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钢纤维混凝土技术论文

时间:2023-01-22 08:55:03

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钢纤维混凝土技术论文

第1篇

[论文摘要]钢纤维混凝土是一种新型的复合建筑材料,其物理和力学性能优于普通混凝土,通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论,阐述钢纤维混凝土在多个领域工程中的应用。

钢纤维混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete,简写为SFRC)是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维,常用的有:切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展,从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高,其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善,使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。

一、钢纤维增强混凝土的基本理论

(一)复合力学理论

复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础,结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相,基体为另一相的两相复合材料。

(二)纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论,是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用,认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度,必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸,提高韧性,降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用,故在裂缝处用纤维连接,受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面,使裂缝处材料仍能继续承载,这样,因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和,随着桥接裂缝纤维数目的增多,纤维间距越小,缓和裂缝尖端应力集中程度越大,对裂缝尖端产生的反向应力场也越大,当纤维数量增加到密布于裂缝时,应力集中就会消失,进一步表明纤维的阻裂效应,即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中,有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力,达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。

(三)界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的,即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层,但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时,荷载一般先施加于低弹性的基体,然后通过纤维-基体的界面,把一部分荷载传递给高弹模的纤维,使纤维和基体共同承担荷载,从而起到增强的作用。

二、钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料,以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能,目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。(一)水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高,也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有:三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果,并取得了较好的经济效益。

(二)建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛,一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土,能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用,并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题;钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性,可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂,不出现应力的重分布;用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板,不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能,同时也减少了纵向预应力筋的配筋率,提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有:福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。

(三)道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面,主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中,包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性,抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%,公路伸缩缝间距可达30-100m,机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时,其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有:北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题,使用效果较好,经济效益显著。

(四)铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动,所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有:沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用,使维修工作量大为减少,并提高了线路的使用寿命,效果良好。

(五)港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题,所以有待进一步研究,但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层,在海水中浸泡10年,钢纤维混凝土防腐完好,钢管表面无锈蚀,仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点,且具有良好的经济效益,其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献:

第2篇

摘要:钢纤维混凝土是一种新型的复合材料,具有较高的抗拉强度和断裂韧性,抗疲劳等性能,本文通过对普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土性能的对比,阐述钢纤维混凝土在施工过程中的拌合工艺;通过与普通钢纤维混凝土工艺的对比,阐述自密实钢纤维混凝土在施工过程的优越性。

关键词:自密实混凝土 钢纤维 施工工艺

1.概述

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。

自密实混凝土的应用已经20年的历史,在国内的应用仅有10多年,特别是最近几年,自密实混凝土的应用越来越广泛,自密实混凝土是指在自身的重力作用下,能够流动、密实,即使存在致密钢筋也能完全填充米板,同时获得很好的均质性,并且不需要附加振动的混凝土,因自身具有很多优点,自密实混凝土被广泛的应用于工程中。

自密实钢纤维混凝土集这两种混凝土的优点于一身,即在混凝土施工浇筑的过程中利用自密实混凝土拌合物的易浇筑密实的特点,在混凝土硬化后利用钢纤维混凝土的力学与变形能力。

2.钢纤维混凝土的特点

在普通混凝土之中,以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中,再经过硬化从而制得钢纤维混凝土,这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成,较之普通混凝土,物理力学性质大多都较高:重量和强度比值增加;抗拉 抗压及抗弯的极限强度较高;良好的抗冲击性能;明显改善的变形性能;显著提高的抗裂与抗疲劳性能;抗剪性优越;对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好;耐磨与抗冻性能良好。

普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间,较之普通混凝土,抗拉强度提高40%—80%,抗弯强度提高60%—120%,抗剪强度提高50%一100%,抗压强度提高幅度较小,一般在0—25%之间,但抗压韧性却大幅度提高。

自密实钢纤维混凝土拥有普通钢纤维混凝土的特点,同时还具有自密实混凝土的自密实性能,主要包括流动性、抗离析性及填充。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验(或T50试验)和U型箱试验等一种以上方法检测。这种自密实性能可以保证混凝土良好的密实,不需要振捣,改善混凝土的表面质量,不会出现不会出现表面气泡或蜂窝麻面,不需要进行表面修补;能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。但钢纤维体积率对钢纤维自密实混凝土的抗压强度影响不大,但对劈拉强度和抗折强度影响较明显,且随着钢纤维体积率的增加而增大。

3.钢纤维混凝土的比较

两种钢纤维混凝土比普通混凝土具有以上的特点,但是这些特点与钢纤维有着密切的关系,在钢纤维混凝土的制备过程中,两种混凝土钢纤维的选择要考虑以下几个方面:

⑴纤维种类 不同种类的钢纤维具有不同的力学性能(主要是抗拉强度、弹性模量、短裂延伸率等),而这些性能与钢纤维能否在混凝土中起作用有着很大的关联性。

⑵纤维长度与长径比 使用连续长钢纤维时,钢纤维与水泥基体黏结较好,因此可充分发挥钢纤维增强作用。但如果使用的是短钢纤维时,则要取决于钢纤维的临界长径比。钢纤维临界长径比是钢纤维的临界长度与其直径d的比值,即①若钢纤维的实际长径比小于临界长径比,则复合材料破坏时,钢纤维由水泥基体内拔除。②若钢纤维的实际长径比等于临界长径比,只有基体的裂缝发生在钢纤维中央时钢纤维才拉断。否则钢纤维短的一侧从基体内拔出。③若钢纤维的实际长径比大于临界长径比,则复合材料破坏时钢纤维可拉断。

钢纤维长度的选择:钢纤维的长度必须与混凝土中粗集料的公称粒径相匹配,混凝土粗集料的公称粒径应为钢纤维长度的2/3~1/2,即钢纤维可以跨越一个粗集料,并与另外一个粗集料的1/3搭接,同时钢纤维的长度不可以太长,过长的钢纤维搅拌不均匀,且容易成团。

⑶纤维体积率 纤维体积率直接影响到混凝土的工作性能,力学性能及耐久性能等。纤维掺量过少时,不能很好发挥效果,纤维掺量过多会使混凝土难以成行,出现“团聚”现象。

⑷纤维取向 钢纤维在混凝土中的取向对其利用率有很大影响钢纤维自密实混凝土搅拌时,宜采用强制式搅拌机,为了使钢纤维充分分散防止钢纤维由于一次性加入搅拌机而出现结团现象,把钢纤维先经过分散机然后加入搅拌机,采用先干后湿分级投料的工艺,将钢纤维,粗集料,细集料根据配合比配制的混合料在搅拌机先干拌1min,然后再加入水和外加剂进行搅拌。

两种钢纤维混凝土的施工制作顺序和方法类似,但是,在浇筑之后,普通钢纤维混凝土和一般的混凝土一样需要振捣,掺入的钢纤维由于自身的重量在振捣的过程中会向着振捣的相反方向聚集,导致混凝土中的钢纤维分布不均匀,从而影响钢纤维混凝土的力学性能。

相反,钢纤维自密实混凝土在浇筑之后,由于自密实混凝土在自身重力作用下能够流动填充模板而不需要振捣,避免了钢纤维在混凝土中聚集的现象,使得自密实钢纤维混凝土的力学性能得到充分的利用。

钢纤维自密实混凝土无需振捣而能自实。在实际施工中消除了浇筑混凝土时的振捣噪声,提高了施工速度和质量,实现了混凝土浇筑的省力化,为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积、有特殊要求、振捣困难的工程施工施工条件带来了极大的方便。

决定钢纤维混凝土力学性能的最后总要参数是它的韧性,已经有研究结果显示钢纤维自密实混凝土的韧性要比普通钢纤维混凝土强的多[1]。

参考文献:

[1]张金强译.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报,2002,1(3):76-80.

[2]程庆国,高路彬等.钢纤维混凝土理论及应用[M].北京:中国铁道出版社, 1999.

[3]陈睿,刘真等.自密实混凝土应用研究[A].武汉:无哈理工大学学报,2001

第3篇

混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛。

(一)一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程 领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土,能代替箍筋满足节点对强度、延 性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用,并解决节 点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题;钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性, 可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂,不出现应力的重分布;用钢纤维混 凝土制成的自防水预应力屋面板,不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能, 同时也减少了纵向预应力筋的配筋率,提高了结构的耐久性。

(二)道路和桥梁工程。混凝土在道路和桥梁工程方面,主要广泛应用 于路面、桥梁、机场跑道等工程中,包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通 混凝土有较好的韧性,抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少,伸缩缝间距加 长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。铁路工程方面,混凝土主要用于预应力钢纤维混 凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较 大的荷载、较高的速度和数万次的振动,所以要求混凝土必须具有较高的强度、 较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的 塑性。

(三)港口及海洋工程。混凝土在海洋工程中的使用主要是混凝土的抗腐蚀问题,所以有待进一步研究,但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞 的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层,在海水中浸泡10年, 钢纤维混凝土防腐完好,钢管表面无锈蚀,仍有金属光泽。

加强混凝土原材料质量管理

混凝土的应用如此广泛,为了保证工程质量,建筑监督部门应该采取相应的措施,加强混凝土原材料质量管理

1.预拌混凝土企业及分站应加强原材料采购管理。应当建立和完善混凝土原材料的采购、使用管理制度。采购合同(协议)应当以书面形式签订并存档,同时建立原材料使用台。

实现原材料质量的可追溯。

(1)不得采购国家和本市禁止使用的建筑材料,不得采购未获得生产许可证的水泥。水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此,工程中选择水泥强度的同时,需考虑其工程性能,有时,其工程性能比强度更重要。转贴于(2)混凝土工程施工应考虑结构耐久性 混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝。混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。(3).做好预拌混凝土原材料进场验收记录,对原材料 出厂质量证明文件的原件进行核验,并将复印件存档(有条件的可保存原件),加盖原件存放单 位公章,注明原件存放处,并有经办人签字和时间。

加强混凝土实用技术的管理

(一)加强预拌混凝土配合比管理 。预拌混凝土企业及分站应当依据相关技术标准与合同的要求,进行混凝土配合比设计,确保 混凝土质量有可靠的保证率(一般应不小于 115%)。预拌混凝土配合比申请单应当经预拌混凝土 企业及分站技术负责人审定签字后方可使用,预拌混凝土配合比通知单应当由试验室下发。预拌

(二) 混凝土工程施工应考虑结构耐久性 。混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝。混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。

参考文献:1. 赵彤谢剑. 《碳纤维布补强加固混凝土结构新技术》.(天津:天津大学出版社2001. )

第4篇

关键词:水泥混凝土路面养护技术,盐冻机理,板底灌浆,预制拼装,快速修复

 

水泥混凝土路面在使用期间, 不仅承受着数千万计的轮载作用, 还经受着环境中温度、湿度等周期性变化的影响, 最终导致各种损坏的出现。近几年来, 随着国民经济的迅速发展, 交通荷载逐步向重型化发展, 不仅交通量大幅增长, 而且超载、超限现象日益严重, 导致路面加速破坏,水泥混凝土路面的养护任务日益艰巨。因此, 加强养护与维修, 延长水泥混凝土路面的使用寿命, 是公路养护部门面临的一项刻不容缓的任务。

1 盐冻破坏的影响

天津地处华北地区, 冬季下雪后, 为维持交通安全, 通常在路面上洒盐融雪除冰, 结果对水泥混凝土路面造成了极其严重的破坏, 盐冻破坏的主要形式是表面砂浆起壳、粉化、剥落或脱落, 并随着盐水渗透深度增加, 砂浆成粉酥化向混凝土内部发展, 破坏坑穴最深可达10cm,使路面桥面的平整度彻底损失,无法保证行车安全,并有碍路容美观。在水泥混凝土所有耐久性破损问题中, 盐冻破坏的速度是最快的, 比普通冰冻破坏的速度快约10倍。刚刚建成的水泥混凝土路面或表面结构物, 只要在初次降雪时洒了除冰盐, 表面砂浆就会开始剥落破损。免费论文。

研究盐冻破坏, 有助于解决我市混凝土路面的盐冻耐久性, 提高使用寿命, 同时也是事关水泥路面在我市的推广和应用, 因此具有重要的工程意义。

2 灌浆稳板技术

通常情况下水泥混凝土路面在运营3~5年后, 路基已基本完成固结沉降, 产生了差异沉降脱空;同时, 接缝填缝料开始老化、脱落, 使接缝失去防水功能。在重交通作用下产生唧泥、脱空等病害, 面板一旦脱空, 板内的荷载应力就会急剧增加, 经过少量的疲劳循环后, 很快就发生断裂破坏。

为了减少水泥混凝土路面板的脱空破坏, 国内外的水泥路面养护规范都要求进行灌浆处理,并将灌浆技术作为断板前积极有效的预防性养护措施来对待。在我国, 由于大多数水泥路面的养护管理单位对灌浆稳板技术不熟悉, 关键技术并未掌握, 加上目前非破损脱空检验技术上的困难,我国大多数水泥混凝土路面的灌浆效果并不理想。主要原因是脱空发现过迟, 灌浆时机偏晚, 水泥混凝土路面板的残余疲劳寿命已经不多。其次是灌浆技术不过关, 一些关键的技术指标即使在《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中也不明确, 灌浆稳板效果较差。甚至有些水泥混凝土路面在灌浆后, 并未使面板的疲劳寿命得到延长,反而加速了断裂破坏。

因此, 必须对灌浆原材料、配合比、浆体与原基层的强度匹配关系、灌浆压力等关键工艺指标和灌浆质量进行深入的研究。

3 断板快速修复技术

水泥混凝土路面的快速修复, 是相对传统的修复材料和修复方法而言的。采用传统的修复方式,路面要经过长时间的养生才能开放交通, 在一些繁忙的交通要道, 这种修复方式已不能满足要求。必须采用快速修复材料和快速修复工艺进行养护。针对这种要求,可以采取两种方法进行试验, 一是预制拼装形式的断板快速修复技术,即将板块的浇注、养护等工艺放置后场完成, 现场吊装并进行接缝处理就能开放交通; 二是采用特殊的材料在现场完成浇注、并进行短时间养护就能开放交通的快速修复方法, 以满足12h 内达到通车要求。

4 新技术研究成果

4.1盐冻破坏机理

试验采用剥落量作为评定水泥混凝土抗盐冻性的技术指标。当30次冻融循环的剥落量大于1.0kg/m2 时, 就判定该混凝土已严重剥蚀破坏, 为不合格;反之, 则判定该混凝土的抗盐冻性为合格。

研究表明: 水溶液结冰产生的膨胀率和膨胀压随着盐浓度的提高显著降低。但在完全饱水条件下,溶液结冰产生的膨胀压均非常高, 例如水和4%NaCl溶液的结冰压分别高达40.3MPa和36.3MPa, 即使是高浓度溶液, 如10%NaCl溶液的结冰压也有25.8MPa, 足以使高强混凝土解体破坏。根据溶液平衡结冰膨胀率、膨胀压和毛细管平衡饱水度的数据综合计算分析表明, 2%~6%中低浓度盐溶液产生的结冰膨胀压( 即破坏力) 最大。

盐冻剥蚀最主要的原因是盐使混凝土内部平衡饱水度显著提高, 且盐浓度愈高, 饱水度愈大, 这是除冰盐引起混凝土破坏的最主要原因。

对处于高盐或干湿频繁交替环境的混凝土, 盐结晶产生的膨胀也是其破坏的一个重要原因。NaCl除冰盐一般无化学侵蚀问题, 但CaCl2除冰盐在一定条件下可形成膨胀性的复盐。处于( 10±5) ℃的20%CaCl2 溶液可形成新的水化产物: CaCl2·Ca (OH) 2·H2O复盐(2.344, 3.144)。这类复盐属膨胀性产物, 加剧混凝土化学腐蚀破坏。

试验显示, 除Na2SO4 外, 各种融雪剂、NaCl、CaCl2、尿素和海水均有不同程度的融冰雪效果。不论其化学成分是有机物还是无机物, 只要具有融冰雪功能, 就会产生盐冻剥蚀破坏, 融雪剂不可滥用。

掺引气剂和降低水灰比是提高混凝土抗盐冻性的最主要技术措施。建议在我市水泥混凝土的路桥施工时必须掺引气剂, 按《公路水泥混凝土路面施工技术规范》( JTGF30-2003) 规定, 含气量应控制在5.5%±0.5%的范围内, 混凝土水灰比不大于0.40。

建议高抗盐冻性能混凝土尽可能使用Ⅰ型硅酸盐水泥或普硅水泥, 禁止使用高掺量磨细石灰石的水泥。除硅灰外, 应少掺或不掺矿渣和粉煤灰等各种掺合料。混凝土粗集料应选用碎石, 不宜用卵石。当骨料在24h 内的吸水率大于2%时, 不宜选用。

试验表明: 由于钢纤维的热传导性极好, 对气泡结构有损伤, 钢纤维混凝土的抗盐冻性能较差。在相同的含气量下, 混凝土的抗盐冻性能随钢纤维掺量增加而降低。免费论文。

对于有抗盐冻性要求的混凝土结构, 应尽可能采用自然养护。如果必须采用蒸养, 则蒸养温度宜小于60℃, 蒸养前预养静置时间大于10h。

非引气的传统快硬水泥和普硅水泥均不适合于作为盐冻破坏路面混凝土的修补材料。而新型超快硬高强磷酸盐水泥基材料具有非常高的抗盐冻性能,适用于修补因盐冻引起的道路破坏。

4.2板底灌浆技术

提出了板底压浆施工前路面检测的内容和方法,检测内容包括板底脱空的判定、板体使用状况调查、板缝弯沉检测、高程测量以及钻芯试验。其中, 板底脱空的判定是调查的重点, 主要通过外观判别法、弯沉检测法和探地雷达法进行综合判定。

从压浆效果、施工可控性、应用经济性等因素考虑, 通过配合比优化实验, 确定混凝土路面板底压浆浆液配比技术指标: 灌浆液水灰比≤0.45、竖直管流动度≤140s、水平管流粘度系数应≤49×10- 3Pa·s、灌浆液的泌水率应≤1.0%、灌浆液的膨胀率应≥3.0%的要求、根据强度匹配的试验, 提出灌浆液的3d 强度应满足≥10MPa。

提出了灌浆施工工艺要求, 包括制浆、布孔、压浆、清洗、封孔、养生、灌缝、压浆配套处治措施及安全施工的具体要求。

提出了压浆后的评价指标, 主要有填充性指标、弯沉检查指标、强度和膨胀性指标及耐久性指标。

填充性指标采用钻孔取芯进行检验, 有条件的地方也可采用探地雷达进行论证。要求抽检5%的压浆板块, 合格率应达到90%; 弯沉检查: 压浆处治7d 后测量板缝弯沉, 小于0.1mm 的弯沉值比例应大于90%;在压浆施工过程中, 每公里取现场施工浆液做抗压、泌水和膨胀3个指标的试验合格;耐久性指标: 板底压浆一年之内, 不发生唧泥现象,原有的路面板病害保持稳定不进一步发展。

4.3边角快速修复技术

选用道桥修复材料( 超快硬修补水泥),快硬硫铝酸盐水泥及聚醋酸乙烯白乳胶, 分析了5 种不同配比混凝土的弯拉强度、劈裂强度和抗压强度, 及新旧混凝土的粘结弯拉强度、粘结劈裂强度和粘结抗剪强度。研究了旧混凝土界面潮湿状态和界面洁净程度对粘结性能的影响。并结合路用特性, 比较不同修复材料的耐磨性。

研究表明: 道桥修复材和快硬硫铝酸盐水泥的早期强度都很高, 且强度发展快。特别是道桥修复材, 不仅快硬早强, 而且粘结性能优异。

在快硬硫铝酸盐水泥中掺入适量的乳胶, 除了可降低混凝土脆性、提高耐磨性外, 混凝土本身的强度和粘结性能都相应降低, 因此, 应慎用各类有机材料, 确实需要加入时,必须通过试验确定合理掺量。本次试验结果表明: 综合考虑强度、粘结性能和耐磨性, 乳胶掺量不宜超过10%。

界面的干湿及洁净状态对粘结性能有很大的影响作用, 一般旧混凝土基体处于饱和态可提高粘结性能。旧混凝土界面干净时粘结抗剪强度可比界面不做任何处理的高出55%, 粘结劈裂强度可高出15%。免费论文。

提出了适用于高等级公路和低等级公路边角修复的胶凝材料类型和工程配合比。

4.4预制拼装快速修复技术

从理论上分析了预制板弯拉强度和几何尺寸的确定方法, 阐明了预制拼装修复技术的各道施工工艺, 并对预制拼装和现浇修复的经济性进行比较。提出了预制拼装修复技术应用建议。研究表明: 预制拼装修复技术是目前所有快速修复技术中用时最短、占用道路面积最小、对道路交通影响最小的一项实用技术。路面修复时间从面板拼装至重新开放交通不超过5h, 是真正意义上的无阻碍交通快速修复方法。路面修复后能达到新建路面的使用功能。

综合考虑快速修复路面的使用性能和施工性能, 预制拼装板的设计弯拉强度应不小于原路面结构的设计弯拉强度, 且宜采用2.5m×2.0m 的小板, 面板配筋量以满足吊装要求即可。为提高接缝传荷能力, 减少热变形破坏, 预制板块厚度应与旧板厚度一致。

板间接缝采用碎石和环氧砂浆填塞, 顶面用TST改性沥青粘结料密封, 既可实现良好的荷载传递, 又能防止雨水渗透破坏, 使用效果优异。

预制拼装水泥混凝土路面的修复成本小于现浇快通水泥混凝土路面, 具有良好的经济效益, 在养护修复工程中极具应用前景。

4.5现浇快速修复技术

可使用近几年研究开发的SBT-K10快速修补剂,掺加了该修补剂的混凝土初凝时间略大于1h, 坍落度不小于3cm, 能很好地满足施工要求。且具有早期强度发展快、后期强度不倒缩、脆性低的优点,混凝土在标准养护条件下12h 抗折强度超过4.5MPa, 抗折强度7d 后基本稳定,抗压强度直至90d 龄期仍能持续增长。快速修补混凝土在早期具有微膨胀特性, 弥补了传统快速修补混凝土收缩大的缺点。

SBT-K10型快速修补剂具有良好的耐久性, 用其配制的混凝土的抗渗、耐磨性能优于普通混凝土, 28d 碳化深度小于10mm; 抗冻性能满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》( JTGF30-2003) 中严寒地区路面混凝土抗冻标号不宜小于F250 的要求。

工程应用结果表明, SBT-K10型快速修补剂与水泥具有良好的适应性, 用其修补路面可满足10h开放交通要求,真正实现了“隔夜快通修复”的要求。

5 结束语

通过对盐冻破坏机理的研究, 提出高抗盐冻性水泥混凝土路面等的设计施工技术原则。这对大幅度提高我市水泥混凝土路面、桥面等结构物的耐久性和使用寿命, 降低维护费用,具有显著的经济效益和社会效益。

确定灌浆原材料的技术要求; 研究浆液配合比、可灌性; 分析浆体强度发展规律及其与原基层的强度匹配关系; 探索灌浆压力等关键工艺指标和灌浆质量的关系等是灌浆稳板研究的主要内容。灌浆稳板是水泥混凝土路面预防性养护中的关键技术。是保持水泥路面结构完好、保证交通畅通、降低养护费用的必备养护技术之一。

采用快硬材料进行修复, 重在研究和挖掘。但特种快硬水泥材料在全国范围内产地、产量有限,不易购买, 目前尚未大量普及应用, 且价格昂贵,修复成本较高, 因此仅能用于少量的应急修复工程。从施工性能及经济性来看, 预制拼装是水泥路面快速修复的发展趋势。

加强对盐冻破坏修复方法、板底灌浆技术、预制拼装及现浇快速修复等养护新技术的研究和推广,将为我市水泥混凝土路面养护水平的提高提供科学的理论依据和实践经验。

第5篇

关键词:粘结机理;破坏机理;影响因素

引言

混凝土结构是当今世界上用途最广、用量最大的建筑结构。并已被广泛应用于已建的和在建的水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中。但同时,它也面临着严重的耐久性问题。工程实践证明,在原有建筑形体基础上对其进行加固和改造,不仅可提高原结构的安全,而且能达到新建筑使用功能的要求。而这些都会涉及到新旧混凝土粘结的问题,新旧混凝土粘结的质量直接影响加固改造成果的质量。因此,对新旧混凝土界面的粘结以及受力性能研究是具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

1新旧混凝土界面粘结机理

关于新旧混凝土的粘结机理,具有代表性的观点是:新旧混凝土的粘结模型分为渗透层、反应层和渐变层。渗透层在老混凝土一侧,是由老混凝土以及由界面长入老混凝土的晶体组成;反应层是物理化学变化最复杂的区域,主要由界面剂的水化产物以及界面剂与新旧混凝土的化学反应产物组成,该层的晶体较大,孔洞较多,为界面强度的决定因素;渐变层是由反应层向新混凝土的过渡层,主要由新混凝土的水化产物组成,但该层的晶体较新混凝土本体大,孔洞也较多。

2新旧混凝土的结合面薄弱原因分析

新旧混凝土破坏曲面不是唯一的,大部分情况下,会在原结合面附近或沿偏离结合面的区域破坏,这一破坏区域,叫做界面过渡区,它是新旧混凝土粘结后的薄弱区。对于界面过渡区的破坏机理,主要是下面两种观点。其中之一认为界面过渡区的破坏机理与整浇混凝土的破坏机理基本相同,所不同的是其内部的潜在缺陷比整浇混凝土更严重。造成这种严重缺陷的原因主要有以下几点:

(1)粘结面附近旧混凝土的强度劣化及粘结面凿毛处理时对老混凝土骨料的扰动;

(2)粘结界面处新旧混凝土结合不良;

(3)新混凝土浇筑不实及新混凝土本身固有的结构组织特性。

另一种观点则认为界面过渡区的破坏机理不同于整浇混凝土,其破坏机理是由于界面过渡区本身的特点以及界面生成物造成的。通过一些SEM照片可以发现,界面区中主要存在C-S-H凝胶(水化硅酸钙)、C-H晶体[Ca (OH)2]、Aft (钙钒石)、未水化的熟料及孔洞、裂缝,界面区中C-H晶体数量多且晶体尺寸较大,而且孔洞较多,对界面粘结将产生不利影响。因此,这种观点认为界面过渡区具有以下特点:

(1)界面过渡区中晶体比水泥浆本体中的晶体粗大;

(2)界面过渡区中晶体有择优取向;

(3)界面过渡区中晶体比水泥浆本体具有更大、更多的孔隙。

3新旧混凝土界面粘结的影响因素

3.1 界面处理工艺对界面粘结的影响

大连理工大学的赵志方等人采用了高压水射法对新老混凝土粘结面进行冲毛处理试验,以3种喷射水压力得到了不同粗糙度的老混凝土表面.随后进行了劈拉强度试验,其结果表明随着喷射水压力的增大,粘结面的粗糙度增大,新老混凝土的粘结劈拉强度也随之提高,约为老混凝土整体劈拉强度的64.1%~75.5%,为新混凝土整体劈拉强度的63.3%一74.5%[1]。

切槽法[2]是近几年提出的一种新的界面处理方法,是用人工或机械在老混凝土表面上按照一定的深度进行间隔切槽,每个切槽深度约为老混凝土最大粗骨料粒径的1/4~1/2,槽宽为老混凝土最大粗骨料粒径的1~1.5倍。

此外,还有喷蒸汽法、气锤凿毛法、化学腐蚀法以及最常用的人工凿毛法等粘结面处理方法.综合考虑,高压水射法和喷砂法由于其效率高,且不损伤周围老混凝土的特性,因而能获得较高的粘结强度,但其购置设备费用较高;人工凿毛法易在老混凝土界面产生扰动,产生附加裂缝,但施工技术简单且工程造价低,因而在实际工程中较常使用。

3.2 界面剂的选择对界面粘结的影响

经过粗糙度处理的老混凝土表面涂刷界面剂可改善老混凝土的粘结微观结构,提高粘结性能,提高的幅度随界面剂种类的不同而异,一般可达8%一60%。常用的界面剂有水泥净浆、水泥砂浆、快硬铁铝酸盐水泥浆、水泥膨浆及聚合物类界面剂等,均能改善新老混凝土粘结性能,而水泥净浆具有经济实用的优点,且其提高新老混凝土粘结断裂韧度效果较好,因此在工程种应用较多。界面剂厚度一般不超过3mm,以0.5~1.5mm为宜。

汕头大学的李庚英等人以粉煤灰、细砂为改性材料配制了新型界面剂:水灰比为0.4,水泥和砂比为1。进行劈拉试验与同水灰比的水泥净浆、水泥膨浆相比较。试验结果显示,新型界面剂显著提高了界面粘结强度,其剂较水泥净浆和水泥膨浆分别提高了25.6%和34.2%,且界面层结构密实。申豫斌采用碳纤维水泥砂浆作为界面剂[3],用劈拉试验测试新老混凝土粘结界面抗拉强度。与水泥净浆做界面剂7、14、28d的粘结强度比较,可提高75.5%、80.7%、80.0%。

3.3 新混凝土的种类对界面粘结的影响

混凝土结构加固所用的混凝土强度等级,设计时宜比原结构、构件的设计混凝土强度提高一级,且不应低于C20.粘结强度随着新混凝土强度的增加而提高,但提高幅度很小,且不经济。

赵志方等人对由1年以上龄期的老混凝土制成的新老混凝土粘结抗折试件进行试验,新混凝土分别选用了普通硅酸盐水泥混凝土、尼龙纤维混凝土、钢纤维混凝土、快硬铁铝硅酸盐水泥混凝土.实验结果表明,尼龙纤维混凝土对新老混凝土粘结抗折强度提高不大,纤维混凝土对粘结抗折强度有一定的提高,而快硬铁铝酸盐水泥混凝土的粘结抗折强度高于同龄期普通水泥混凝土,可适用于一些紧急抢修工程.且掺入纤维、聚合物或采用预铺骨料混凝土等均可不同程度的减小混凝土的收缩,提高新老混凝土的粘结性。

4 结语

从以上几个方面的论述,可以看出,新老混凝土的粘结性能与实际的施工方法、对粘结面的处理方式、施工中使用的界面剂、老混凝土强度和老化程度、新混凝土的强度等都有密切关系。

同时关于新老混凝土粘结还存在以下问题待解决:

(1)界面处理方式、界面剂、新老混凝土龄期、植筋等因素对新老混凝土粘结性能的影响,目前试验和理论研究并不充分,而且不同的研究者研究结论并不统一,甚至矛盾。

(2)关于粘结面粘结强度的计算公式目前还寥寥无几,且结果并不可靠。

(3)目前的试验研究绝大部分集中于小构件试验,对于足尺试验涉及并不多,试验结果难以移植。

参考文献

[1] 赵志方,赵国藩.采用高压水射法处理新老混凝土粘结面的试验研究[J].大连理工大学学报,1999,39(4):558-561.

[2] 韩菊红.新老混凝土粘结断裂性能研究及工程应用[D] 大连:大连理工大学,2002.

[3] 申豫斌.新老混凝土粘结界面收缩裂缝和疲劳特性的试验研究[D].汕头:汕头大学.2001

[4] 高剑平等.不同界面剂对新旧混凝土粘结强度影响的试验研究[J].哈尔滨建筑大学学报, 2001 (5).

第6篇

关键词:桥面;超薄磨耗层;综述;桥梁与隧道工程

1 引言

钢桥具有构件质量轻、运输与架设方便、施工周期短等特点。而钢桥面铺装是钢桥建设的关键技术之一,这是由于铺装层铺设于刚度较小的面板上,在行车荷载与温度变化、风荷载、地震等外界环境因素共同作用下,其受力和变形的十分复杂,致使钢桥面铺装早期病害与损坏现象普遍存在。

目前,钢桥面铺装的结构形式主要有两种:柔性铺装和刚性铺装。柔性材料一般为沥青混合料,采用高温浇注式沥青混凝土、改性沥青混凝土、环氧沥青混凝土。调查研究发现,柔性铺装层容易出现如车辙、脱层、推移、拥包、纵横向裂缝及网状裂缝、坑槽等破坏。究其原因是由于钢桥面通常刚度小,重载作用下局部变形大,应力集中现象严重,再加上铺装层工作条件恶劣,柔性铺装层模量低,不能有效提供桥面刚度、降低各层中的应力,因此难以解决钢桥面板及柔性铺装层的疲劳开裂问题。而刚性铺装由于能大幅提高桥面刚度,大幅度降低应力幅,从而解决钢桥面疲劳开裂和铺装易损的问题,但传统的水泥混凝土厚度较大,约为60cm,自重太大,且易出现裂缝、坑槽、钢筋外露等破坏,有鉴于此,国内外学者提出了几种新型的铺装材料和结构类型,如轻集料混凝土铺装、钢纤维混凝土(SFRC)铺装、高性能混凝土(HPC)铺装等等,然而这些铺装材料在承受反复拉应力时,其力学性能如抗拉强度、受拉极限变形等仍显不足,一旦铺装层开裂,会引起桥面系刚度下降、粘结层失效、钢板腐蚀,桥面系使用寿命降低。

2 薄层磨耗层

现行的超薄磨耗层材料通常采用沥青混合料,厚度为10-25mm,如SMA、AC、OGFC、Superpave和Novachip等,其中Novachip使用效果最好,作为磨耗层寿命一般为7-10年。另外,国内外也开始采用聚合物类混凝土作为磨耗层材料,美国对其进行了深入研究,将其用于钢桥面铺装已有数十年,制订了相应的规范和指标指导设计和施工,根据NCHRP于2011年的报告,如果按规定要求正确施工,薄层聚合物罩面(Thin Polymer Overlays,TPO)使用寿命能达15年左右。法国最早开始研究并应用超薄磨耗层作为面层,提出的超薄沥青混凝土磨耗层厚度为15-20mm,主要材料为4-6mm的碎石、0-2mm的砂砾、矿粉和沥青,能够满足路面功能性要求,但对路面结构强度并不会有所增加,所以超薄沥青混凝土磨耗层的结构层应具有足够的强度,并具有完好的结构性能。

3钢桥面磨耗层铺装技术

薄层聚合物铺装材料主要由聚合物粘结剂和撒布骨料组成。聚合物粘结剂与水泥混凝土等基材粘结性能好,常温下环氧的粘结强度达2MPa以上,可阻隔氯离子、抵抗水汽等对桥面侵蚀。粘结剂能提供的层间粘结强度以及层间抗剪切强度直接决定了聚合物铺装结构的路用性能。粘结强度、抗剪切强度不足直接导致早期病害。撒布骨料提供表面抗滑性能。铺装结构可以根据不同的交通需求,采用不同的集料来提供不同抗滑性能的铺装表面。所采用的集料碎石一般粒径为1-5mm,主要起骨料作用。

薄层聚合物混凝土主要有两种铺装方法:撒布法(Broom and Seed)和砂浆法(Slurry)。

撒布法。将聚合物粘结剂按一定用量涂抹在下承层表面,然后根据道路交通需求,将一定级配的耐磨骨料撒布在粘结剂表面,经养生固化后,清除多余的骨料。撒布法可以单层或多层反复施工,达到预期的铺装厚度。美国目前主流的几类铺装材料均是按此工艺进行施工。

砂浆法。与传统沥青类材料施工技术相似,即预先将聚合物粘结剂和集料按一定配比搅拌均匀,然后按一定铺装厚度摊铺在下承层表面。由于聚合物粘结剂的性能不同于沥青类材料,不能使用传统的摊铺机作业,一般仍是采用小型搅拌桨和搅拌桶,再经人工摊铺。摊铺后,仍需撒布集料,确保表面无湿点存在。

4 研究展望

由于TPO与水泥基具有优异的粘结性能、抗剪切性能;厚度薄能有效减轻桥身静载;高低温性能好,无车辙、推移破坏;耐久性能好,使用寿命在15年左右。因此提出将聚合物混凝土作为新型组合桥面结构上的磨耗层,形成“钢桥面板+STC超高韧性混凝土+TPO超薄磨耗层”组合铺装体系,新型铺装体系能减轻桥身自重、提供优异的路用性能、增强桥面的耐久性能。

参考文献

[1]吴迪,张宏超.新型聚合物桥面铺装结构层间剪切性能.北京科技大学学报,2011,33(S1):193-198.

第7篇

关键词:水泥混凝土路面,修补 , 改造

Abstract: this paper is mainly in rural highway low level of cement concrete pavement appeared after the disease, and then presents the measures.

Keywords: cement concrete pavement, repair, renovation

中图分类号:TU37文献标识码:A文章编号:

我国“十一五”期间全国实施村村通公路工程,五年间投资9500亿元新改建农村公路186.省略转贴于水泥混凝土路面损坏可分为:断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。

针对常见病害结合工作实际提出以下修补与改造措施:

一、断板的处理与修复

1、 裂缝修补

对于轻微断裂,裂缝无剥落或轻微剥落,缝宽小于3mm的应采用灌入粘结剂修补,如聚胺脂、聚硫环氧脂、环氧树脂等高分子材料。缝宽不足5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。

2、 接缝修补

接缝施工时,如采用一般性的扩缝嵌填或浇注专用修补剂有一定的效果,但耐久性不易保证;采用扩缝加筋的办法进行修补具有较好的增强效果。

3、 局部修补

板面局部断裂损坏,进行小块修复时应视板面损坏的程度不同分三种方式修补:①对于轻微断裂,裂缝有轻微剥落的先画线放样,按画线范围开凿成深约5~7cm的长方形凹槽,冲洗干净后,用快凝小石子混凝土填补。②对于轻微断裂,裂缝较宽且有轻微剥落的断板,应按裂缝两侧各20cm的宽度开凿成板厚一半的凹槽,凹槽应与中线垂直,在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行方向,间距30~40cm,打眼贯通至板厚达基层表面,然后在孔眼安设II形钢筋,用高强度砂浆填塞孔眼至密实,最后用与原路面相同强度等级的快凝混凝土浇筑至路面齐平。③较为彻底的办法是将凹槽边缘两侧板厚中央打洞,深10cm,直径4cm,水平间距30~40cm。每个洞应先将其周围润湿,插入一绿肥直径18~20cm、长约20cm的钢筋,然后用快凝砂浆填塞捣实,待砂浆硬后浇筑快凝混凝土,打夯捣实齐平路面即可。

4 、破碎板块修补

对于严重断裂、破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。

5、 脱空板块处治技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。

6、加铺沥青层

加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面使用寿命,对于农村公路来说是既经济又实用。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。加铺防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土3~4cm沥青层。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。

3 预防建议

水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以建立预防为主的思想,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议:

严格路基特别是基层参数的选取,如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。

加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。

对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。

加强路面材料研究,选择适宜的材料及配比,对特殊路段,也可适量采用成本较高的新型路面材料,如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等,初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。

加强路面施工管理,采用规范化、程序化的施工和养生方法,适时切缝,掌握适合的操作时机,并根据气温变化的不同情况做不同的处理。

参考文献:

[1]肖柏轩,蒋立强.浅谈水泥混凝土路面病害的防治与维护及养护[J].山西建筑,2007,(9).

[2] 王国清.公路工程质量问题及防治措施. 人民交通出版社,2002.

第8篇

【关键词】 穿层巷道 锚网喷 支护 应用

由于矿井地质条件相对复杂,地应力较大,在煤矿井下穿层巷道中容易出现围岩松软破碎、底鼓等现象,支护起来相对困难的情况。而在穿层巷道中采用锚网喷支护技术就能有效的解决上述问题,而且锚网喷支护还具有技术先进、经济可行、安全可靠、施工方便等优点,可以确保矿井的安全生产。

1 巷道支护的方式

巷道支护按照使用的支护材料分,有木棚、金属支架、混凝土或料石砌碹及锚喷等支护方式。巷道用木材支护是采矿工业中采用最早,使用最广泛的一种支护方式。巷道用木材支护是采矿业中采用最早,使用范围最广泛的一种支护方式。由于它容易腐朽、强度较低、容易着火等缺点。逐渐地被其他的支护方式所取代。现在矿井中广泛使用的装配式钢筋混凝土支架、金属支架、锚杆支护及锚喷支护。在服务年限长,矿压较大的巷道中多采用混凝土或料石砌碹和锚喷的支护方式。今后,锚杆支护和锚喷支护有逐渐取代其他支护的趋势,成为矿井巷道的主要支护方式。

2 巷道支护方式分类

2.1 喷混凝土支护

喷射混凝土支护就是将水泥、砂、石子和速凝剂按照一定的比例混合搅拌后,送入混凝土喷射机中,用压缩空气将干拌和料送到喷头处,在喷头的水环处加水后,高速喷射到巷道围岩表面,从而起到支护作用的一种支护形式和施工方法。这是一种不用模板、没有浇注和捣固工序的快速、高效的混凝土施工工艺,具有及时、密贴、早强、封闭的特点。

2.2 锚杆支护

用锚杆支护巷道就是在巷道掘进后,先向围岩打眼,在孔内锚入锚杆,把巷道围岩予以人工加固,充分利用围岩本身的强度,从而达到维护巷道的目的。旧的、传统的支护形式—架设支架或砌碹是在井巷掘进后,作为一种独立的地下结构物支设在井巷里,消极地、被动地等待地层来呀和抵抗围岩向井巷内发生过大的变形,由于旧支架与围岩之间存在一定的空隙,需要等围岩产生较大的变形、松散后才能充分受力。这样,便扩大了井巷周围由于岩石的变形、位移、裂隙发展而形成的松碎范围,因为增加了作用在支架上的压力,恶化了支架的工作条件,甚至将所架的支架压垮。锚杆不用于一般的支架,它不只是消极地承受巷道围岩所产生的地压和阻止破碎岩石的冒落,而是通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带,锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。锚杆支护是一种积极防御的支护方法。

2.3 锚网喷联合支护

对于特别松软、破碎的断层带,或围岩稳定性差,或受爆破震动较大的巷道,宜选用锚、喷、网联合支护。设置金属网的主要作用是防止混凝土喷层收缩而产生裂隙,抵抗震动,使混凝土应力均匀分布,避免局部应力集中,提高喷射混凝土支护的能力。喷射混凝土能有效地预防锚杆间的石块掉落,但其本身是脆性的,当岩石变形大时容易开裂剥落。解决办法之一就是在喷射混凝土中加钢纤维,增加混凝土的抗弯强度和韧性。另外,若在喷射混凝土之前敷设金属网,喷后则成为钢筋混凝土层,提高了喷层的整体性,改善了喷层的抗拉性能,这也就形成了锚喷网联合支护,能有效的支护松散破碎的软弱岩层。金属网用托盘固定或绑扎在锚杆端头,为了便于施工和避免喷射混凝土时在金属网背后出现空洞,金属网格不应小于200×200mm,金属网用钢筋直径一般为6-12mm,喷射厚度一般不应小于100mm,以便将金属网全部覆盖住,并使金属网至少有20mm厚的保护层。

3 锚网喷联合支护技术在穿层巷道的应用

3.1 锚网喷支护的机理

锚、网、喷三者相互独立又共为一体。对于围岩随时变化的穿层巷道来说,锚杆是悬吊作用、组合拱作用和围岩强度强化作用集一身。巷道不论采用何种支护形式,都要允许压力释放和留有压力释放的时间和空间。锚后的初喷为压力释放创造了条件,待其压力释放高峰过后,巷道变形趋向缓慢时,再进行复喷,既可以补救初喷的破坏作用,还可以增厚喷层以阻止或减缓围岩缓慢持续的变形。

3.2 确定锚杆参数

从经验公式计算锚杆长度为1.6m。根据原煤炭部"缓倾斜、倾斜回采巷道围岩稳定性分类方案",巷道围岩划分为既有稳定又有不稳定的Ⅱ一Ⅵ类围岩,故围岩影响系数取1.1;按巷道最大垮度4m。根据理论计算,结合工程类比,最后确定支护参数:锚杆长度取2m,锚杆直径20mm 左旋螺纹钢,锚杆间距0.8m,托板取厚度为5mm 的预应力铁托盘。确定网的规格:采用钢筋网,长、宽2m×1m。锚固剂的确定:锚固剂采用煤孔药卷为2个,岩石孔药卷为1个,药卷选用直径25mm,长450mm 的树脂药卷。一般情况下锚固类型为端锚,锚段长450mm。混凝土设计喷厚150mm。

3.3 锚网喷联合支护技术在穿层巷道的应用

(1)在穿层巷道中,采用锚网喷联合支护不仅证实了挤压加固,组合平衡拱理论的正确性。而且也使煤矿企业的工程技术人员提高认识,改变理念,大胆采用、试验支护新技术并将它应用到各种复杂的井巷施工中去。

(2)在穿层巷道中,采用锚网喷联合支护的技术有效的避免了因煤岩冒落而无法进行临时支护,消除了片帮、冒顶等安全隐患,有利于安全生产。

(3)在穿层巷道中,采用锚网喷支护材料,材料轻便特别适合搬运,施工起来十分方便。同时对于支护的工序来说也比较简单,特别利于提高巷道的单进速度。

(4)在穿层巷道中,采用锚网喷支护技术,能都一次性达到巷道设计断面,并且锚喷网支护的强度很大,服务的年限也较长,这样对于巷道维护来说维护量较少。

参考文献:

[1]张士林.注浆锚杆作用机理及技术参数研究[D].辽宁工程技术大学硕士论文,1999.

[2]郑颖人等.地下工程锚喷支护设计指南[M].中国铁道出版社,1988.

[3]李化敏.深部巷道围岩控制系统分析[J].矿山压力与顶板管理,1996(2):54~57.

第9篇

论文摘要:本文主要分析水泥混凝土路面常见病害的产生原因,并提出处理措施。

水泥混凝土路面损坏可分为:断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。

1 病害产生的成因

目前产生的病害,原因有以下五种;一是水的防治不够,路基土质差及路基地下水位高;二是路基不均匀沉降;三是路面基层,面层强度不足;四是超重荷载的作用;五是设计和施工缺陷。

1.1 水的防治不及时,是产生病害的主要原因

水泥路面的横向缝都是采用沥青灌塞,纵缝为施工缝不灌沥青。路肩盲沟排水设置基本没有。经过多年的行车作用,路面板块间相互挤压,原路面横缝的填缝料失效,地表水通过裂缝渗入基层,而又无法从路肩排出,造成基层软化。在车辆载荷的重复作用下,产生唧泥现象将基层细料冲走,导致板边缘的基础部分失去支撑能力,端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆,最后开裂断板破碎。

1.2 路基不均匀沉降造成板断裂和破碎

这种病害大部分布在路基填挖交界段,高填方路段及路面与桥涵等构造物交接路段。因为路基的不均匀沉降造成路面的沉陷,在车辆高速冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致断裂和破碎板。

1.3 路面基层和面层强度不足特别是强度不均匀也是造成破碎板的原因

作为混凝土路面基层,首先要求强度高,整体性和水稳性好。从现场观察到的二灰基层来看,其强度本身不是很好,加上基层施工拌和不均匀,压实不够等原因造成基层不板结,局部地方还有松散现象,基层强度难以满足设计要求。在行车荷载作用下,混凝土板底的拉应力增大,甚至车辆超载超限,致使混凝土板可能产生过大的荷载应力而造成强度破坏。另外,由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比达不到设计要求,在荷载强作用下,混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力,从而导致路面断板、破碎板。

1.4超重荷载的作用也是造成混凝土路面断板、碎板的主要原因

随着经济的发展,车流量不断增加,加上绝大部分车辆进行改装,加高车厢,加厚大梁等,超载现象屡禁不止,造成混凝土板块疲劳,形成断裂和破碎。

1.5 设计和施工方面缺陷导致混凝土路面各种病害的产生

车流量大的路段,路面病害较严重,原因是设计时对交通量预测不够准确,基层、面层设计厚度偏薄。

2 防治措施

2.1 裂缝修补

水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。

2.2 接缝修补

接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工交通控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。

2.3 局部修补

对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10~30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1~2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。

2.4 破碎板块修补

采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为:板块破碎、凿除基底清理补设拉杆、传力杆混凝土拌和及运输钢筋网制作混凝土浇筑接缝设置养生。

2.5 脱空板块处治技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。

2.6加铺沥青层

加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服务水平,目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5~2.5cm沥青混和料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。加铺沥青层:在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(厚4~8cm),采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄(厚2~4cm),采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。

3 预防建议

水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以建立预防为主的思想,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议:

严格路基特别是基层参数的选取,如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。

加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。

对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。

加强路面材料研究,选择适宜的材料及配比,对特殊路段,也可适量采用成本较高的新型路面材料,如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等,初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。

加强路面施工管理,采用规范化、程序化的施工和养生方法,适时切缝,掌握适合的操作时机,并根据气温变化的不同情况做不同的处理。

参考文献

[1]肖柏轩,蒋立强.浅谈水泥混凝土路面病害的防治与维护及养护[J].山西建筑,2007,(9).

第10篇

论文摘要:在公路桥面日常运营维护中,由于其表面防水层的长期失修,需要定期对混凝土桥桥面混凝土层进行修补,有时需对整个桥面进行大修与重建。因此,桥面防水层的设计对桥面铺装质量产生重要的影响。文章借助国外先进经验论述混凝土桥桥面防水的设计方法,同时还阐述了具体的施工注意事项。

在公路运营中,桥面防水系统一旦失效,对桥面混凝土铺装层经常进行修补,甚至对整个桥面铺装层进行重建,会造成严重的经济损失,并有安全隐患。造成这种结果,一方面是由于设计者缺少防水系统设计的意识;另一方面是低估了问题的严重性,对问题没有给予足够的重视;也有的是由于开始阶段,所设计的防水系统构造上不够合理,防水材料选取不合适。在桥梁防水系统设计中,造成防水的失效往往缺少操作方法的详细说明。为全面解决好桥面排水,应关注三个构造方面的问题:排水体系是否连续性;连接边缘是否密封;防水层与上下层之间是否紧密粘结。以上无论哪一点出现了问题,都可能造成整个防水系统的失效。

一、桥面防水系统的设计

桥面防水系统的设计是设计防水系统的第一个考虑的问题,桥面防水就是设法将水与混凝土分开,使水不能渗入混凝土本体,最重要的是不能进入裂缝中去。系统包括以下几方面:

(一)铺装结构设计

在国外,桥面防水设计主要采取经验法,也就是由交通部桥面防水课题组提出,以层间抗剪强度为验算指标的桥面防水结构设计方法。该法分为三步:

1.铺装层层间剪应力计算。

2.不同防水材料进行的室内直剪试验,并经计算得出相应的层间容许抗剪强度[?子]。

3.剪应力验算(即(?子≤[?子],要求计算的剪应力不大于相应的容许剪应力)。

(二)设计要点

在防水系统设计中首先考虑的因素是确保水可以通过桥面横坡和纵坡以及其他排水设施迅速排除,因此,在桥面防水设计中必须贯彻防水和排水相结合的原则。桥面应增加渗流排水设施,渗流排水设施的目的是排掉防水膜之上的积水。在美国常用的一种排水设施为阀式排水,在欧洲一些地区也采用一种类似的排水设施,并通过排气层排除水蒸汽。为保证防水层与桥面有足够的粘结力,美国不设置类似的排气层。为排除防水层之上的渗入水,上海等地在护栏和伸缩缝处设计了纵、横向渗水花管。防水膜由于自身的的特性,一般容易在其周围边界发生渗漏,所以应专门对不同类型防水膜的边界做出规定,如自双层涂膜、粘卷材或合成橡胶改性涂膜等,其作用在于阻止水从边界渗入防水膜之下,也可以用专门的暗槽作为防水膜的边界,此方法可以减少了水从边界渗入防水层之下的可能。如果采用卷材防水层时,护栏与桥面的拐角处做成直径为100mm的圆弧,防止防水层在此处粘接不牢或产生空鼓现象。因为表面分子张力的作用,拐角处的涂膜一般较厚,因此采用涂膜防水层时不需特殊处理。为解决施工质量差造成边界渗水,也能在护墙或护拦施工前在桥面全幅铺设防水层,这种做法在德国得到了广泛应用。

(三)混凝土本身的特性

因为混凝土经常接触水,所以都要设计为防水混凝土,这样可以保证本身的防腐蚀和密实性的性能。特别是在桥面和下部结构水位浮动的位置。一般可以在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等,这样可以减少水泥带入的碱量,也可以加太钢纤维深丙烯纤维,可以对膨胀、开裂起到阻裂作用,并具有很好的阻止渗透的能力,达到自防水的基本要求。在铺设中桥面水泥混凝土的平均厚度不能小于10cm,最薄处厚度不能小于8cm,而且混凝土本身的配比设计和浇筑质量是最重要的。桥面钢筋网钢筋直径不宜小于10mm,间距不能大于150mm。以前很多桥梁不到十年甚至两三年就破坏,施工质量存在缺陷和设计桥面铺装的不合理是主要原因之一。

(四)伸缩缝的防水

根据经验,以前修建的桥,伸缩缝下面的梁端和帽梁受水损害是最严重。因为伸缩缝的形式及安装质量问题,该部位最容易造成毁坏。除了毛勒缝、仿毛勒缝之外,伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝,采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝,就能成功地解决伸缩缝漏水的问题。

(五)桥面雨水孔与水落管的常见问题

主要表现在:收水口高出水泥混凝土表面,而且周围混凝土不密实,造成管周围漏水;收水口小,不能及时将水泄走;收水口标高高于周围标高,造成积水;出水管过短,发生尿檐现象。桥面雨水孔与水落管的设置是非常严格的,但是无论设计还是施工,都容易被忽略,从而导致收水口周围以及边梁外侧混凝土的破坏。

(六)梁端和帽梁的防水梁端和帽梁的漏水

主要是由于伸缩缝很难保证完全不漏水,而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重,所以对梁端和帽梁顶部也要进行防水处理。

二、混凝土表面的处理

(一)桥面的处理

如果用振捣棒浇筑的桥面,可能出现较多的肋纹,而且工人踩踏和施工机具也可形成脚印和坑槽;用抹光机找平时,混凝土表面就会出现一层厚厚的浮浆,影响桥面与防水层的粘结。为避免这些缺点,可在养生时用刷子或小喷砂机进行拉毛处理。在用养护剂养生时,必须清除这层养护膜,以防止对层间粘结力产生影响。在采用加入添加剂的低水灰比混凝土时,如果进行过度磨光,会使混凝土表面致密不透水,也会影响粘结。混凝土的湿度会对各种防水层产生很坏的影响,在室外,测湿度是很困难的,通常可通过观察和触摸来判断。但混凝土深部的温度太大也可能在将来引起不良影响,必要时,还是要进行温度测量。

(二)维修桥面的处理

在清除原有的面层和防水层时,不论使用整平机还是气动切削机都很可能造成混凝土桥面铺装层的破坏。金刚钻头切削机都很可能造成混凝土桥面铺装层的破坏。金刚钻头切削机还有可能割断钢筋,因此,在施工前最好是先提取钻心,以确定面层厚度,控制清除到防水层时暂停,以下部分的清理应仔细用手动和气动工具进行。溶剂的办法通常不要用,采用机械方法需要十分小心,混凝土应尽量和原桥面材料性能相接近。

三、防水层在设计施工中应注意的问题

在现场铺设时,要注意以下几方面的问题:

1.保证做好与桥面泄水管衔接的设计。水到了防水层就会流动,这样在护栏、伸缩缝或立柱附近形成积水,在车辆作用下会形成水压,对桥面的面层形成不利影响,并造成此处的防水层毁伤。另外,水的冻胀作用会使桥面隆起,加速桥面面层的破坏,所以,在设计桥面泄水管时,在保证其具有一定横向坡度外,还需注意其与桥面防水层的连接,以使防水层间水可通过泄水管流出,防止层间积水。

2.无论在施工的哪个阶段,都要制定严格的操作规程,都应让操作人员清楚具体施工工艺及步骤,要防止施工车辆和人员造成的破坏。

3.防水层的铺设应从低处开始向上铺,尽可能避免水渗入搭接缝中。

4.加强现场监理的重要性。铺设防水层是一件很细致的工作,需要在好天气下进行,又要赶工期,有时不当之处是在夜间工作造成的。如果冬天施工时,在冷天时可塑性很差,因有些材料具有硬脆性,要严格控制施工温度。桥面上不允许有砂石和杂物,它们将影响层间粘结并有可能刺穿防水层。另外,防水层铺完后,要留下人来进行认真修整和清理。

5.相应的检验项目及其频率和试验应明确规定。检验项目及其频率和试验主要包括:防水层的整体性和厚度检验、粘度试验、表面温度和沥青温度测定。只有对桥面防水层铺设的设计、施工、养护等方面都进行仔细的考虑和严格的控制,才能更大限度地提高桥面铺装层的使用性能和综合效益。

参考文献

[1]Dave Mulligan.Protecting Hong Kong’s bridges[C].INTERNATIONAL CONSTRUCTION.ASIA,1997,(72).

[2]Hagenbuch JJ.Protection for Concrete Bridge Decks by Membrane Waterroofing.Highway Research Record,1968.

第11篇

论文摘要:文章叙述了桥梁病害的成因、桥梁加固的流程以及几种加固增强技术,即裂缝修补技术和加固增强技术。

一、桥梁病害成因

桥梁结构应具有足够的强度,以承受作用于其上的重力和附加力;结构各部必须具有足够的刚度,以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形;结构各部尺寸必须具有适当大小,以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲,丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性,致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害,其具体原因如下:

1.原设计荷载偏低,交通发展后车辆荷载增大,桥梁因承载能力不足而产生病害。

2.结构设计中存在缺陷,如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理。

3.桥梁施工质量差,未按设计要求和施工规程实施。

4.不重视桥梁后期养护工作,没有及时消除己产生的病害。

5.洪水等自然灾害使桥梁产生损坏。

6.地质条件差,如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。

二、桥梁加固的一般流程

在桥梁结构发生病害后,需要采取措施进行加固维修或者更换。桥梁加固工程一般应遵循以下工作程序:

结构可靠性鉴定—加固方案确定—加固设计—施丁组织设计—施工—验收。

结构可靠性鉴定,主要是对病害结构的病情诊断。加固方案好比处方,加固设计是现行规范及有关标准对加固方案的深化过程。加固施工是对被加固结构按加固设计进行加固的施工过程,对于大型结构加固,为确保质量和安全,施工前应编制施工组织设计。

三、桥梁加固增强技术

桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强,下面介绍其特点及其适用的场合。

(一)裂缝修补技术

裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性,主要技术有:

1.表面处理法,在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝,要设法使用有伸缩性的材料。

2.注浆法,在裂缝中注入树脂或水泥类材料,以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂,多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用,可以增强裂缝部位的整体性,是一种防止裂缝继续发展的好办法。

3.充填法,这是一种适合于修补较宽裂缝的方法,具体做法是沿裂缝凿一条深槽,然后在槽内嵌补各种粘结材料,如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。

4.表面喷涂法,喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层,来封闭裂缝的修补方法。喷浆前,需要把结构表面的剥离部分除去,再用水冲洗清洁,并在开始喷浆之前把基层湿润,然后再开始喷浆。

5.粘结钢板封闭法,当钢筋硂构件产生主拉应力裂缝时,可对裂缝先进行处理之后,再在裂缝处粘结钢板,并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。

(二)桥梁加固增强技术

本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明。

梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。

加大截面加固法采用增大构件的截面面积,根据荷载大小和净空条件不同,可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。

外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部,以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合,必须保证粘和剂的质量

外部预应力加固法指运用预应力原理,在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力,可以抵消部分自重应力,起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。

改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩,把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁,以减小梁内控制截面峰值弯矩,提高承载能力的一种加固方法。

增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定,并具有足够承载能力的情况下,可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁,这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原梁中所受荷载得以减少,加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时,兼有拓宽的作用。此法适用于梁体结构基础完好,而承载能力不能满足要求的场合。

(三)桥梁结构加固新技术——锚喷

随着施喷机具的发展以及速凝剂的采用,人们把喷射硂与锚杆、钢筋网等配合起来使用,促进了锚喷技术的完善。实践证明,锚喷技术完全可以应用于桥梁上部结构的加固增强。

喷射硅的性能喷射硅在工艺材料及结构等方面与普通现浇硅相比有许多优点。施工中需加入速凝剂,因而又具有快凝、早期强度高的特点;锚喷技术不用或只用侧向模板,其运输、浇注、捣固合并为一道工序、设备简单、占地面积小、施工机械化程度高、速度快、效率高、节省劳动力;可设计性强,即按照加固整治的实际需要可在拱腹下施喷形成各种结构类型;不中断交通。

参考文献

[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科学技术出版社,1987.

第12篇

桥梁伸缩缝问题现在仍处于探索中,它对公路车道的平整度影响较大。为了改善路面与桥面相接处的平整度,一方面应加大桥梁的联孔长度以减少伸缩缝数量,另一方面要不断改进伸缩缝形式、材料以及设计和施工质量。目前,伸缩缝问题的研究、探讨及改进已引起国内外桥梁专家学者的关注,本文拟就伸缩缝问题作如下简述。

关键词:桥梁、伸缩缝、设计、因素、施工

中图分类号:U445 文献标识码:A

伸缩缝是桥梁行车道最薄弱的部位,因易损坏而经常需要维修更换。桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结。桥梁伸缩缝装置是桥梁构造的一部分,如果设计不当、安装质量低劣、缺乏科学的和及时的养护,会在桥梁伸缩缝处引起跳车。桥头伸缩缝处跳车的问题是目前国内公路较常见的道路病害,随着我国公路的发展这个问题表现越来越突出。

1 影响伸缩量的基本因素

1.1 温度变化

温度变化是影响伸缩量的主要因素。由于我国幅员辽阔,温度悬殊、变差幅度各地不一,兹推荐下列数据供设计参考使用。

由于温度使桥梁内部温度分布不均匀会引起大跨径桥梁端部产生角变位,一般跨径比值较小,可不予考虑:大跨径桥梁,设计时应予考虑。

1.2 混凝土的徐变和收缩

钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥需考虑其徐变及收缩。徐变量按梁在预应力作用下的弹性形变乘以系数c=2求得。收缩量以温度下降20℃来换算。应当考虑安装时混凝土的徐变和收缩已完成的部分,为此应将全部徐变和收缩量乘以折减系数 。下列 值供设计时参考。

徐变的龄期是以施加预应力后的时间计算,收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算,设置收缩装置后施加的预应力需另加。

1.3 各种荷重所引起的桥梁挠度

活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位,而使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高,且伴有振动的情况,应格外注意。

由于加宽桥面而要设置纵向伸缩装置时,由于跨中挠度较大,还应注意在振动时变位随时间变化的相位差。

1.4 地震影响使构造物发生变位

地震对伸缩装置的变位影响比较复杂,目前还难以把握,搬日伸缩装置时一般不予考虑;但如有可靠资料能算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时,在设计时给以毓当然更好。

1.5 纵坡对变位的影响

纵坡较大的桥,通常施工时把活动支座作成水平的,因而在支座位移时在路面产生了一个垂直差( d ) ,其值为水平应乘以纵坡( tgo ) ,在变位较小的情况下可不予考虑,但对组合钢桥变位大且纵坡也大的情况下,设计伸缩装置的形式就应认真对待。

2 伸缩装置设计的方法

(1)小跨径的中小桥(如 20m 以内的)宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座,让墩台的弹性变形和台后的土抗力来抵抗温度应力(因变形长度在 l 0m以内伸缩量一般在 5mm以内)。也可以在路面及桥面铺装摊铺完了,再沿原缝开一条宽玩深 2cm深3-5cm的假缝,内填以沥青麻絮或其他可塑性材科以防面龟裂。

(2)中、小桥宜采用 w 型伸缩装置,它具有以下一些优点:1、缩体与铁件联接可不用胶水,而利用橡胶本身的预压密缝防水;2、构件尺寸小,相应材米杆目量省,施工方便,造价低。 3、温度伸缩变形发挥像胶弹性材料性能。在外荷作用下则姗利用拱形结构的优势。(3)从实践和有关资料来看,不论 w 型、 v 型、空心板型的翻交体都可使用。毛病不在胶体本身,而是在整个伸缩装置黝的酬~是否合理。西德毛勒公司的伸缩装置、近几年应用较多的珊伸缩装置设计比较合理,在行车时官具有较高喇度在温度变化时又变形灵活。

(4)从目前已经施工的伸缩装置半看,板式伸缩装置的平鲜瀚,其原因是胶体内不仅加人了足够数量的钢板以增加彝体卿度,而且又有足够数量的铆钉使伸缩体同桥梁变形钵麟比辫固,不至于象原来空心板橡胶伸缩缝那样易于淞。耐改善了施工工艺,律意到苹丁时的安装温度,其定位值 A 易于控制。经实桥施工 2 年来的考验效果良好。其缺礁躁形似欠灵活。据有羊加 l 介绍每延米须施加 25t 的压力方能达到其设计缩短值,而月价格比较贵。

3 施工工艺控制措施

(1)在伸缩缝施工前,上报详细的施工组织设计方案,要求精心组织、统筹安排,严格按照施已见范进行控制。

(2)成立专业施工操作组,包括切缝组、开槽组、安装组、混凝土浇筑组,明确任务,做到职责分明。

(3)驻地监理对切缝、开槽、型钢安装、浇洲昆凝土等各道工序的施工均应进行认真的检查,验收合枪后方可进人下一道工序,同时对型钢安装、浇筑混凝土等重要工序均要全过程旁站。

(4)做好施工前准备工作,包括熟悉图纸、安装操作规程,并进行施工操作规程培训;对伸缩缝的位置编号进行检查,对伸缩缝进行顺直度、平整度扭向及间距川亏检查验收工作;机械设备配备齐全,小型机具应全部到位,尤其是发动机,必须检查其完好率,同时确保有一台作为备用,保证施工顺利进行;合理选择拌和站及混凝土的运输,混凝土采用 C50 钢纤维高强度混凝土,长距离运输容易出现离析,应尽量保证拌和站的位置使运输距离最短;配备彩条布、土工布、钢板或帆布,以防止路面污染;做好施工警示标志,加强交通管制,确保施工质量。

(5)切缝:要求在切割伸缩缝之前必须对沥青油面平整度进行检测,根据实际平整度晴况考虑是否适当扩大切割面的宽度(要求-边最多比困卜夏求加宽犯叨力,如果加宽切割后路面平整度仍达不到伸缩缝安装要求,要对对路面进行返工处理,再进行伸缩缝施工,以避免因沥青面层不平整而影响伸缩缝的施工质量。如果平整度没问题,就根据施工图纸要求确定开槽宽度,准确放样,打上线用切割机割缝,锯缝线以外的沥青混凝土路面,就以贴胶带纸或加盖塑料布进行保护,以防止锯缝时产生的石粉污染路面。

(6)开槽。用风镐开槽,开槽深度不小于 12cm ,伸缩缝开槽后应将槽内所有杂物清除干净,同时应在旁边放好彩条布或钢板,将开槽产生的杂物统一放在彩条布或钢板上;如发现梁与梁之间间隙不符合要求(即大于或小于规定范围),应采取以下措施加以处理;

(a)伸缩缝宽度钢梁两端为 scm ,钢筋硅梁间为 Icm 实有缝宽小于上述规定得应凿宽到上述宽度。

(b)实有梁间缝隙超过第一项规定时,再保证缝宽的前提下,应尽可能用硅补实且设直径 16MM 螺纹悬臂加强筋,其水平长度为锯缝间宽度之半减 6CM ,两端均带直角钩,间距 20CM ,每侧悬臂钢筋用 3 根直径为 8MM 横向钢筋相连,直径为 16MM 螺纹钢筋顶面在伸缩缝型钢底以下 2CM

(c)应理顺、理直槽内的预埋筋及锚固筋,对预埋筋应进行除锈处理,同时如果检查发现原来梁板预埋钢筋不足,应及时补打数量足够的膨胀螺栓,以确保型钢的安装质量;开槽后应禁止车辆通行,禁止施工人员及其它人员在槽两侧边缘跺踏,影响硅施平质量。桥梁伸缩缝跳车不但在我国的公路存在,而且在是国外也尚未解决的问题,为了消除台阶,防止跳车,保持良好的路况,有关部门及施平单位采用了许多行之有效的措施与办法,很大程度丰减少了桥梁伸缩缝处跳车病害。其中桥梁伸缩缝的安装施工是公路桥梁建设中一项极为重要的施工项目,安装质量的好坏直接影响到行车的平稳性和舒适性、桥梁的服务质量及使用年限。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)

[2]田永复.《怎么编写施工组织设计》. 北京:建筑工业出版社,1999