钢纤维混凝土材料用于桥梁加固施工的效果论文
摘要：钢纤维混凝土是桥梁加固施工的主要材料, 该材料的应用不仅能够提高桩基承载力, 还可降低施工成本, 提高施工效率。为此, 必须重视钢纤维混凝土材料的合理选择, 不断提升施工技术水平, 规范施工工艺, 以此为我国公路桥梁事业的发展贡献更多力量。
关键词：桥梁加固; 钢纤维混凝土; 配合比设计;
引言
改革开放以来, 我国交通建设行业发展迅速, 交通量日益增加。在国民经济高速发展的今天, 公路交通设施建设已无法满足当前社会经济发展需求, 存在严重滞后性。当前大量早期修筑的桥梁工程, 因设计问题、承载力问题、宽度问题等存在不同程度的损坏, 不但影响车辆正常通行, 还极易引发安全事故。为此, 必须根据当前桥梁工程建设实际情况, 充分选用先进的技术及材料, 缓解交通压力。本文以钢纤维混凝土材料用于桥梁加固施工, 不仅能够提高桥面铺装的平整性, 还能增强桥面质量, 防止出现大量病害问题, 具有良好加固效果。
1 桥梁加固中钢纤维混凝土材料选择及配合比设计
1.1 材料选择
混凝土:根据工程实际情况, 选取普通硅酸盐水泥作为桥梁加固钢纤维混凝土材料, 以425号普通硅酸盐水泥为准, 7.2MPa为其抗折强度, 每立方米密度为3.1g。
粗骨料:作为混凝土材料的主要构成成分, 粗骨料对混凝土强度影响较大。在相应条件下, 粗骨料最大粒径的增加, 极易出现微裂缝, 进而降低钢纤维混凝土强度。为此, 必须在5~20mm之间控制粗骨料粒径, 每立方米密度为2.7g。
细骨料:根据工程所需, 以天然砂、机制砂为准。于钢纤维混凝土而言, 掺加适量砂粉于材料内, 可对其工作性能加以改善。一般需在15%控制其含粉率, 中砂的细度模数则可控制在2.4到3之间, 本工程以2.5作为其细度模数。
钢纤维:根据制造工艺划分, 钢纤维可分为4类, 即切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维及熔抽钢纤维。于混凝土强度而言, 钢纤维类型不同其影响程度也不尽相同, 具体如表1所示。
由此可见, 剪切钢纤维增强效果最佳, 标准养护28d可提升抗弯强度44%, 提升剪切强度60%, 提升劈拉强度31%, 同样可提升抗压强度。相比剪切钢纤维, 熔抽钢纤维增强效果不佳, 而平直圆纤维和基材之间具有较小粘结性能, 进而无法充分反映其增强效果, 因此可选用剪切型钢纤维。根据施工要求, 需在0.4~0.7mm之间控制钢纤维直径, 以60作为长径比。钢纤维掺量的多少对混凝土力学强度起决定作用。在不断增加钢纤维掺加量的同时, 拌合物坍落度将迅速降低。为此, 必须合理控制钢纤维掺加量, 通常情况下。可在混凝土体积的1~2%之间控制纤维掺量。
1.2 配合比试验
根据设计要求, 规定在40MPa左右控制混凝土设计强度, 在6.4MPa以上控制抗折强度。因95%为试验保证率, 以1.64作为保证率系数, 0.15为偏差系数, 为此可得出其抗折强度为8.48MPa。最终获取配合比为, 水泥:水:钢纤维:砂:石子=400:188:94:871:871, 1.21%为钢纤维掺加量。
2 桥梁加固中钢纤维混凝土施工工艺
2.1 钢纤维分散
通常选取箱装或袋装钢纤维材料, 其具有较为密实的.体积, 在向搅拌机内投放前, 应通过专门设备予以分散, 避免成团情况下用于施工, 对施工质量造成严重影响。钢纤维掺加到拌合料时, 应具有良好均匀性, 只有这样才能提高其增强效果。要求严格按照设计配合比, 准确配置所有材料用量, 通过强制式搅拌机按照“干拌—湿拌”的顺序进行施工。为防止出现超载问题, 需在搅拌机额定搅拌量80%以内控制一次搅拌量。
表1 钢纤维类型对混凝土强度的影响
2.2 拌和施工
以干拌法上料, 对钢纤维质量进行详细检查, 一般在1~2min控制干拌时间, 如存在成团问题, 需在转盘投料过程中, 进行钢纤维分散程度地适当调整, 并多次进行钢纤维投放, 避免成团问题产生, 随后进行投料时间、方法的准确确定。干拌施工后需通过掺水方法进行湿拌施工, 以2.5min作为搅拌施工。同时混凝土坍落度加以严控, 提高钢纤维混凝土拌和均匀度。
2.3 运输施工
因钢纤维混凝土坍落度不高, 往往选取自卸汽车进行运输, 不得选取混凝土搅拌车, 施工过程中必须确定运输时间。要求在30min以内控制拌合料“卸料—浇筑”时间, 运输环节应尽可能防止材料离析问题。
2.4 摊铺及振捣压实
浇筑钢纤维混凝土时, 应尽可能避免产生浇筑接头。为保证钢纤维混凝土连续性, 倒料时需每次都需重叠1~20cm。在桥梁伸缩缝间为一个连续施工段, 该部位的钢纤维混凝土浇筑时也应具有连续性。与普通混凝土相比, 稠度一致的钢纤维混凝土含水量较低, 通过振捣施工, 其和易性良好, 因此浇筑环节严禁将水添加到拌和料。
(1) 摊铺。材料向施工场地运送后, 卸料时严禁损坏钢筋网, 尽可能不在相同位置大量堆积, 避免对摊铺的均匀性、平整度造成严重影响。通过人工方式拌和混凝土, 并做好粗平作业。在桥面布料时应保证其均匀性。如以人工方式施工, 钢筋孔隙可选取铁锹反扣法填充, 随后将其他位置铺平, 避免出现混合料离析问题。
(2) 振捣压实。与普通水泥混凝土相比, 钢纤维混凝土振捣时间更长, 但必须合理控制振捣时间, 防止过振, 出现钢纤维下沉问题。为保证上下结构层钢纤维均匀分布, 可选取功率相对较大的平板振动器施工。施工时需及时处理混凝土堆积或漏料区域, 如出现结团现象, 需及时分撒钢纤维, 并向混凝土内均匀洒布。如钢纤维等材料凸出, 则可通过滚筒碾压、整平, 保证其压实密度符合设计要求。
(3) 刮板整平表面。完成上述作业后, 可通过刮板进行精平施工, 要求在混凝土及时压入被刮起的钢纤维材料, 避免钢纤维外露。
2.5 切缝施工
桥面铺装施工, 无需纵向施工缝设置。要求每个20m横向设缝, 且对齐防撞栏夹缝, 3~5mm为缝宽, 2.5cm为缝深。根据施工当天温度及混凝土强度进行切缝时间的准确确定, 一般在8到15MPa以内控制强度。完成切缝作业后, 需及时选取沥青填缝材料填满缝隙, 做好封闭工作。
2.6 抗滑处理
如选取压槽、拉槽施工方式进行桥梁抗滑处理, 不仅无法满足抗滑结构深度规定, 还会将钢纤维带出, 为此应根据施工要求, 选取刻槽法作业。当钢纤维混凝土强度范围在8~15MPa之间时, 即可横向选取刻槽机施工, 要求在25mm控制槽距, 3mm控制槽宽与槽深。
2.7 养护施工
因此类桥面厚度小、面积较大, 且水泥使用量多, 将导致干缩裂缝大量出现, 为避免表面干缩裂缝对其美观性、使用功能造成严重影响, 必须做好初期养护工作。浇筑完钢纤维混凝土, 待其初凝后, 需及时进行挡风遮阳设施设置, 并做好交通封闭工作。要求加大养护力度, 合理控制混凝土强度, 防止出现干缩裂缝。终凝后, 必须在14天以上控制洒水养生, 也可覆盖塑料薄膜。
3 结束语
综上所述, 目前, 我国交通建设正处于全面发展阶段, 桥梁是公路建设的主要构成部分, 随着国民经济的不断发展, 其建设规模越来越大。但上世纪80年代修筑的桥梁逐步迈入加固维修阶段, 为减少桥梁病害, 提高行车舒适性及安全性, 必须重视桥梁加固施工。钢纤维混凝土作为桥梁加固施工最常见的材料, 选取该材料施工, 可有效提升桥梁工程承载力, 提高桥梁施工质量, 是推动我国桥梁建设事业持续、健康发展的重要保障。
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