橋梁施工中耐久防水材料的選擇

毛俊翔

【摘要】隨著人們對縮短工期和延誤行駛時間的要求，預制橋面得到了越來越廣泛的應用。當使用這種時，預制構件被帶到施工現場，準備就緒就可以快速連接在一起。然后，一個混凝土封閉澆注完成連接。封口澆注材料的選擇至關重要。本文論述了耐久封口澆注材料的選擇步驟和方法。加速施工被量化為兩類：封閉澆注材料的過夜固化和封閉澆注材料的7天固化。對于這兩個類別，候選材料首先基于已發表的數據的文獻綜述以及抗壓強度、流動性和可加工性的測試來選擇。基于所選候選材料的耐久性試驗，制定了兩種類型耐久封口澆注材料的選擇性能準則。這些耐久性試驗包括凍融耐久性、收縮性、粘結性和滲透性試驗。

【關鍵詞】密閉灌漿材料;灌漿;高性能混凝土;氯離子滲透;凍融耐久性;收縮;性能指標;加速施工

1、引言

使用預制橋梁元件可以最大限度地減少交通中斷，提高工作區安全，提高質量。該技術既適用于既有橋梁，又適用于新建橋梁[1]。對于現澆連接的預制橋面系統，預制構件被帶到施工現場準備就位，并快速連接在一起，然后，用混凝土封閉澆注完成連接。傳統上，不同類型的漿液用作具有現澆連接的預制橋面系統的封閉澆注材料[2]。2008年，Ghanem記錄了2000年以后為避免封閉澆注的結合失效而使用的各種材料[3]。這些材料包括環氧砂漿、乳膠改性混凝土、水泥基灌漿、無收縮水泥灌漿、環氧砂漿灌漿、鋁酸鈣水泥砂漿和混凝土、甲基丙烯酸甲酯聚合物混凝土和砂漿、聚合物砂漿。環氧或聚合物改性灌漿可具有顯著的優點，如6h內強度為41.4MPa 6 ksi，粘結性較好，氯離子滲透性降低，凍融耐久性提高，蠕變性較低。然而，它們通常明顯更昂貴，并且與周圍混凝土不兼容。此外，如果樹脂使用量太大，反應熱可能導致其沸騰，從而形成強度較低和松散的結合。2001年Lawler等應用水泥漿在預制施工中，比環氧樹脂或聚合物改性漿料起到更好的效果[4]。水泥漿的主要缺點是收縮，以及由于使用液壓水泥而導致的裂縫。無收縮灌漿通過在混合物中加入膨脹劑來補償收縮。用無收縮灌漿，效果，收縮裂縫或夾帶空氣對力的傳遞被減到最低限度，ASTM C1107為預包裝、水硬水泥、無收縮灌漿建立了強度、稠度和膨脹標準。

諾丁漢1996年報道，波特蘭水泥漿的特性實際上保證了灌漿接頭中的一些收縮裂縫，而與質量控制無關。預包裝磷酸鎂銨磷酸銨鎂基灌漿料常用碎石作外延劑，能滿足優質、低收縮、不滲透、高粘結、高早期強度、用戶友好、低溫固化等要求。許燕等人年進行了一項實驗室研究，以比較使用兩種不同灌漿材料的復合灌漿鍵槽試件：無收縮灌漿材料和磷酸銨鎂砂漿，其中磷酸銨鎂材料的性能優于無收縮灌漿[5]。梁鵬等人進一步檢查了用于剪切關鍵方式的傳統無收縮灌漿在選擇方面的不足[6]。磷酸銨鎂漿液在所有測試區域都優于無收縮漿液，包括直接垂直剪切、直接拉伸、縱向剪切、粘結、收縮等。許燕等對全深度預制混凝土橋面板與預應力混凝土梁連接處的水平抗剪性能進行了研究[5]，并且評價了兩種類型的灌漿：乳膠改性灌漿和磷酸銨鎂灌漿。對于兩種灌漿，都添加了角豌豆礫石填料。磷酸銨鎂灌漿的峰值剪切應力略高于乳膠改性灌漿。沒有粗骨料延伸的灌漿通常稱為純灌漿，而具有粗骨料延伸的灌漿通常為12.7-mm 1/2-in。或9.5毫米3/8英寸。粗骨料，是延伸灌漿。與純凈灌漿相比，延伸灌漿具有以下潛在優點：1.與混凝土更相容;2.連接部件之間更好的互鎖;3.密度更小，滲透性更差;4.干燥收縮和蠕變更小;5.袋灌漿體積更大，因此更便宜。然而，松本等人指出。延長灌漿要求更多的水泥漿比在預包裝袋可用，導致較低的強度和較差的可操作性。

2、技術標準

以力學性能、抗壓強度、收縮率、氯離子滲透性、凍融耐久性、粘結強度作為性能指標。如前所述，對于現澆/預制單元界面，重點必須是盡量減少這個位置的裂縫，以減少可能導致腐蝕的水的侵入;因此，需要調查收縮、氯化物滲透、凍融耐久性和粘結強度，以控制裂縫和腐蝕。為了制定過夜和7天固化的現澆材料的初步性能標準，已經進行了廣泛的文獻回顧。聯邦公路管理局為公路結構的長期混凝土耐久性和強度定義了一組混凝土性能特征。對每個特性提出了標準實驗室試驗、樣品制備程序和性能等級。由于標準試驗方法有時提供不同的選擇，Russell和Ozyildirim修改了一些高性能結構混凝土的改性性能特征等級。Tepke提供了使用可達到的高標準而不是通常做法來設計和施工混凝土結構的工作指南。開發了用于開發鋼筋混凝土公路結構性能規范的工程設計工具，HPC的性能特征等級，建議進行相同或類似的標準實驗室試驗。在這兩個標準中還建議了三個等級。對于凍融耐久性，它們有相似的等級限制。這兩個標準一般都是針對包括梁和橋面的橋梁制定的。標準如下表所示。

結論：

為了加快橋梁建設，需要在橋面設置橫向和縱向節點。選擇用于這些甲板接頭的封閉澆注材料對于長期耐久性考慮是至關重要的。提出并研究了兩類封閉澆注材料，即隔夜固化和7天固化。通過實驗室測試和軟件分析，對候選材料進行了比較，并對每類材料選擇了兩種封閉澆注材料。本文在大量文獻綜述和實驗研究的基礎上，基于所選候選材料的耐久性試驗，制定了選擇耐久封閉澆注材料的性能標準。這些耐久性試驗，包括凍融耐久性、收縮、粘結和滲透性試驗。

參考文獻：

[1] American Concrete Institute. （2008）. “Building code requirements forstructural concrete and commentary.” ACI Committee 318， Farming-ton Hills， Mich.

[2]許燕，顧志斌.預應力混凝土預制梁橋次應力和撓度計算[J].東北公路，2003（3）：58-61..

[3]梁鵬，肖汝誠，徐岳.超大跨度斜拉橋的安裝構形與無應力構形[J].長安大學學報（自然科學版），2006，26（4）：49-53.