咨詢工程師:鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工
來源:發布時間:2008-12-15
摘要:介紹橫瀝大橋鋼纖維混凝土橋面鋪裝概況及具體施工過程。
關鍵詞:橫瀝大橋;鋼纖維砼橋面鋪裝;概況;施工
1、前言
隨著我國西部的大開發,溝通東部與西部的交通走廊必須暢通,這樣,廣東省所處的中部地區的交通建設,必將大規模的發展,所以該省的高等級公路建設也將迎來一個快速發展的時期,隨著中西部地區的開放與發展,經濟的增長,公路運輸大型集裝箱載重車的日益增多。這樣,就對高等級公路的橋面鋪裝的抗裂、耐磨性、韌性等指標提出更高的要求,延長橋面鋪裝的修補周期。目前,從高速公路相對發達的地區的經驗來看,越來越多的鋼纖維混凝土被用于橋面鋪裝。
2、概況
綱纖維增強鋼筋網混凝土是由鋼筋、鋼纖混凝土復合而成的高性能混凝土材料,簡稱為SFRC,具有比鋼筋混凝土更為優良的抗拉性能、抗裂度、韌性和承載力。七十年代以來,國內外都在積極研究開發,并在公路、機場、橋梁、建筑等工程領域得到廣泛的應用。從國內現有公路來看,瀝青混凝土橋面往往最先破壞,維修最頻。實踐證明,鋼纖維增強鋼筋混凝土將大大提高橋面的抗裂度、耐磨耐久性,延長橋梁的使用壽命,減少維修次數,而其造價并不比瀝青混凝土橋面高。因此,從長遠來看,鋼纖維增強鋼筋混凝土橋面鋪裝有著良好的經濟效益。京珠高速公路廣珠段工程中,橋面鋪裝采用了鋼纖維增強鋼筋混凝土(SFRC),筆者有幸參加了其中的橫瀝特大橋的現場施工監理工作,親歷了鋼纖維施工的前前后后,對SFRC施工已有了詳細的了解,現將其施工設計、施工工藝等作詳細的介紹,以供我省同行共同探討。橫瀝特大橋為大跨徑連續剛構橋,引橋為預應利50米和30米T梁,全長2862米。采用雙幅分離式結構,雙向6車道,每幅橋面凈寬為14.75米,設計橋面鋪裝厚度為8厘米,鋼纖維增強混凝土面積為42214.5平方米,為確保橋面鋪裝的施工質量,業主、總監辦在SFRC的施工過程中,就其配合比設計、投料、攪拌工藝、保證平整度工藝、刻槽等方面,作了研究和試驗。
3、SFRC的設計
設計文件規定橋面鋪裝的控制標準內,抗折強度為5Mpa,抗壓強度大于35Mpa,借鑒廣東省其他項目鋼纖維增強鋼筋混凝土橋面鋪裝的經驗,業主、總監辦、施工單位做了以下幾方面的工作:
3.1.材料
3.1.1.鋼纖維
選用重慶凌豪工貿有限公司生產的30毫米的強抗構鋼扭曲型鋼纖維LHF32類型,通過施工實踐表明,該類型鋼纖維剛度略大一些(現場判別,用手折90°,反復5~6次才斷裂),散落性好,利于施工,攪拌時較均勻。水泥:選用粵秀牌525普通硅酸鹽水泥。
3.1.2.粗集料
粗集料粒徑以纖維長度的一半為宜,采用10~20mm石料,針片狀顆粒含量不大于7%,含泥量不大于0.2%.
3.1.3.細集料
選用優質中砂,砂的細度模數2.3~2.8,含泥量不大于0.5%.水:自來水或干凈的河水。
3.1.4.外加劑
為了提高混凝土的和易性,提高密實度和早期強度,采用湛家江產的FDN-2H減水劑。
3.2.SFRC的配合比設計
3.2.1.橋面鋪裝層,綱纖維混凝土配合比設計,應滿足設計要求的抗壓強度,抗折強度和施工和易性,按照《鋼纖維混凝土試驗方法》進行試配,并考慮以下原則:
。1)鋼纖維體積率:Vf=1.0%
。2)砂率:較普通混凝土有所增大,本工程取值為46%,也可按以下公式估算:Sfr=Scr+10Vf,式中:SFR為SFRC的砂率(%),Scr為普通混凝土的砂率,Vf為鋼纖維的體積。
。3)水灰比:W/C=0.43,一般為0.40~0.45范圍。
。4)用水量:用水量是決定施工和易性的關鍵,在考慮鋼纖維混凝土和易性時,不能象普通混凝土一樣,只考慮坍落度,因為鋼纖維混凝土在振搗前后工作性能相差很大,應以維勃指數VC(秒)來評價其工作性能。
(5)水泥用量:在鋼纖維混凝土中,水泥用量要比普通混凝土大采用每立方米混凝土水泥用量大于400kg.
4、SFRC施工工藝
4.1.澆注前準備
在橋面現澆層施工時,同步預埋豎向剪力筋η(形狀)間距σ×σ厘米分布,直徑φPm插入砼。再對橋面調平層進行地毯式清鑿,沖洗干凈,全幅澆筑的接縫設在車道企劃線上,避開輪壓密集區域,橋面鋪裝鋼筋網規格為φ10mm,間距為15×15cm,為保證鋼筋網安裝位置的準確,砼施工時不沉底,采用焊接撐筋代替墊塊固定鋼筋網,而且每平方米不少于6個點,用角鋼縱向沿車道分劃線和內外側路緣帶分成五幅澆筑帶,并測好標高,放好樣。
4.2.鋼纖維投料及拌和為了使鋼纖維在混凝土中分布均勻,施工中不潔團塊,必須掌握方法,這是有別于普通混凝土的關鍵,也是保證施工質量的重要的環節,經反復實踐認為:
、僖瞬捎脧娭剖綌嚢铏C,以采用先干拌,后濕拌的方法為宜。
、谕斗彭樞颍核槭V纖維干拌→砂→水泥干拌1 mm,再加水和減水劑水溶液濕拌1.5mm左右為宜。
③鋼纖維在使用前開袋抖散開,切不可成堆倒入,并用手折5-6次成90°角,不斷裂判斷質量。
、車栏窨刂瓢韬蜁r間,攪拌好的SFRC應該是鋼纖維均勻分散在整個混凝土拌和物中,無粘團集結現象。
4.3.澆注
4.3.1.運輸
現場施工采取兩個工作面,從兩橋頭向中間推進,右橋頭設一攪拌站,用農用車運輸。左橋頭工作面離攪拌站距離有5公里長,使用拌和車運輸,現場坍落度控制為6—9cm.
4.3.2.攤鋪
將混凝土倒在指定位置,用鐵鏟將混凝土大致鋪平,攤鋪高于設計標高2—3cm,嚴禁拋擲和摟耙,防止混凝土離析,在攤鋪過程中,發現有SFRC結團現象,須及時用人工撕開,抖散或剔除,拌和料從卸出到澆注不宜超過40分鐘。
4.3.3.搗實
每幅沿模板四周用插入式振搗器振實,然后大面積混凝土先用插入式振搗器跳躍式振搗一下,再用平板式振搗器振實,用鋼滾自振動梁,依次滾壓,振搗著平,尤其要將豎起和外露的鋼纖維及石子壓下去,然后用4—6米直尺縱橫刮平。
4.3.4.抹面
待混凝土表面無泌水時,用圓盤式抹光機抹面,經抹平修整的表面不得裸露鋼纖維或留有浮漿,轉角或小面積地方可用抹子收漿。為確保橋面鋪裝平整度,收漿時,須用3米直尺檢驗,檢驗放尺應連續,前后兩尺間應重疊一半,要求3米直尺平整度差小于3mm,發現有超過規范要求的地方,立即采用補救措施。
4.4.切縫
橋面鋪裝由于縱向分幅施工,不設縱向施工縫,橫向在每個墩頂部設一道橫向假縫,其它以15-20米間距設橫向假縫,并與防撞欄的假縫對齊,縫寬3-5mm,縫深2.5cm,切縫時間根據氣溫和SFRC強度確定,一般強度控制在混凝土強度為8Mpa-15Mpa之間,切縫完成后用聚氨脂焦油灌縫。
4.5.抗滑處理
由于普通混凝土橋面施工常用的壓紋法、抗紋法難以達到高速公路抗滑構造深度要求,易將鋼纖維帶出,并在壓紋、抗紋過程中,容易擾動表面混凝土漿,降低強度。在以后的行車過程中,很快磨光,達不到抗滑要求。故強調橋面必須采用鋸槽法施工,具體做法是在鋼纖維混凝土初硬后(強度為8Mpa-15Mpa),用刻槽機橫向刻槽,槽距25mm,槽寬3mm,槽深3mm,外觀很漂亮。
4.6.保養、養護
由于鋼纖維混凝土早期強度較高,故應加強早期濕潤養護。使用養護劑或覆蓋草袋澆水養生,養生至少七天后方可通行車輛。
5、施工質量
為了確保施工質量,在大面積開工之前,施工單位先做試驗段,取得經驗后再全面鋪開,如刻槽法代替壓紋和抗紋法。養護時全面使用養護劑代替草袋覆蓋。在施工過程中重點控制鋼纖維混凝土拌和質量,鋼纖維的投入與振搗三大環節,嚴格控制橋面鋪裝的平整度,高程,橫坡,刻槽深度,整齊等技術指標。確保鋼纖維混凝土施工質量。由于措施得力,各項技術指標優良。
6、結 語
6.1.橋面施工是整個橋梁建設中的重要環節。由于橋面厚度較薄,只有8cm,對其抗磨、抗壓性能及其與調平層之間的粘結能力有較高的要求。橋面施工要求對調平層進行地毯式清鑿,清鑿完后,必須用水把它沖洗干凈,以增強橋面混凝土與調平層混凝土之間的粘結力,而另外在調平層施工時設置環型預埋鋼筋,即可起到架立橋面層鋼筋作用,又能提高混凝土層間的抗剪能力。
6.2.通過本橋實例和大量應用實例表明,鋼纖維增強鋼筋混凝土橋面鋪裝比普通混凝土抗拉、抗剪等力學性能有較大幅度提高,其中抗折強度提高了30%—40%,抗疲勞強度提高50%—80%,抗裂強度提高10%—20%,抗沖擊韌性提高2—4倍,對后期營運、養護有利。
6.3.只要有一套科學的施工方法,并認真操作,鋼纖維混凝土橋面的平整度完全可以達到較高水平,大大提高行車舒適性。
6.4.隨著我國高等級公路建設的發展,鋼纖維混凝土必將越來越多地應用到橋面鋪裝中。