頁巖陶粒混凝土在隨岳高速橋梁加固中的應(yīng)用

蔣方河

（湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430050）

頁巖陶粒混凝土在隨岳高速橋梁加固中的應(yīng)用

蔣方河

（湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430050）

本文以LC50陶粒混凝土在隨岳高速荷沙連接線漢北河大橋更換橋面鋪裝工程中的應(yīng)用為例，介紹頁巖陶粒混凝土原材料選擇、配合比設(shè)計及施工技術(shù)要點(diǎn)；通過漢北河大橋工程實踐，評價頁巖陶粒混凝土在舊橋改造加固中的應(yīng)用效果，并為頁巖陶粒混凝土的設(shè)計及研究應(yīng)用提供依據(jù)。

輕質(zhì)混凝土；減輕結(jié)構(gòu)恒載；強(qiáng)度高、抗震、抗壓耐磨；更換橋面鋪裝施工

1.頁巖陶粒混凝土應(yīng)用概述

20世紀(jì)80年代以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸?shù)男枨螅煌ńㄔO(shè)快速發(fā)展，新建了大量公路橋梁。目前，由于使用時間長、交通量迅速增長、嚴(yán)重超載等多種原因，橋面鋪裝層損壞較多，有的嚴(yán)重?fù)p壞，不能滿足目前的使用要求，對其正常運(yùn)行構(gòu)成了安全隱患，必須對現(xiàn)有橋面鋪裝拆除更換。橋面加固改造中減輕二期恒載顯得非常重要，由于橋梁使用時間長，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疲勞，如果能大幅減輕二期恒載，就能更加保證結(jié)構(gòu)安全。輕質(zhì)陶粒混凝土的應(yīng)用很好地解決這一難題。

圖1　

2.項目概況及加固方案

2.1加固工程概況

漢北河大橋位于隨岳高速公路湖北省中段天門市，它是荷沙連接線上的一座跨越人工河漢北河的橋梁，主橋上部結(jié)構(gòu)為55+80+55m三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室連續(xù)箱梁，主橋箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主橋橋墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。過度墩為雙柱式橋墩，主墩為花瓶式實體橋墩，主橋墩臺基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。橋臺為肋板式橋臺。

該橋于2009年底建成通車。2012年對該橋進(jìn)行了第4次健康監(jiān)測，監(jiān)測報告顯示，主橋邊跨箱梁現(xiàn)澆段外部底板存在較多的縱向裂縫，主跨箱梁內(nèi)部頂板存在一定數(shù)量的縱向裂縫和斜向裂縫，橋面鋪裝破壞嚴(yán)重，必須鑿出重新鋪裝。

2.2加固方案

首先進(jìn)行施工前測量，對原橋面鋪裝進(jìn)行定位測量；然后拆除原橋面鋪裝，橋面鋪裝層拆除應(yīng)按照對稱卸載原理進(jìn)行。先中跨、后邊跨的順序，從橋跨跨中開始，縱向?qū)ΨQ分層刨銑鑿除；再涂刷防水層：基層處理，基層表面不得有浮塵、污物、油脂、積水等達(dá)到清潔干燥。噴涂第一遍橋面專用防水涂料前應(yīng)適當(dāng)加稀釋劑，使其具有一定的滲透性。表干后噴涂第二遍橋面專用防水涂料，表面實干后再噴涂第三遍防水涂料，直到達(dá)到理想厚度。自然養(yǎng)護(hù)24小時，避免行人車輛通過，最后植筋并澆筑LC50陶粒混凝土。

3. LC50陶粒混凝土更換橋面鋪裝施工工藝

表1　

表2　

3.1施工工藝流程圖（圖1）

3.2施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1原材料選用：根據(jù)工程特點(diǎn)和設(shè)計要求選擇原材料

陶粒：900級高強(qiáng)頁巖陶粒，由頁巖為主要原料經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的一種人造輕集料。本產(chǎn)品質(zhì)量輕，同比石料輕1/3，強(qiáng)度高，同時具有熱穩(wěn)定性好、粘附性強(qiáng)、抗凍、抗?jié)B、吸音等特點(diǎn)。

表3　

膠凝材料：三峽牌普通硅酸鹽水泥P.052.5，由硅酸鹽水泥熟料、6%～15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠泥凝材料，色彩淺灰色、質(zhì)量穩(wěn)定，早期強(qiáng)度高，耐磨性、耐久性、和易性、外加劑適應(yīng)性、抗凍性、搞滲性、穩(wěn)定性等性能好，后期增進(jìn)率穩(wěn)定。

粉煤灰：F類Ⅱ級干粉煤灰，通過粉煤灰的滾珠潤滑效應(yīng)，增大混凝土的流動性，抵制陶粒上浮。加入適量粉煤灰還可以減少水利用量，降低水化熱，增強(qiáng)混凝土可泵性，粉煤灰控制摻量為10%～15%，見表2。

外加劑：SP010-R緩凝型聚羧酸高效減水劑，淺黃色至黃色液體；無毒、無味、不燃。pH值：6～7；硫酸鈉含量≤5.0%；氯離子含量≤0.2%；總堿量≤10.0%。聚羧酸系減水劑分子結(jié)構(gòu)呈梳型，主鏈帶有多個活性基因、極性強(qiáng)；側(cè)鏈帶有親水性聚醚鏈段，因而具備對水泥顆粒的靜電排斥作用和位阻作用，大大提高了水泥的分散性，減少了流態(tài)混凝土的需水量。

質(zhì)量指標(biāo)：檢驗評定依據(jù)GB8076-2008《混凝土外加劑》（見表3）。

推薦摻量為膠凝材料的1.2%～1.6%。

3.2.2設(shè)計配合比

配合比設(shè)計按照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51-2002）進(jìn)行。采用松散體積法進(jìn)行配合比計算，在設(shè)計過程中，通過調(diào)整陶粒的用量來控制混凝土的干表觀密度，同時增減一定摻量的水泥量達(dá)到強(qiáng)度要求，一般采用以計算的混凝土配合比為基礎(chǔ)，再選取與之相關(guān)±10%的相鄰兩個水泥用量進(jìn)行試配，制作混凝土抗壓強(qiáng)度試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，測定混凝土抗壓強(qiáng)度和干密度，既能達(dá)到設(shè)計要求的混凝土配制強(qiáng)度和干表觀密度又具有最小水泥用量的配合比作為選定的配合比。最終確定的生產(chǎn)配合比，見表4。

3.2.3陶粒混凝土生產(chǎn)

對混凝土生產(chǎn)過程及施工過程按攪拌樓出機(jī)下料檢查、出廠攪拌車檢查、及施工現(xiàn)場檢查等3個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。攪拌機(jī)出料的陶粒混凝土應(yīng)保證良好的均質(zhì)性，不離析，陶粒不上浮。出廠混凝土坍落度和現(xiàn)場混凝土坍落度分別控制在150mm～170mm和130mm～150mm。

表4　LC50混凝土配合比表

3.2.4陶粒混凝土澆筑方法

在混凝土澆筑前應(yīng)將箱梁頂面充分濕潤，避免其在攤鋪混凝土過程中吸收大量混凝土水分，確保陶粒混凝土到施工部位時具有較大的流動性。橋面鋪裝混凝土澆筑順序按照多工點(diǎn)，先邊跨、后中跨的順序，從箱梁根部開始對稱向跨中方向進(jìn)行。混凝土采用星浩商混站的LC50商品混凝土，砼卸料后攤鋪要均勻，砼卸料時要預(yù)留1cm～2cm的沉降高度。采用振動橫梁或表面振動器振動成型。并輔以插入式振動器對振動橫梁不能到位的地方進(jìn)行補(bǔ)振。由于陶粒的密度小于砂漿，陶粒混凝土在振動過程中無法看到普通混凝土達(dá)到振動密實時出現(xiàn)的如砂漿泛起，停止下沉等表觀現(xiàn)象。陶粒混凝土的振動時間應(yīng)控制10s為宜，采用振動棒振搗時應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)均勻，同時應(yīng)增加插點(diǎn)，振點(diǎn)距離應(yīng)縮小至振動作用半徑的1倍，從而保證振搗充分。陶粒混凝土澆筑完畢，表面會有上浮的陶粒，首先用長刮尺刮平，待表面收干后，必須用木抹刀搓壓表面，將表面壓實收平，以防止表面裂縫出現(xiàn)和上浮的陶粒造成的表面不平整現(xiàn)象，抹壓3遍，最后一遍抹壓時間控制在混凝土初凝后終凝前，可用手按壓方法控制。

養(yǎng)護(hù)：陶粒混凝土最后一遍抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，表面混凝土終凝或能上人后，立即用土工布等進(jìn)行覆蓋，并派專人經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，每天4～6次，保證砼表面始終處于濕潤狀態(tài)，嚴(yán)禁出現(xiàn)干濕循環(huán)，養(yǎng)護(hù)期為28天。

結(jié)語

頁巖陶粒砼與普通砼性能比較，頁巖陶粒砼具有保溫隔熱、吸音隔熱、防潮抗?jié)B、耐酸堿、耐火不燃、耐候、耐磨、輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)。保溫性能好，導(dǎo)熱系數(shù)0.187～0.51W/m·k，是普通砼導(dǎo)熱系數(shù)的1/6～1/3；抗磨性能好，陶粒砼相對抗震系數(shù)109，普通砼為84，磚砌體為64；抗?jié)B性好，以LC20砼為例，優(yōu)于普通砼P8＞P6；抗火性好，普通砼耐火2小時，陶粒砼耐火大于4小時；耐候性好，對寒冬與潮濕：不敏感、不發(fā)霉、不生銹、無味；耐酸堿性能好，不論是有機(jī)或無機(jī)酸及堿液都無法侵蝕；陶粒砼的線脹系數(shù)為5.83×10-6/℃，遠(yuǎn)小于普通砼。

頁巖陶粒混凝土是一種輕質(zhì)混凝土，它是由膠凝材料和頁巖陶粒配置而成的，容重不大于1950kg/m3。特點(diǎn)是自重輕、強(qiáng)度高、抗震、抗碳化、抗壓耐磨、耐腐蝕，保溫、防凍，體積穩(wěn)定，與同強(qiáng)度等級的普通混凝土相比，可降低自重20%～25%，大大減輕結(jié)構(gòu)的恒載，更加保證結(jié)構(gòu)安全。隨著科技的進(jìn)步，頁巖陶粒混凝土必將得到更加廣泛地運(yùn)用。

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