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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, 不斷提升施工技術水平, 規范施工工藝, 以此為我國公路橋梁事業的發展貢獻更多力量。
關鍵詞：橋梁加固; 鋼纖維混凝土; 配合比設計;
引言
改革開放以來, 我國交通建設行業發展迅速, 交通量日益增加。在國民經濟高速發展的今天, 公路交通設施建設已無法滿足當前社會經濟發展需求, 存在嚴重滯后性。當前大量早期修筑的橋梁工程, 因設計問題、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, 還極易引發安全事故。為此, 必須根據當前橋梁工程建設實際情況, 充分選用先進的技術及材料, 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, 還能增強橋面質量, 防止出現大量病害問題, 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計
1.1 材料選擇
混凝土:根據工程實際情況, 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號普通硅酸鹽水泥為準, 7.2MPa為其抗折強度, 每立方米密度為3.1g。
粗骨料:作為混凝土材料的主要構成成分, 粗骨料對混凝土強度影響較大。在相應條件下, 粗骨料最大粒徑的增加, 極易出現微裂縫, 進而降低鋼纖維混凝土強度。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。
細骨料:根據工程所需, 以天然砂、機制砂為準。于鋼纖維混凝土而言, 摻加適量砂粉于材料內, 可對其工作性能加以改善。一般需在15%控制其含粉率, 中砂的細度模數則可控制在2.4到3之間, 本工程以2.5作為其細度模數。
鋼纖維:根據制造工藝劃分, 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, 剪切鋼纖維增強效果最佳, 標準養護28d可提升抗彎強度44%, 提升剪切強度60%, 提升劈拉強度31%, 同樣可提升抗壓強度。相比剪切鋼纖維, 熔抽鋼纖維增強效果不佳, 而平直圓纖維和基材之間具有較小粘結性能, 進而無法充分反映其增強效果, 因此可選用剪切型鋼纖維。根據施工要求, 需在0.4~0.7mm之間控制鋼纖維直徑, 以60作為長徑比。鋼纖維摻量的多少對混凝土力學強度起決定作用。在不斷增加鋼纖維摻加量的同時, 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�？稍诨炷馏w積的1~2%之間控制纖維摻量。
1.2 配合比試驗
根據設計要求, 規定在40MPa左右控制混凝土設計強度, 在6.4MPa以上控制抗折強度。因95%為試驗保證率, 以1.64作為保證率系數, 0.15為偏差系數, 為此可得出其抗折強度為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, 其具有較為密實的體積, 在向攪拌機內投放前, 應通過專門設備予以分散, 避免成團情況下用于施工, 對施工質量造成嚴重影響。鋼纖維摻加到拌合料時, 應具有良好均勻性, 只有這樣才能提高其增強效果。要求嚴格按照設計配合比, 準確配置所有材料用量, 通過強制式攪拌機按照“干拌—濕拌”的順序進行施工。為防止出現超載問題, 需在攪拌機額定攪拌量80%以內控制一次攪拌量。
表1 鋼纖維類型對混凝土強度的影響
2.2 拌和施工
以干拌法上料, 對鋼纖維質量進行詳細檢查, 一般在1~2min控制干拌時間, 如存在成團問題, 需在轉盤投料過程中, 進行鋼纖維分散程度地適當調整, 并多次進行鋼纖維投放, 避免成團問題產生, 隨后進行投料時間、方法的準確確定。干拌施工后需通過摻水方法進行濕拌施工, 以2.5min作為攪拌施工。同時混凝土坍落度加以嚴控, 提高鋼纖維混凝土拌和均勻度。
2.3 運輸施工
因鋼纖維混凝土坍落度不高, 往往選取自卸汽車進行運輸, 不得選取混凝土攪拌車, 施工過程中必須確定運輸時間。要求在30min以內控制拌合料“卸料—澆筑”時間, 運輸環節應盡可能防止材料離析問題。
2.4 攤鋪及振搗壓實
澆筑鋼纖維混凝土時, 應盡可能避免產生澆筑接頭。為保證鋼纖維混凝土連續性, 倒料時需每次都需重疊1~20cm。在橋梁伸縮縫間為一個連續施工段, 該部位的鋼纖維混凝土澆筑時也應具有連續性。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, 因此澆筑環節嚴禁將水添加到拌和料。
(1) 攤鋪。材料向施工場地運送后, 卸料時嚴禁損壞鋼筋網, 盡可能不在相同位置大量堆積, 避免對攤鋪的均勻性、平整度造成嚴重影響。通過人工方式拌和混凝土, 并做好粗平作業。在橋面布料時應保證其均勻性。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, 避免出現混合料離析問題。
(2) 振搗壓實。與普通水泥混凝土相比, 鋼纖維混凝土振搗時間更長, 但必須合理控制振搗時間, 防止過振, 出現鋼纖維下沉問題。為保證上下結構層鋼纖維均勻分布, 可選取功率相對較大的平板振動器施工。施工時需及時處理混凝土堆積或漏料區域, 如出現結團現象, 需及時分撒鋼纖維, 并向混凝土內均勻灑布。如鋼纖維等材料凸出, 則可通過滾筒碾壓、整平, 保證其壓實密度符合設計要求。
(3) 刮板整平表面。完成上述作業后, 可通過刮板進行精平施工, 要求在混凝土及時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, 無需縱向施工縫設置。要求每個20m橫向設縫, 且對齊防撞欄夾縫, 3~5mm為縫寬, 2.5cm為縫深。根據施工當天溫度及混凝土強度進行切縫時間的準確確定, 一般在8到15MPa以內控制強度。完成切縫作業后, 需及時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、拉槽施工方式進行橋梁抗滑處理, 不僅無法滿足抗滑結構深度規定, 還會將鋼纖維帶出, 為此應根據施工要求, 選取刻槽法作業。當鋼纖維混凝土強度范圍在8~15MPa之間時, 即可橫向選取刻槽機施工, 要求在25mm控制槽距, 3mm控制槽寬與槽深。
2.7 養護施工
因此類橋面厚度小、面積較大, 且水泥使用量多, 將導致干縮裂縫大量出現, 為避免表面干縮裂縫對其美觀性、使用功能造成嚴重影響, 必須做好初期養護工作。澆筑完鋼纖維混凝土, 待其初凝后, 需及時進行擋風遮陽設施設置, 并做好交通封閉工作。要求加大養護力度, 合理控制混凝土強度, 防止出現干縮裂縫。終凝后, 必須在14天以上控制灑水養生, 也可覆蓋塑料薄膜。
3 結束語
綜上所述, 目前, 我國交通建設正處于全面發展階段, 橋梁是公路建設的主要構成部分, 隨著國民經濟的不斷發展, 其建設規模越來越大。但上世紀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, 提高橋梁施工質量, 是推動我國橋梁建設事業持續、健康發展的重要保障。
參考文獻
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