超高性能混凝土在钢桥桥面铺装中的应用探析

发表时间:2021/4/28   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:刘娟锋
[导读] 摘要:超高性能混凝在钢桥的桥面设计中有重要的作用,本身有比较高的强度和优异性,在实施阶段需要重点分析超高性能混凝土的施工配合比情况,将其应用到桥面铺装施工过程中。
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        摘要:超高性能混凝在钢桥的桥面设计中有重要的作用,本身有比较高的强度和优异性,在实施阶段需要重点分析超高性能混凝土的施工配合比情况,将其应用到桥面铺装施工过程中。依据超高性能混凝土的检测要求,通过对其进行钻芯取样,结合室内的测试结果,探究切实可行的超高性能混凝土施工举措。在本次研究中重点分析超高性能混凝土的配合比,通过配合比研究如何将其应用到桥面铺装上进行探析。
        关键词:超高性能混凝土;桥面铺装;施工工艺
        超高性能混凝土是当前应用广泛的一种新型超高性能的水泥符合材料,和传统的材料对比,其最大的特点是抗压强度比较高,超过150MPa,是传统混凝土的3倍。超高性能混凝土本身有比较高的强度和抗弯性能,因为其组成材料颗粒级配均达到最优的水泥复合材料配比。在当前的钢桥面施工过程中,如何合理的应用到桥面铺装中,成为研究和关注的重点,要求施工人员掌握超高性能混凝土的性能和特点,将其应用到钢桥桥面铺装中去,提高钢桥面铺装的使用寿命。
        1.超高性能混凝土应用特点
        当前钢桥工程建设是交通发展过程中基础设施建设的重点和关键,在实施阶段需要进行材料的优化选择。正交异性钢桥面有构件质量轻以及运输和架设方便的特点,在实施阶段成为大跨径桥梁建设的首选方式。针对当前钢桥施工的实际情况,在具体桥面铺装层铺设的时候采取的大部分是柔性铺装形式,例如当前应用广泛的高温浇筑式沥青混凝土和改性沥青混凝土以及环氧沥青混凝土等[1]。针对不同类型的施工情况,在实施阶段要对后期可能出现的病害进行基础性处理。桥面铺装层可能出现损坏的现象、钢桥面断裂等都会对行车安全造成严重的影响。由于正交异性的钢桥特点是刚度比较小,载重量比较大,会导致局部变形,在运营的过程中,钢桥结构处的应力状态不同,针对具体情况可进行局部应力的调整,避免出现裂缝[2]。由于桥面容易出现损坏的现象,因此解决钢桥桥面的铺装容易损坏的情况要合理的采用超高性能混凝土层,在上层进行铺筑之后,形成超高性能轻型组合桥面系。该体系的作用是提升了桥面的刚度,可降低钢桥面结构的应力和变性,积极的对面层受力情况进行改善,消除了钢桥面铺装层疲劳开裂现象。
        在钢桥的组合桥面体系中,为了能实现超高性能混凝土层和钢桥面板整体受力的一致性,在超高性能混凝土层和钢桥面板之间采取密布剪力键连接形式,可消除收缩应力。在超高性能混凝土设置钢筋网,其作用是防止砼收缩开裂的作用。但是如果出现不合理预设的现象,都会影响到超高性能混凝土的成型质量。超高性能混凝土的铺装如下:
 
        图一:新型超高性能混凝土钢桥面铺装
        疲劳破坏指的是钢桥面铺装主要的破坏形式,针对钢桥面铺装层的具体情况,要做好试验分析工作,包括:实桥试验、直环道试验和复合梁试验等,复合梁试验检测主要应用在评价钢桥面沥青混合料铺装体系中,通过合理的铺装设计之后,能提升应用优势[3]。
        2.桥面铺装超高性能混凝土的性能检测
        超高性能混凝土在具体的铺设阶段也要做好性能检测工作,根据工程的钻芯取样结果,结合室内试验检测的具体要求,确定超高性能混凝土的检测技术指标,在试验施工的过程中在距离第7天和28天进行钻芯取样,要测量不同试验路段的抗压强度。在具体检测过程中将工程钻芯取样结果和抗压强度进行对比,试验段 UHPC 的 7 d 抗压强度为 69 MPa,28 d 抗压强度为 101 MPa;室内试验 UHPC 的 7 d 抗压强度为为 77MPa,28 d 抗压强度为 112 MPa。在实际性能检测中要注意的是进行施工路段的检测,如果风力比较大,混凝土浇筑的时候表面风干起皮的情况比较严重,在实际的浇筑阶段需要多次喷水,因此可能会导致超高性能混凝土的实际水胶较大[4]。
        3.桥面超高性能混凝土的施工质量控制措施
        3.1明确超高性能混凝土对设备的要求
        在超高性能混凝土应用的过程中对胶凝材料的应用量比较大,在整个阶段对搅拌过程有一定的要求,在采用搅拌设备的时候,必须选择性能比较好的设备,纤维材料投入的时候注意过多的钢纤维容易出现堵塞的现象,在实际搅拌环节,必须严格的控制搅拌时间,一般是在150s左右即可[5]。
        3.2超高性能混凝土在桥梁施工运输中的应用
        根据超高性能混凝土的实际应用特点,在整个阶段可以采取罐车运输的方式,在混凝土出机后的2个小时,确保塌陷损失在15%以内,在运输的时候也要及时的进行搅拌,避免出现塌陷损失现象。
        3.3浇筑和振捣处理
        在实验室进行铺装的时候,要及时的做好测试工作,由于减水剂惨量比较高,缓凝成分比较多,加上超高性能混凝土具备粘聚性强的特点,施工比较困难,在施工阶段可能会出现窝工的情况,要求外加剂公司做好减水剂的调试工作,适当的应用减少缓凝成分。在浇筑和振捣的时候,可以采取泵车泵送,在浇筑前,保证周边模板的湿润性和密封性,避免在浇筑的时候超高性能混凝土流动性过大,出现流淌的现象,造成浪费。振捣处理也是重点,合理化的处理之后能避免桥面不平整,在实施阶段采用大型振捣梁设备,由于混凝土的粘聚性相对比较大,振捣梁移动也比较困难,针对有钢纤维的超高性混凝土,施工人员不能采取振捣棒进行振捣,容易对纤维的排列方向造成影响。
        3.4覆膜处理
        依据配合比的实际情况,在当前的铺装设计中要进行覆膜处理,在配合比设计的时候,不要在大风天气进行施工,容易出现水损失的现象。如果配合比不合理,胶凝材料用量多,导致混凝土表面张力比较大,容易造成施工表面风干和结皮等现象,因此建议在施工的过程中及时进行找平处理,建议施工20m及时已经施工完成的区域覆盖覆膜,进行养生。
        3.5开展后期养护
        在超高性能混凝土的实际应用中,后期养护处理也是重点,为了避免超高性能混凝土中出现水分流失的现象,要求工作人员对超高性能混凝土及时的养护处理,采取喷洒设备均匀的洒水。混凝土的洒水保湿时间不能小于2周,如果气温低于5℃,施工人员则需要开展保温处理,避免出现混凝土裂缝的现象。超高性能混凝土的配比设计中,加入大量的钢纤维,能避免出现裂缝现象。加上钢纤维的弹性模量比较高,自身结构硬度大,可能在施工中产生不利影响,容易产生扎手现象,必须及时的开展防护处理,确保工人的自身安全。
        结语
        超高性能混凝土在钢桥桥面的铺装应用中有重要的作用,在实际设计过程中要进行施工工艺的对比,依据试验阶段的钻芯取样情况,明确检测结果。依据当前检测的具体要求,提出超高性能混凝土施工管理措施,将其合理应用铺设中去,减少外界因素的影响。针对大跨度的桥梁施工,超高性能混凝土铺装层宜在公路二期恒载和铁路二期恒载之间进行施工。通过整个过程中的合理设计之后,能减少对桥面铺装质量的影响,保证整体施工的稳定性。
        参考文献:
        [1]高原,高全青,张发盛,王珏.沙漠地区超高性能混凝土钢桥面铺装研究和应用[J].公路,2020,65(10):140-144.
        [2]韩方玉,刘建忠,刘加平,万红燕,沙建芳,林玮,万赟,郑晓博.超高性能混凝土钢桥面铺装层收缩约束应力分析[J].硅酸盐学报,2020,48(11):1700-1705.
        [3]彭学理,王敏.超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用[J].世界桥梁,2020,48(02):77-81.
        [4]樊占东,刘元炜,姚冬冬,卢喆.超高性能混凝土在桥面铺装中的施工应用技术研究[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(03):92-94.
        [5]李志全.超高性能混凝土(UHPC)在钢桥面铺装的应用与分析[J].四川水泥,2019(01):73.
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