用途。它可以用于各種混凝土結構,如樓板、梁柱、橋梁、隧道等,以提高結構的耐久性和抗震性能。此外,聚丙烯纖維混凝土還可以用于特殊工程需求,如地下工程、海洋工程和高溫環(huán)境下的混凝土結構等。聚丙烯纖維混凝土通過在混凝土中添加聚丙烯纖維,能夠改善混凝土的力學性能和耐久性,提高其抗裂性能、抗拉強度和抗沖擊性能。這種復合材料在工程中具有廣泛的應用前景,為工程結構的安全性和可靠性提供了有效的解決方案。

2 工程概況

公路橋梁施工項目建設長度為700 m,橋面寬度設計為12 m,根據(jù)二級公路標準開始建設。橋梁上部設計為30 m連續(xù)預應力混凝土箱梁,下部為柱式墩臺,鉆孔灌注樁的形式,樁體直徑為1.4 m。按照設計方案的要求,現(xiàn)場的橋面鋪設厚度為10 cm的聚丙烯纖維混凝土,強度C50,并且內部增加一層鋼筋網(wǎng),部件直徑為12 mm,結構性能和強度滿足要求。

3 聚丙烯纖維混凝土的配合比設計

根據(jù)本次橋梁工程的建設標準要求,聚丙烯纖維混凝土材料在制作時按照如下的標準進行。

(1)粗集料。應用硬度等性能合格的礫石材料制作,粒徑在10～20 mm之間,潔凈度符合要求。

(2)細集料。應用中粗砂材料制作,并且細度模數(shù)為2.27,含泥量控制在合理的范圍內。

(3)聚丙烯纖維。按照標準和設計規(guī)范的要求,聚丙烯材料的加入比例為0.9%,也就是說,現(xiàn)場配制后每100 kg水泥內含有0.225 kg聚丙烯纖維材料。

(4)水灰比。按照該項目的工程要求,確定水灰比為0.38。

(5)水。使用潔凈的應用汗水即可滿足要求,加入比例按照每100 kg水泥38 kg水的要求。

(6)外加劑。本次工程選擇應用緩凝減水劑,加入比例按照每100 kg水泥加入0.75 kg的外加劑。

上述配合比一經(jīng)確定,現(xiàn)場任何人員不能隨意改動,如果確需調整,積極和設計人員保持聯(lián)系,經(jīng)過論證、分析、試驗后,才能做出調整。

4 聚丙烯纖維混凝土施工技術

在混凝土材料制作時加入聚丙烯纖維后,早期裂縫的問題的發(fā)生得到有效的避免,混凝土結構的質量達到很大的提升,預防發(fā)生早期裂縫的問題。在目前的聚丙烯纖維混凝土材料的制作中,嚴格執(zhí)行工藝方案的流程,并且落實橋面鋪裝試驗分析工作,對保證工程質量有積極的作用。

4.1 施工工藝流程

在本次橋梁工程項目中,聚丙烯纖維混凝土結構的施工工藝流程如下:清理、鑿毛、立模、鋼筋網(wǎng)鋪設、混凝土拌和。

4.2 清除鑿毛

在混凝土結構正式施工前,應該對梁體結構表面進行全面的清理處理,沒有任何雜物影響工程的質量,最為主要的工作是進行梁體頂面鉸縫部位的鑿毛處理,為后續(xù)現(xiàn)場施工提供幫助。經(jīng)過鑿毛清洗完成后的梁體結構,確保橋面鋪裝層的混凝土與梁體有效粘結。

4.3 立模

在立模的環(huán)節(jié),使得橋面的標高與橋面的平整度合格最為重要,所以在該環(huán)節(jié)應做好下述幾項工作:(1)模板拼裝監(jiān)控。因為該項目施工現(xiàn)場的晝夜溫差比較大,通常會達到20～-30 ℃,所以技術人員綜合分析后確定應用槽鋼作為側模施工。模板拼接長度不超過6 m,并且側模件有0.5 cm的縫隙,再應用8 mm的鋼筋焊接連接,形成封閉的整體結構。(2)監(jiān)測模板標高。因為后張法預應力箱梁施工受到環(huán)境溫度的影響比較大,在不同時間范圍內,梁體標高的差異比較明顯,所以為了能夠掌握標高隨著時間變化的規(guī)律,需要在現(xiàn)場的梁體部位上安裝儀器監(jiān)測拱度標高,這樣可以加強橋面鋪裝層的標高控制,對質量管控產(chǎn)生影響。本次工程中,測量后發(fā)現(xiàn)的梁上拱度標高變化見表1。

表1 梁上拱度標高隨時間的變化規(guī)律表

分析表1的各項數(shù)據(jù)信息,發(fā)現(xiàn)梁上拱度標高在同一天內有不同的變化,所以進行橋面鋪裝層標高的控制,選擇合適的時間進行立模施工。通常來說,應在每日清晨7∶00～8∶00立模,晚上22∶00～23∶00校模。

4.4 綁扎鋼筋網(wǎng)

模板安裝工作全部結束后,開始鋼筋網(wǎng)的鋪設、綁扎作業(yè)。鋼筋網(wǎng)的鋪設是混凝土結構中至關重要的一步,它能夠增加混凝土結構的強度和穩(wěn)定性。然而,在這個環(huán)節(jié)施工中,鋼筋網(wǎng)的保護層厚度控制變得極為重要。保護層的厚度直接關系到鋼筋網(wǎng)的抗裂能力和混凝土結構的耐久性。當保護層的厚度過大時,鋼筋網(wǎng)無法充分發(fā)揮其抗裂的作用。這是因為保護層厚度過大會導致鋼筋與混凝土之間的粘結力減弱,從而削弱了鋼筋的作用效果。另一方面,如果保護層厚度過小,就容易導致鋪裝層發(fā)生裂縫的問題。裂縫的出現(xiàn)會削弱混凝土結構的強度和穩(wěn)定性,甚至可能影響結構的使用壽命。因此,在鋼筋網(wǎng)的保護層設置時,必須嚴格控制其厚度。相關施工人員需要按照設計要求進行測量和調整,確保保護層的厚度在合理的范圍內。同時,在保護層設置的下部,還需設置支點,通常間隔距離為30～40 cm。這樣的設置可以進一步加固鋼筋網(wǎng)的固定性和穩(wěn)定性,提高整個混凝土結構的抗震和抗變形性能。

4.5 混凝土的施工

(1)混凝土的拌和。本次橋梁項目的實施中,應用強制式攪拌機開展聚丙烯纖維混凝土的拌和作業(yè),自動加料形成混合料。各種原材料嚴格執(zhí)行配合比參數(shù)的要求進行添加,并按照砂石、纖維、水泥、水、外加劑的順序投入到設備內攪拌處理。在加入聚丙烯纖維材料時,組織專人將其均勻灑在自動線狀料筒內,并且自動傳輸?shù)綌嚢铏C內。攪拌環(huán)節(jié),做好攪拌時間的控制,這是影響攪拌效果的關鍵,所以必須嚴格控制。通常來說,攪拌時間以2～3 min為宜。為了使得攤鋪作業(yè)順利的實施,加強混凝土塌落度控制極為重要。很多情況下,將聚丙烯纖維混凝土塌落度控制在5～7 cm之間為最佳。在混凝土攪拌均勻后,運輸?shù)浆F(xiàn)場即可澆筑施工。運輸時,對混凝土表面進行覆蓋處理,以免水分蒸發(fā)速度過快而影響塌落度,保證結構的性能合格,不會影響橋梁工程的質量。在運輸?shù)浆F(xiàn)場后,組織質檢人員進行質量檢查,各項參數(shù)都必須符合要求,達標后才能繼續(xù)投入使用,否則應立即作廢。

(2)混凝土的澆筑。在混凝土運輸現(xiàn)場后,經(jīng)過檢查驗收合格,立即組織人員澆筑施工。澆筑施工的高度通常要低于模板2～4 cm,以確保結構的性能合格。澆筑后及時插入振搗棒振搗,也可以選擇平板振搗器處理,確保密實度符合要求。在振搗環(huán)節(jié),加強對于混凝土結構的質量檢查,達到均勻、密實的效果才算合格,防止存在漏振、過振等問題,以免影響工程的施工效果。在振搗工作結束后,及時進行表面的抹面處理。在本次工程的施工中,選擇使用一刮、二滾、三縱、四抹的方法施工,從而使得結構平整度合格。抹面施工結束后,及時進行表面收漿處理,這是聚丙烯纖維混凝土橋面鋪裝的重要工序。在現(xiàn)場施工中,結合工程的需要選擇最佳的收漿時機,比如天氣狀態(tài)、氣候條件、風力等因素。收漿的時機會給橋面鋪裝層的平整性造成影響,也是規(guī)避早期裂縫的主要方式,從而提高橋面結構質量水平。此外,密切關注測溫工作,控制混凝土的內外溫差,以及近表面與外界環(huán)境溫度之差不超過25 ℃。在混凝土終凝后即開始測溫,在混凝土澆筑后3 d內應設專人進行溫度檢測。充分體現(xiàn)出混凝土內外的溫差,及時反映溫度變化,以便指導混凝土養(yǎng)護工作,是保溫還是降溫。

4.6 檢測

要想使得聚丙烯纖維混凝土橋面的平整度符合規(guī)范要求,在現(xiàn)場施工中加強平整度檢測是至關重要的一項工作。為此,在本次工程項目的實施中,施工人員采用了長度為6 m的鋁合金尺桿進行平整度檢測。平整度檢測是通過使用鋁合金尺桿在橋面表面進行測量,以評估橋面的平坦程度和水平度。施工人員會沿著橋面的不同方向進行測量,并記錄下不同測點的高度差。這些測量數(shù)據(jù)會及時傳達給施工人員,以便他們對后續(xù)工作進行調整和改進。

4.7 刻紋

在使用刻紋機進行刻紋之前,施工人員需要確?；炷两Y構的強度性能達到設計要求的80%以上。這是因為如果混凝土結構的強度未達到一定程度,使用刻紋機可能會對結構產(chǎn)生不良影響,甚至導致?lián)p壞?？碳y機的操作需要經(jīng)驗豐富的施工人員進行,根據(jù)設計要求和現(xiàn)場情況選擇合適的刻紋機和刻紋工具,并進行精確的操作。在刻紋過程中,施工人員會控制刻紋機的速度、刻紋深度和紋路形狀,以確?？碳y的均勻性和一致性。完成刻紋后,施工人員會進行表面清理和修整工作,以確保刻紋效果的美觀和質量。他們會清除刻紋過程中產(chǎn)生的碎屑和雜物,并進行必要的修復和養(yǎng)護工作,以保持混凝土結構的整體美觀和耐久性。

5 結 語

從工程的應用效果來看,在混凝土材料內加入一定量的聚丙烯纖維,有助于提升混凝土結構的性能,抗壓、抗彎的效果都比較好。本文從工程情況出發(fā),針對于橋面鋪裝層結構使用厚度10 cm的聚丙烯纖維混凝土鋪設施工,加強材料配合比、性能參數(shù)的控制,落實每個環(huán)節(jié)的質量監(jiān)督與管理,提高混凝土結構性能,緩解早期裂縫問題,為今后同類型工程的建設施工提供參考意見。