浅谈混凝土施工技术在公路桥梁工程中的应用
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摘要:本文主要论述了公路桥梁混凝土施工技术，分析混凝土在施工中的问题和不同类型加固工程与加固方案，并提出了相关应用技术。
关键词:公路桥梁 混凝土 施工技术
0引言
随着城市经济的快速发展, 公路桥梁的建设步伐日益加快, 钢筋混凝土结构被广泛应用于桥梁建设中, 对其要求也越来越高。但是, 近年来大量的桥梁存在安全隐患, 钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效, 达不到预定使用效果, 这引起人们的高度关注和重视, 使得业内人士开始意识到普通混凝土的性能仍然有待改善。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义
1普通混凝土在施工中的应用和问题分析
随着我国交通基础设施建设的加快, 普通混凝土的使用大大增加, 但是实践证明, 在路桥建设这种高指标指标的工程当中, 普通混凝土极易导致出现裂缝影响工程的质量。甚至有大量的坍塌事件发生。普通混凝土是有水泥、石子、砂石和水拌合, 经硬化而成的人造材料。砂、石起骨架作用, 同时抑制水泥的收缩; 水泥和水形成水泥包裹骨料表面并且填充骨料间的空隙。水泥浆体硬化前起到润滑作用, 使混凝土拌合物硬化后将骨料胶结在一起, 形成坚强的整体, 但水泥、石子和砂石都有易脆性、抗拉力不强、混凝土受拉时, 很小的拉应力下就会导致开裂。在施工中, 普通混凝土极易结硬, 在结硬之后, 混凝土中的水分子逐渐蒸发, 温度逐渐降低, 混凝土体积减小, 变形较大, 由于表层水分流失过快流失过快, 内部损失相对慢, 就会产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩, 导致表面混凝土承受拉力。表面混凝土承受拉力如果超过其抗拉强度,也同样产生收缩裂缝。
2高性能混凝土应用的施工工艺
由于高性能混凝土用水量少, 水胶比低, 拌合时较稠, 因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀, 采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。制备高性能混凝土时, 各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定, 波动小, 除对堆料和称量装置有较高要求外, 一个重要的控制因素是砂石含水量, 即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备, 操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土, 在其稠度发生波动时, 及时加以调整。高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送, 用手推车运输及浇筑时不仅操作困难,而且也无法进行外加剂的后添加。由于高性能混凝土的水灰比小,通常泌水少或不泌水。因此, 须在浇筑后立即进行湿养护, 以防止塑性收缩裂缝的产生, 由于其胶凝材料用量较大, 为防止内外温度过大出现温度裂缝, 必须采取保温措施。模温度仍过高, 可采取用水浇淋水泥罐, 降低水泥温度等办法。控制混凝土搅拌和入模时间,时间过长使水分蒸发过多, 引起混凝土坍落度过低, 使混凝土表面出现不规则收缩裂缝。混凝土浇筑过程中应利用自动蒸养系统的温度检测设备, 记录各浇筑层的温度变化, 从而合理调整混凝土的浇筑顺序。合理控制振捣时间和振捣范围。过振的混凝土会产生离析,造成砂石下沉、水泥浆上浮, 在梁体表面产生塑性收缩, 容易在梁体表面产生裂纹。
3不同类型加固工程与加固方案分析
加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包型钢加固法、预应力加固法、玻璃钢加固法、增加支点加固法等, 随着科学技术的不断进步, 应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法,如, 化学灌浆法、粘贴钢板锚固法、碳纤维加固法应运而生, 并开始广泛应用于各类加固工程中。具体哪个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点, 应根据需要加固的构件情况, 综合确定加固方案。
( 1 ) 对于框架梁的加固, 笔者认为, 较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法, 前者以造价低, 施工简单, 占用空间小, 加固效果好, 明显优于加大截面法和预应力加固法, 后者除材料费用高外, 则各种优势尽显其中, 重要表现在自重轻, 材料自身几乎不增加重量; 强度高, 固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍; 劳动强度小。但是, 应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。
( 2 ) 对于框架柱的加固, 常见的方法有外包型钢加固法, 即在混凝土柱四周包以型钢进行加固, 这样既不增大混凝土截面尺寸又大幅度地提高混凝土柱的承载力, 具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式: 干式加固法是将型钢直接外包于需要加固的混凝土柱四周, 型钢与混凝土之间无连接, 由于与混凝土没有形成一个整体, 所以不能确保结合面传递剪力。湿式加固法一是用乳胶水泥浆或环氧树脂化学灌浆等材料, 将角钢粘贴在混凝土柱上, 二是角钢与混凝土之间留一定间距, 中间浇筑混凝土, 达到外包钢材与混凝土相结合。两种作业方法相比较, 干式作业法施工更为简单, 价格低, 施工时间短, 但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时, 应根据加固要求和原构件情况, 合理挑选适当的方案进行加固。
4新技术、新材料、新工艺在加固工程的应用
优秀的加固工程方案要体现出其可行性、科学性、先进性。化学补强法和碳纤维加固法不失为当前加固工程中首选的最为先进的加固方法。众所周知, 一些加固工程采用过时的加固方法需要大量的人力、物力和时间, 已不能满足当前加固工程质量、工期、安全、经济的要求, 而化学补强加固法和碳纤维加固法越来越以其明显的优势成为加固工程中的优选方案。选择加固工程方案要有针对性,不同的加固工程应采取相应的加固措施, 其方案需要在进行价格比、性能比、质量比的同时, 还要体现出其工艺技术的科学性和先进性,这样的加固方案才是优秀的加固方案。主要的新技术、新材料有:
( 1 ) 采用高性能混凝土 (H PC )。高性能混凝土的强度和耐久性都优于一般概念的混凝土, 高性能混凝土中加入了比水泥颗粒小约100倍的胶凝材料, 并采用高效减水剂降低水灰比, 采用高强度的骨料。其结果减小了骨料与胶凝材料间的孔隙率, 改善了混凝土的渗透性, 从而大大提高了混凝土的耐久性。
( 2 ) 掺入耐久性改善剂。混凝土中掺入的耐久性改善剂, 可填充于混凝土孑 L隙中, 提高混凝土的密实度与抗渗性, 并能进一步降低混凝土的干缩, 提高混凝土的抗冻性及耐酸性。
( 3 ) 在钢筋表面涂刷防腐蚀涂层。防腐蚀涂层的致密性要好,否则水分、氧和腐蚀性介质可以穿透涂层而产生电子传递现象, 同时涂层与钢筋间的黏结力要好, 并且涂层要有良好的物理力学性能,如抗变形、抗摩擦等。
( 4 ) 结构表面涂层: 混凝土表面的涂层可以阻止氯离子侵蚀混凝土和抑制混凝土碳化深入混凝土内部, 涂层应具有足够的弹性和热稳定性, 并能适应裂缝的开合而不会断裂, 与混凝土表面有足够的黏结力, 且能抵抗侵蚀环境的腐蚀。
( 5 ) 引气剂。在混凝土中掺加引气剂, 对于提高混凝土的密实性、施工性、抗冻性等有很大的作用, 特别是可成倍地提高海洋环境中混凝土的抗冻融循环能力。而我国运用引气剂较少, 应大力发展, 尤其在北方盐冻地区使用更具有应用价值。
( 6 ) 加强防腐蚀施工新技术的研究与应用。如, 对于重要构件的阴极保护法、对已遭受氯离子侵害的上部构造的电流采用脱盐技术、增加混凝土表面密实性的渗透可控模板垫料等, 虽然目前这些技术还存在着造价高的不足, 但随着技术的进步和造价的降低, 将逐渐成为提高混凝土耐久性的重要手段。
参考文献
[ 1 ]姚 燕, 等. 高性能 混凝土 [M ] . 北京: 化学工 业出版社, 2006.
[ 2 ]程庆国, 高路彬等. 钢纤维混凝土理论及应用 [M ], 1997.
[ 3 ] 李 华, 缪 昌 文, 金志 强. 水 泥 混 凝 土路 面 修 补 技术[M ] , 1997 .
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