水泥粉煤灰輕質(zhì)材料在舊拱橋改造中的應(yīng)用

張海霞

（河南省平頂山中亞路橋建設(shè)工程有限公司，河南 平頂山 467000）

水泥粉煤灰輕質(zhì)材料在舊拱橋改造中的應(yīng)用

張海霞

（河南省平頂山中亞路橋建設(shè)工程有限公司，河南 平頂山 467000）

拱橋在豎向荷載作用下在支座處主要產(chǎn)生豎向壓力水平推力。水平推力的存在，使拱的彎距和變形相對梁橋要小，拱橋表現(xiàn)出耐壓的特性，能承受較大的自重荷載。因此，很多拱橋雖然經(jīng)過長期使用，但其基礎(chǔ)、墩臺、拱圈等主體結(jié)構(gòu)良好，一般沒有大的病害，主要損壞形式是橋面鋪裝開裂、滲水，拱土填料濕軟，產(chǎn)生“彈簧”。本文主要介紹水泥粉煤灰輕質(zhì)材料在舊拱橋改造中的應(yīng)用。

水泥粉煤灰；施工工藝；質(zhì)量控制

對于舊拱橋的改造一般有以下幾種情況：一是挖除拱上填料和路面結(jié)構(gòu)層，重新填筑；二是在舊橋上直接加鋪路面結(jié)構(gòu)層以調(diào)整高程。拱上填料一般為土或砂礫石等普通填料。結(jié)構(gòu)層一般為水泥、石灰或工業(yè)廢渣等無機結(jié)合料穩(wěn)定基層，但它們存在幾個明顯不足：（1）普通拱上填料和無機結(jié)合料基層壓實后表觀密度大，一般為1.9-2.0g/cm3，增大了橋梁的自重。（2）普通拱上填料抗?jié)B能力差。用土作拱上填料時，通過橋面下滲的水分不易排除，土含水量增大，橋梁自重增加；土體濕軟，降低承載能力，影響結(jié)構(gòu)層的強度，使路面更容易開裂破壞。用砂礫石等透水性材料時，對防水層要求較高，一旦防水層破壞，水分很容易下滲侵蝕拱橋下部結(jié)構(gòu)。（3）拱腹在填筑普通填料時，由于拱橋結(jié)構(gòu)的限制，壓路機無法行駛和碾壓。而基層壓實中采用的重型振動壓路機，在振壓過程中產(chǎn)生擊振力達40-50噸，對舊橋造成極大危害，嚴(yán)重的可能造成橋梁坍塌，用三輪壓路機又不易達到規(guī)定的壓實度。

鑒于以上幾個缺點，有必要選擇一種輕輕質(zhì)材料以減輕橋梁自重并兼作防水層，提高抗?jié)B能力。并且在施工中改變傳統(tǒng)的壓實方法，優(yōu)選密實設(shè)備，減小振動壓路機碾壓中對舊橋的損壞。我們在施工中通過大量的試驗證明：采用水泥粉煤灰輕質(zhì)混合料（水泥、粉煤灰、水按一定比例配制拌和而成）作為拱上填料和基層用料可以有效地解決上述幾個問題。

1 水泥粉煤灰的特點

1.1 水泥粉煤灰輕質(zhì)混合料無論用作路面基層或拱上填料，其強度均能滿足要求。通過試驗作成70.7mm×70.7mm× 70.7mm的立方體試塊，7天其抗壓強度達0.9—5.5Mpa，與無機結(jié)合料基層強度相當(dāng)。28天后期強度較前者要高，一般為2.0—7.0Mpa。

1.2 表觀密度小，能有效減輕橋梁自重。水泥粉煤灰輕質(zhì)料的表觀密度一般為1.40—1.60g/m3,較土或無機結(jié)合料穩(wěn)定材料（表觀密度為1.9—2.0g/cm3）輕20%左右，從而大大改善了橋梁的受力情況。

1.3 水泥粉煤灰輕質(zhì)混合料在用水量合適的情況下，有良好的和易性，且泌水性好，容易抹面，能取得終飾良好的效果。Ⅰ級及Ⅰ級以上的優(yōu)質(zhì)粉煤灰基本上能保證改善混凝土的泌水性，且容易抹面，取得終飾良好的效果。而Ⅱ級及Ⅱ級以下的粉煤灰，泌水性雖有所改善，但是仍可能出現(xiàn)不夠穩(wěn)定的現(xiàn)象。

1.4 若用低鈣粉煤灰取代部分水泥時，會延緩水泥的水化過程，推遲混合料的凝結(jié)時間。比基準(zhǔn)混土凝土推遲約1—3個小時，這是由于粉煤灰在形成過程中，其表面吸附了一定量的Na20及SO3，這些化合物延長了混凝土的凝結(jié)時間。這點在路面基層的施工過程中有非常重要的作用。

1.5 水泥粉煤灰輕質(zhì)混合料的坍落度損失比基準(zhǔn)混凝土明顯減少，這樣有利于熱天施工。

1.6 水泥在混凝土中的水化作用是放熱作用，加入一部分粉煤灰后，能使溫度降低，對混凝土升溫起緩解作用。

2 施工方法及質(zhì)量控制

2.1 施工工藝

同普通混凝土相比，輕質(zhì)混合料混凝土的施工工藝既具有共同性，又存在一定的特殊性。其對施工工藝的影響為：輕質(zhì)混合料性能變異性相對較大，并且在施工前需要預(yù)濕處理，拌合物在運輸過程中更容易發(fā)生離析等，所以對其施工控制和管理更加嚴(yán)格。正因為如此，為使實際應(yīng)用中混凝土和試配出的混凝土具有相同的材料組成和性能，保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定，必須注意輕質(zhì)混合料的施工管理和質(zhì)量控制。

2.1 .1 拌制。盡量采用強制式攪拌機，同時延長攪拌時間。輕質(zhì)混合料的攪拌時間一般不宜小于3min，以使混凝土攪拌均勻。預(yù)濕后的輕質(zhì)混合料表面水分對混凝土工作性有影響，因而為保證用水量和輕集料用量的準(zhǔn)確，在投料時最好保證輕集料表面干狀態(tài)。粉煤灰易于飛揚，儲存粉煤灰的場所一般都覆蓋且灑水防塵。但粉煤灰含水量不宜過大，否則會凝結(jié)成團。

2.1 .2 運輸。一般采用機動三輪車或小推車運輸，盡量縮短路線并防止顛簸，以防泌水和水份蒸發(fā)，特別是夏季高溫天氣，應(yīng)覆蓋運輸進行保水。

2.1 .3 澆筑。水泥粉煤灰輕質(zhì)混合料出機后應(yīng)在45—60min內(nèi)澆筑完，停留時間不宜過長。

2.1 .4 入模。不得直接從翻車入模，應(yīng)卸在潤濕的混凝土地面或鋼板上。

2.1 .5 振搗。按照混凝土振搗方法，用平板板振或振動棒振密實，振動器材適宜采用高頻低振幅振動器振動成型，應(yīng)嚴(yán)防過振造成離析。采用振動棒時應(yīng)，遵循原則應(yīng)是“振動時間短，振點間距短”振動完畢后，用木抹拍打或用抹光機抹平，在輕質(zhì)混合料表面不泌水時，可進行二次抹平。在基層施工中用滾杠碾平，保證平整度滿足要求。

2.1 .6 養(yǎng)生。必須加強養(yǎng)護，覆蓋養(yǎng)生，保持表面濕潤，養(yǎng)生期不少于7天。由于輕質(zhì)混合料后期強度較高，為防止溫度裂縫，可在達到一定強度時進行切縫。

2.2 質(zhì)量控制

現(xiàn)場取料制作70.7mm×70.7mm×70.7mm的砂漿試塊,在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生,進行7天強度試驗,并在已成型的路面上取芯做無側(cè)限抗壓強度試驗，和設(shè)計強度相比，以控制質(zhì)量。

2.2 .1 原材料要求：水泥可選用普通32.5級道路硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥；粉煤灰需符合國標(biāo)II級以上等級要求，燒失量不大于8%，三氧化硫含量不大于3%，細(xì)度45um方孔篩篩余不大于20%；水用拌制和養(yǎng)生用水，以飲用水為宜。水中不得含有油污、泥和其他雜質(zhì)。對水質(zhì)有疑問時，應(yīng)檢驗下列指標(biāo)，合格后方可使用。硫酸鹽含量（按SO42-計）小于0.0027mg/mm3；含鹽量不得超過0.005mg/mm3，PH值不得小于4。

2.2 .2 配料及拌和：粉類灰易于飛揚，粉煤灰場一般都灑水防塵，因此一般采用濕拌法，配料前先測定粉煤灰的含水量，含水量過大成塊狀時與水泥不易拌勻，可提前適當(dāng)晾曬。水泥與粉煤灰先拌，再加水拌和，加水量應(yīng)減去粉煤灰原來的含水量。拌和設(shè)備優(yōu)先選用強制式混凝土攪拌機，拌和時間3-5分鐘。

2.2 .3 運輸：一般采用機動三輪車或小推車運輸，運距運時不能過長，以防泌水和水分蒸發(fā)，特別是夏季高溫天氣，宜覆蓋運輸進行保水。

2.2 .4 壓實：按照混凝土振搗方法，用平板振動器或振動棒振密實，最后用木抹或抹光機抹平，在基層施工中應(yīng)用滾杠碾平，保證平整度滿足要求。

2.2 .5 養(yǎng)生：必須加強養(yǎng)護，覆蓋養(yǎng)生，保持表面濕潤，養(yǎng)生期不小于28天。由于混合料后期強度較高，為防止混度裂縫，可在達到一定強度時進行切縫。

2.2 .6 路面為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)時，鋪筑瀝青混凝土前需澆灑透層瀝青，以利于半剛性基層與油層的黏結(jié)。

2.2 .7 質(zhì)量控制：現(xiàn)場取料做成70.7mm×70.7mm×70.7mm試塊，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生，進行7天和28天抗壓強度試驗，并取芯作無側(cè)限抗壓強度試驗。強度標(biāo)準(zhǔn)參照水泥穩(wěn)定無機結(jié)合料基層強度標(biāo)準(zhǔn)。

3 經(jīng)濟性比較

采用這種材料水泥用量較大，但粉煤灰為工業(yè)廢渣，價格低廉，材料費用增加不多。并且所需設(shè)備簡單，施工方便，節(jié)約了機械費人工費，總體計算并不增加工程造價，因此在經(jīng)濟上也是可行的。

4 結(jié)語

綜上所述，輕質(zhì)混合料是一種具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火等優(yōu)良性能的新型建筑材料。由于輕集料的多孔性可以在一定程度上緩解混凝土內(nèi)部因水結(jié)冰造成的膨脹應(yīng)力，并可以從根本上消除堿集料反應(yīng)風(fēng)險，因此輕集料混凝土具有良好的抗凍性和抗大堿集料反應(yīng)性能。此外，隨著用工業(yè)廢渣、城市廢棄物等為主要原料生產(chǎn)輕質(zhì)混合料技術(shù)的日趨成熟，人們可以大量使用輕集料，從而減少對天然集料資源的消耗和保護環(huán)境。總之，它具有較好的社會和經(jīng)濟效益。

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1003-5168(2014)03-0052-02