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鋼纖維混凝土材料用于橋梁加固施工的效果論文
摘要：鋼纖維混凝土是橋梁加固施工的主要材料, 該材料的應(yīng)用不僅能夠提高樁基承載力, 還可降低施工成本, 提高施工效率。為此, 必須重視鋼纖維混凝土材料的合理選擇, 不斷提升施工技術(shù)水平, 規(guī)范施工工藝, 以此為我國(guó)公路橋梁事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
關(guān)鍵詞：橋梁加固; 鋼纖維混凝土; 配合比設(shè)計(jì);
引言
改革開放以來(lái), 我國(guó)交通建設(shè)行業(yè)發(fā)展迅速, 交通量日益增加。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天, 公路交通設(shè)施建設(shè)已無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求, 存在嚴(yán)重滯后性。當(dāng)前大量早期修筑的橋梁工程, 因設(shè)計(jì)問題、承載力問題、寬度問題等存在不同程度的損壞, 不但影響車輛正常通行, 還極易引發(fā)安全事故。為此, 必須根據(jù)當(dāng)前橋梁工程建設(shè)實(shí)際情況, 充分選用先進(jìn)的技術(shù)及材料, 緩解交通壓力。本文以鋼纖維混凝土材料用于橋梁加固施工, 不僅能夠提高橋面鋪裝的平整性, 還能增強(qiáng)橋面質(zhì)量, 防止出現(xiàn)大量病害問題, 具有良好加固效果。
1 橋梁加固中鋼纖維混凝土材料選擇及配合比設(shè)計(jì)
1.1 材料選擇
混凝土:根據(jù)工程實(shí)際情況, 選取普通硅酸鹽水泥作為橋梁加固鋼纖維混凝土材料, 以425號(hào)普通硅酸鹽水泥為準(zhǔn), 7.2MPa為其抗折強(qiáng)度, 每立方米密度為3.1g。
粗骨料:作為混凝土材料的主要構(gòu)成成分, 粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大。在相應(yīng)條件下, 粗骨料最大粒徑的增加, 極易出現(xiàn)微裂縫, 進(jìn)而降低鋼纖維混凝土強(qiáng)度。為此, 必須在5~20mm之間控制粗骨料粒徑, 每立方米密度為2.7g。
細(xì)骨料:根據(jù)工程所需, 以天然砂、機(jī)制砂為準(zhǔn)。于鋼纖維混凝土而言, 摻加適量砂粉于材料內(nèi), 可對(duì)其工作性能加以改善。一般需在15%控制其含粉率, 中砂的細(xì)度模數(shù)則可控制在2.4到3之間, 本工程以2.5作為其細(xì)度模數(shù)。
鋼纖維:根據(jù)制造工藝劃分, 鋼纖維可分為4類, 即切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維及熔抽鋼纖維。于混凝土強(qiáng)度而言, 鋼纖維類型不同其影響程度也不盡相同, 具體如表1所示。
由此可見, 剪切鋼纖維增強(qiáng)效果最佳, 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d可提升抗彎強(qiáng)度44%, 提升剪切強(qiáng)度60%, 提升劈拉強(qiáng)度31%, 同樣可提升抗壓強(qiáng)度。相比剪切鋼纖維, 熔抽鋼纖維增強(qiáng)效果不佳, 而平直圓纖維和基材之間具有較小粘結(jié)性能, 進(jìn)而無(wú)法充分反映其增強(qiáng)效果, 因此可選用剪切型鋼纖維。根據(jù)施工要求, 需在0.4~0.7mm之間控制鋼纖維直徑, 以60作為長(zhǎng)徑比。鋼纖維摻量的多少對(duì)混凝土力學(xué)強(qiáng)度起決定作用。在不斷增加鋼纖維摻加量的同時(shí), 拌合物坍落度將迅速降低。為此, 必須合理控制鋼纖維摻加量, 通常情況下。可在混凝土體積的1~2%之間控制纖維摻量。
1.2 配合比試驗(yàn)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求, 規(guī)定在40MPa左右控制混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度, 在6.4MPa以上控制抗折強(qiáng)度。因95%為試驗(yàn)保證率, 以1.64作為保證率系數(shù), 0.15為偏差系數(shù), 為此可得出其抗折強(qiáng)度為8.48MPa。最終獲取配合比為, 水泥:水:鋼纖維:砂:石子=400:188:94:871:871, 1.21%為鋼纖維摻加量。
2 橋梁加固中鋼纖維混凝土施工工藝
2.1 鋼纖維分散
通常選取箱裝或袋裝鋼纖維材料, 其具有較為密實(shí)的體積, 在向攪拌機(jī)內(nèi)投放前, 應(yīng)通過專門設(shè)備予以分散, 避免成團(tuán)情況下用于施工, 對(duì)施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。鋼纖維摻加到拌合料時(shí), 應(yīng)具有良好均勻性, 只有這樣才能提高其增強(qiáng)效果。要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比, 準(zhǔn)確配置所有材料用量, 通過強(qiáng)制式攪拌機(jī)按照“干拌—濕拌”的順序進(jìn)行施工。為防止出現(xiàn)超載問題, 需在攪拌機(jī)額定攪拌量80%以內(nèi)控制一次攪拌量。
表1 鋼纖維類型對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響
2.2 拌和施工
以干拌法上料, 對(duì)鋼纖維質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)檢查, 一般在1~2min控制干拌時(shí)間, 如存在成團(tuán)問題, 需在轉(zhuǎn)盤投料過程中, 進(jìn)行鋼纖維分散程度地適當(dāng)調(diào)整, 并多次進(jìn)行鋼纖維投放, 避免成團(tuán)問題產(chǎn)生, 隨后進(jìn)行投料時(shí)間、方法的準(zhǔn)確確定。干拌施工后需通過摻水方法進(jìn)行濕拌施工, 以2.5min作為攪拌施工。同時(shí)混凝土坍落度加以嚴(yán)控, 提高鋼纖維混凝土拌和均勻度。
2.3 運(yùn)輸施工
因鋼纖維混凝土坍落度不高, 往往選取自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸, 不得選取混凝土攪拌車, 施工過程中必須確定運(yùn)輸時(shí)間。要求在30min以內(nèi)控制拌合料“卸料—澆筑”時(shí)間, 運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能防止材料離析問題。
2.4 攤鋪及振搗壓實(shí)
澆筑鋼纖維混凝土?xí)r, 應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生澆筑接頭。為保證鋼纖維混凝土連續(xù)性, 倒料時(shí)需每次都需重疊1~20cm。在橋梁伸縮縫間為一個(gè)連續(xù)施工段, 該部位的鋼纖維混凝土澆筑時(shí)也應(yīng)具有連續(xù)性。與普通混凝土相比, 稠度一致的鋼纖維混凝土含水量較低, 通過振搗施工, 其和易性良好, 因此澆筑環(huán)節(jié)嚴(yán)禁將水添加到拌和料。
(1) 攤鋪。材料向施工場(chǎng)地運(yùn)送后, 卸料時(shí)嚴(yán)禁損壞鋼筋網(wǎng), 盡可能不在相同位置大量堆積, 避免對(duì)攤鋪的均勻性、平整度造成嚴(yán)重影響。通過人工方式拌和混凝土, 并做好粗平作業(yè)。在橋面布料時(shí)應(yīng)保證其均勻性。如以人工方式施工, 鋼筋孔隙可選取鐵鍬反扣法填充, 隨后將其他位置鋪平, 避免出現(xiàn)混合料離析問題。
(2) 振搗壓實(shí)。與普通水泥混凝土相比, 鋼纖維混凝土振搗時(shí)間更長(zhǎng), 但必須合理控制振搗時(shí)間, 防止過振, 出現(xiàn)鋼纖維下沉問題。為保證上下結(jié)構(gòu)層鋼纖維均勻分布, 可選取功率相對(duì)較大的平板振動(dòng)器施工。施工時(shí)需及時(shí)處理混凝土堆積或漏料區(qū)域, 如出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象, 需及時(shí)分撒鋼纖維, 并向混凝土內(nèi)均勻?yàn)⒉�。如鋼纖維等材料凸出, 則可通過滾筒碾壓、整平, 保證其壓實(shí)密度符合設(shè)計(jì)要求。
(3) 刮板整平表面。完成上述作業(yè)后, 可通過刮板進(jìn)行精平施工, 要求在混凝土及時(shí)壓入被刮起的鋼纖維材料, 避免鋼纖維外露。
2.5 切縫施工
橋面鋪裝施工, 無(wú)需縱向施工縫設(shè)置。要求每個(gè)20m橫向設(shè)縫, 且對(duì)齊防撞欄夾縫, 3~5mm為縫寬, 2.5cm為縫深。根據(jù)施工當(dāng)天溫度及混凝土強(qiáng)度進(jìn)行切縫時(shí)間的準(zhǔn)確確定, 一般在8到15MPa以內(nèi)控制強(qiáng)度。完成切縫作業(yè)后, 需及時(shí)選取瀝青填縫材料填滿縫隙, 做好封閉工作。
2.6 抗滑處理
如選取壓槽、拉槽施工方式進(jìn)行橋梁抗滑處理, 不僅無(wú)法滿足抗滑結(jié)構(gòu)深度規(guī)定, 還會(huì)將鋼纖維帶出, 為此應(yīng)根據(jù)施工要求, 選取刻槽法作業(yè)。當(dāng)鋼纖維混凝土強(qiáng)度范圍在8~15MPa之間時(shí), 即可橫向選取刻槽機(jī)施工, 要求在25mm控制槽距, 3mm控制槽寬與槽深。
2.7 養(yǎng)護(hù)施工
因此類橋面厚度小、面積較大, 且水泥使用量多, 將導(dǎo)致干縮裂縫大量出現(xiàn), 為避免表面干縮裂縫對(duì)其美觀性、使用功能造成嚴(yán)重影響, 必須做好初期養(yǎng)護(hù)工作。澆筑完鋼纖維混凝土, 待其初凝后, 需及時(shí)進(jìn)行擋風(fēng)遮陽(yáng)設(shè)施設(shè)置, 并做好交通封閉工作。要求加大養(yǎng)護(hù)力度, 合理控制混凝土強(qiáng)度, 防止出現(xiàn)干縮裂縫。終凝后, 必須在14天以上控制灑水養(yǎng)生, 也可覆蓋塑料薄膜。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述, 目前, 我國(guó)交通建設(shè)正處于全面發(fā)展階段, 橋梁是公路建設(shè)的主要構(gòu)成部分, 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 其建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大。但上世紀(jì)80年代修筑的橋梁逐步邁入加固維修階段, 為減少橋梁病害, 提高行車舒適性及安全性, 必須重視橋梁加固施工。鋼纖維混凝土作為橋梁加固施工最常見的材料, 選取該材料施工, 可有效提升橋梁工程承載力, 提高橋梁施工質(zhì)量, 是推動(dòng)我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的重要保障。
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