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鋼纖維混凝土技術論文

時間:2023-01-22 08:55:03

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼纖維混凝土技術論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

鋼纖維混凝土技術論文

第1篇

[論文摘要]鋼纖維混凝土是一種新型的復合建筑材料,其物理和力學性能優于普通混凝土,通過介紹鋼纖維增強混凝土的基本理論,闡述鋼纖維混凝土在多個領域工程中的應用。

鋼纖維混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete,簡寫為SFRC)是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復合材料。它是近些年來發展起來的一種性能優良且應用廣泛的復合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質材料加工制成的短纖維,常用的有:切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴展,從而使其抗拉、抗彎、抗剪強度較普通混凝土有顯著提高,其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善,使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復合材料。

一、鋼纖維增強混凝土的基本理論

(一)復合力學理論

復合力學理論是以連續纖維復合材料理論為基礎,結合鋼纖維在混凝土中的分布特點形成的。該理論是將復合材料視為以纖維為一相,基體為另一相的兩相復合材料。

(二)纖維間距理論。纖維間距理論又稱纖維阻裂理論,是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出來的。該理論根據線彈性斷裂力學理論解釋纖維對裂縫發生和發展的約束作用,認為欲增強混凝土這種本身帶內部缺陷的脆性材料的抗拉強度,必須盡可能地減少內部缺陷的尺寸,提高韌性,降低裂縫尖端的應力強度因子、減少裂縫尖端的應力集中作用,故在裂縫處用纖維連接,受拉時跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫的上下表面,使裂縫處材料仍能繼續承載,這樣,因裂縫的出現孔邊應力集中程度就緩和,隨著橋接裂縫纖維數目的增多,纖維間距越小,緩和裂縫尖端應力集中程度越大,對裂縫尖端產生的反向應力場也越大,當纖維數量增加到密布于裂縫時,應力集中就會消失,進一步表明纖維的阻裂效應,即在復合材料結構形成和受力破壞的過程中,有效地提高了復合材料受力前后阻裂引發與擴展的能力,達到鋼纖維對混凝土增強與增韌目的。

(三)界面應力傳遞的剪滯理論。鋼纖維混凝土中鋼纖維周圍的水泥基體結構與自身結構是不相同的,即在鋼纖維與基體之間存在著界面層。鋼纖維混凝土的性能主要取決于混凝土基體性能、鋼纖維含量以及它們之間的界面特性。假定界面是一層厚度可以忽略的薄層,但具有一定的力學性能。當荷載作用于鋼纖維混凝土時,荷載一般先施加于低彈性的基體,然后通過纖維-基體的界面,把一部分荷載傳遞給高彈模的纖維,使纖維和基體共同承擔荷載,從而起到增強的作用。

二、鋼纖維混凝土的應用

鋼纖維混凝土作為一種新型復合材料,以其優良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等物理力學性能,目前已被廣泛應用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機場道面工程、鐵路公程、管道工程、內河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個專業領域。(一)水利工程

鋼纖維混凝土在水利工程中的應用比較廣泛,主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復雜的部位,如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護坡等。這些部位對混凝土材料自身的抗拉強度、抗剪強度以及抗裂性能的要求都比較高,也正發揮了鋼纖維混凝土的自身優勢。我國在實際工程中應用的有:三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果,并取得了較好的經濟效益。

(二)建筑工程。鋼纖維混凝土在建筑工程中的影響越來越廣泛,一般應用于房屋建筑工程、預制樁工程、框架節點、屋面防水工程、地下防水工程等工程領域中。如抗震框架節點中使用鋼纖維混凝土,能代替箍筋滿足節點對強度、延性、耗能等方面的要求,而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用,并解決節點區鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問題;鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性,可使構件在標準荷載下處于彈性階段而不裂,不出現應力的重分布;用鋼纖維混凝土制成的自防水預應力屋面板,不僅提高了自防水預應力屋面板的抗裂性能,同時也減少了縱向預應力筋的配筋率,提高了結構的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應用實例有:福州東方大廈、沈陽市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽市中醫院、遼陽市食品公司辦公樓等工程。

(三)道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面,主要廣泛應用于路面、橋梁、機場跑道等工程中,包括新建及修補工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性,抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少,伸縮縫間距加長,使用性能提高,維修費用減低,壽命延長。面層較普通混凝土可減少30-50%,公路伸縮縫間距可達30-100m,機場跑道的伸縮縫間距可達30m。用于路面及橋面修補時,其罩面厚度僅為3-5cm。在實際工程中有:北京東西環路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題,使用效果較好,經濟效益顯著。

(四)鐵路工程。在鐵路工程方面,鋼纖維混凝土主要用于預應力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數萬次的振動,所以要求混凝土必須具有較高的強度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有:沈陽鐵路局長達線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應用,使維修工作量大為減少,并提高了線路的使用壽命,效果良好。

(五)港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問題,所以有待進一步研究,但在日本和挪威的使用經驗是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層,在海水中浸泡10年,鋼纖維混凝土防腐完好,鋼管表面無銹蝕,仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫的支護、海洋平臺后張預應力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補等。我國江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。

除了上述領域外,還有很多鋼纖維混凝土的應用的實例,如承受重級工作制造工業廠房和倉庫地面、薄壁蓄水結構、預制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結構、各類建筑物和構筑物的修補、補強加固、抗震加固等。

三、結束語

鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優點,且具有良好的經濟效益,其在民用建筑樓地面、公路路面、預制構件水利工程、港口碼頭、機場跑道和停機坪、橋梁隧道以及各種構筑物等方面的應用前景將是十分廣闊的前景。

參考文獻:

第2篇

摘要:鋼纖維混凝土是一種新型的復合材料,具有較高的抗拉強度和斷裂韌性,抗疲勞等性能,本文通過對普通鋼纖維混凝土和自密實鋼纖維混凝土性能的對比,闡述鋼纖維混凝土在施工過程中的拌合工藝;通過與普通鋼纖維混凝土工藝的對比,闡述自密實鋼纖維混凝土在施工過程的優越性。

關鍵詞:自密實混凝土 鋼纖維 施工工藝

1.概述

鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。

自密實混凝土的應用已經20年的歷史,在國內的應用僅有10多年,特別是最近幾年,自密實混凝土的應用越來越廣泛,自密實混凝土是指在自身的重力作用下,能夠流動、密實,即使存在致密鋼筋也能完全填充米板,同時獲得很好的均質性,并且不需要附加振動的混凝土,因自身具有很多優點,自密實混凝土被廣泛的應用于工程中。

自密實鋼纖維混凝土集這兩種混凝土的優點于一身,即在混凝土施工澆筑的過程中利用自密實混凝土拌合物的易澆筑密實的特點,在混凝土硬化后利用鋼纖維混凝土的力學與變形能力。

2.鋼纖維混凝土的特點

在普通混凝土之中,以亂向的方式均勻地把一定量的鋼纖維分布其中,再經過硬化從而制得鋼纖維混凝土,這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成,較之普通混凝土,物理力學性質大多都較高:重量和強度比值增加;抗拉 抗壓及抗彎的極限強度較高;良好的抗沖擊性能;明顯改善的變形性能;顯著提高的抗裂與抗疲勞性能;抗剪性優越;對由于溫度應力而造成的裂縫及裂縫的擴展的的阻止與抑制能力良好;耐磨與抗凍性能良好。

普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%—2%之間,較之普通混凝土,抗拉強度提高40%—80%,抗彎強度提高60%—120%,抗剪強度提高50%一100%,抗壓強度提高幅度較小,一般在0—25%之間,但抗壓韌性卻大幅度提高。

自密實鋼纖維混凝土擁有普通鋼纖維混凝土的特點,同時還具有自密實混凝土的自密實性能,主要包括流動性、抗離析性及填充。每種性能均可采用坍落擴展度試驗、V漏斗試驗(或T50試驗)和U型箱試驗等一種以上方法檢測。這種自密實性能可以保證混凝土良好的密實,不需要振搗,改善混凝土的表面質量,不會出現不會出現表面氣泡或蜂窩麻面,不需要進行表面修補;能夠逼真呈現模板表面的紋理或造型。但鋼纖維體積率對鋼纖維自密實混凝土的抗壓強度影響不大,但對劈拉強度和抗折強度影響較明顯,且隨著鋼纖維體積率的增加而增大。

3.鋼纖維混凝土的比較

兩種鋼纖維混凝土比普通混凝土具有以上的特點,但是這些特點與鋼纖維有著密切的關系,在鋼纖維混凝土的制備過程中,兩種混凝土鋼纖維的選擇要考慮以下幾個方面:

⑴纖維種類 不同種類的鋼纖維具有不同的力學性能(主要是抗拉強度、彈性模量、短裂延伸率等),而這些性能與鋼纖維能否在混凝土中起作用有著很大的關聯性。

⑵纖維長度與長徑比 使用連續長鋼纖維時,鋼纖維與水泥基體黏結較好,因此可充分發揮鋼纖維增強作用。但如果使用的是短鋼纖維時,則要取決于鋼纖維的臨界長徑比。鋼纖維臨界長徑比是鋼纖維的臨界長度與其直徑d的比值,即①若鋼纖維的實際長徑比小于臨界長徑比,則復合材料破壞時,鋼纖維由水泥基體內拔除。②若鋼纖維的實際長徑比等于臨界長徑比,只有基體的裂縫發生在鋼纖維中央時鋼纖維才拉斷。否則鋼纖維短的一側從基體內拔出。③若鋼纖維的實際長徑比大于臨界長徑比,則復合材料破壞時鋼纖維可拉斷。

鋼纖維長度的選擇:鋼纖維的長度必須與混凝土中粗集料的公稱粒徑相匹配,混凝土粗集料的公稱粒徑應為鋼纖維長度的2/3~1/2,即鋼纖維可以跨越一個粗集料,并與另外一個粗集料的1/3搭接,同時鋼纖維的長度不可以太長,過長的鋼纖維攪拌不均勻,且容易成團。

⑶纖維體積率 纖維體積率直接影響到混凝土的工作性能,力學性能及耐久性能等。纖維摻量過少時,不能很好發揮效果,纖維摻量過多會使混凝土難以成行,出現“團聚”現象。

⑷纖維取向 鋼纖維在混凝土中的取向對其利用率有很大影響鋼纖維自密實混凝土攪拌時,宜采用強制式攪拌機,為了使鋼纖維充分分散防止鋼纖維由于一次性加入攪拌機而出現結團現象,把鋼纖維先經過分散機然后加入攪拌機,采用先干后濕分級投料的工藝,將鋼纖維,粗集料,細集料根據配合比配制的混合料在攪拌機先干拌1min,然后再加入水和外加劑進行攪拌。

兩種鋼纖維混凝土的施工制作順序和方法類似,但是,在澆筑之后,普通鋼纖維混凝土和一般的混凝土一樣需要振搗,摻入的鋼纖維由于自身的重量在振搗的過程中會向著振搗的相反方向聚集,導致混凝土中的鋼纖維分布不均勻,從而影響鋼纖維混凝土的力學性能。

相反,鋼纖維自密實混凝土在澆筑之后,由于自密實混凝土在自身重力作用下能夠流動填充模板而不需要振搗,避免了鋼纖維在混凝土中聚集的現象,使得自密實鋼纖維混凝土的力學性能得到充分的利用。

鋼纖維自密實混凝土無需振搗而能自實。在實際施工中消除了澆筑混凝土時的振搗噪聲,提高了施工速度和質量,實現了混凝土澆筑的省力化,為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體、大體積、有特殊要求、振搗困難的工程施工施工條件帶來了極大的方便。

決定鋼纖維混凝土力學性能的最后總要參數是它的韌性,已經有研究結果顯示鋼纖維自密實混凝土的韌性要比普通鋼纖維混凝土強的多[1]。

參考文獻:

[1]張金強譯.鋼纖維在自密實混凝土中的應用[J].石家莊鐵路工程職業技術學院學報,2002,1(3):76-80.

[2]程慶國,高路彬等.鋼纖維混凝土理論及應用[M].北京:中國鐵道出版社, 1999.

[3]陳睿,劉真等.自密實混凝土應用研究[A].武漢:無哈理工大學學報,2001

第3篇

混凝土在建筑工程中的影響越來越廣泛。

(一)一般應用于房屋建筑工程、預制樁工程、框架節點、屋面防水工程、地下防水工程等工程 領域中。如抗震框架節點中使用鋼纖維混凝土,能代替箍筋滿足節點對強度、延 性、耗能等方面的要求,而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用,并解決節 點區鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問題;鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性, 可使構件在標準荷載下處于彈性階段而不裂,不出現應力的重分布;用鋼纖維混 凝土制成的自防水預應力屋面板,不僅提高了自防水預應力屋面板的抗裂性能, 同時也減少了縱向預應力筋的配筋率,提高了結構的耐久性。

(二)道路和橋梁工程。混凝土在道路和橋梁工程方面,主要廣泛應用 于路面、橋梁、機場跑道等工程中,包括新建及修補工程。鋼纖維混凝土較普通 混凝土有較好的韌性,抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少,伸縮縫間距加 長,使用性能提高,維修費用減低,壽命延長。鐵路工程方面,混凝土主要用于預應力鋼纖維混 凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護層中。鐵路工程承受較 大的荷載、較高的速度和數萬次的振動,所以要求混凝土必須具有較高的強度、 較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的 塑性。

(三)港口及海洋工程。混凝土在海洋工程中的使用主要是混凝土的抗腐蝕問題,所以有待進一步研究,但在日本和挪威的使用經驗是令人鼓舞 的。日本鋼鐵俱樂部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層,在海水中浸泡10年, 鋼纖維混凝土防腐完好,鋼管表面無銹蝕,仍有金屬光澤。

加強混凝土原材料質量管理

混凝土的應用如此廣泛,為了保證工程質量,建筑監督部門應該采取相應的措施,加強混凝土原材料質量管理

1.預拌混凝土企業及分站應加強原材料采購管理。應當建立和完善混凝土原材料的采購、使用管理制度。采購合同(協議)應當以書面形式簽訂并存檔,同時建立原材料使用臺。

實現原材料質量的可追溯。

(1)不得采購國家和本市禁止使用的建筑材料,不得采購未獲得生產許可證的水泥。水泥類材料的強度和工程性能,是通過水泥砂漿的凝結,硬化形成的,水泥石一旦受損,混凝土的耐久性就被破壞,因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能,選擇堿含量小,水化熱低,干縮性小,耐熱性,抗水性,抗腐蝕性,抗凍性能好的水泥,并結合具體情況進行選擇。水泥強度并非是決定混凝土強度和性能的唯一標準,如用較低標號水泥同樣可以配制高標號混凝土。因此,工程中選擇水泥強度的同時,需考慮其工程性能,有時,其工程性能比強度更重要。轉貼于(2)混凝土工程施工應考慮結構耐久性 混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法,裹砂法,裹砂石法等工藝,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土強度,減少用水量;大體積混凝土的澆筑振搗應控制混凝土的溫度裂縫,收縮裂縫,施工裂縫,建立混凝土的澆筑振搗制度,提高混凝土密實度和抗滲性,重視混凝土振搗后的表面工序,并加強養護,以減少混凝土裂縫。混凝土的施工過程對控制構件外觀裂縫,施工裂縫至關重要,應加強施工質量管理,特殊季節施工的混凝土結構,尚應采取特殊措施。(3).做好預拌混凝土原材料進場驗收記錄,對原材料 出廠質量證明文件的原件進行核驗,并將復印件存檔(有條件的可保存原件),加蓋原件存放單 位公章,注明原件存放處,并有經辦人簽字和時間。

加強混凝土實用技術的管理

(一)加強預拌混凝土配合比管理 。預拌混凝土企業及分站應當依據相關技術標準與合同的要求,進行混凝土配合比設計,確保 混凝土質量有可靠的保證率(一般應不小于 115%)。預拌混凝土配合比申請單應當經預拌混凝土 企業及分站技術負責人審定簽字后方可使用,預拌混凝土配合比通知單應當由試驗室下發。預拌

(二) 混凝土工程施工應考慮結構耐久性 。混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法,裹砂法,裹砂石法等工藝,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土強度,減少用水量;大體積混凝土的澆筑振搗應控制混凝土的溫度裂縫,收縮裂縫,施工裂縫,建立混凝土的澆筑振搗制度,提高混凝土密實度和抗滲性,重視混凝土振搗后的表面工序,并加強養護,以減少混凝土裂縫。混凝土的施工過程對控制構件外觀裂縫,施工裂縫至關重要,應加強施工質量管理,特殊季節施工的混凝土結構,尚應采取特殊措施。

參考文獻:1. 趙彤謝劍. 《碳纖維布補強加固混凝土結構新技術》.(天津:天津大學出版社2001. )

第4篇

關鍵詞:水泥混凝土路面養護技術,鹽凍機理,板底灌漿,預制拼裝,快速修復

 

水泥混凝土路面在使用期間, 不僅承受著數千萬計的輪載作用, 還經受著環境中溫度、濕度等周期性變化的影響, 最終導致各種損壞的出現。近幾年來, 隨著國民經濟的迅速發展, 交通荷載逐步向重型化發展, 不僅交通量大幅增長, 而且超載、超限現象日益嚴重, 導致路面加速破壞,水泥混凝土路面的養護任務日益艱巨。因此, 加強養護與維修, 延長水泥混凝土路面的使用壽命, 是公路養護部門面臨的一項刻不容緩的任務。

1 鹽凍破壞的影響

天津地處華北地區, 冬季下雪后, 為維持交通安全, 通常在路面上灑鹽融雪除冰, 結果對水泥混凝土路面造成了極其嚴重的破壞, 鹽凍破壞的主要形式是表面砂漿起殼、粉化、剝落或脫落, 并隨著鹽水滲透深度增加, 砂漿成粉酥化向混凝土內部發展, 破壞坑穴最深可達10cm,使路面橋面的平整度徹底損失,無法保證行車安全,并有礙路容美觀。在水泥混凝土所有耐久性破損問題中, 鹽凍破壞的速度是最快的, 比普通冰凍破壞的速度快約10倍。剛剛建成的水泥混凝土路面或表面結構物, 只要在初次降雪時灑了除冰鹽, 表面砂漿就會開始剝落破損。免費論文。

研究鹽凍破壞, 有助于解決我市混凝土路面的鹽凍耐久性, 提高使用壽命, 同時也是事關水泥路面在我市的推廣和應用, 因此具有重要的工程意義。

2 灌漿穩板技術

通常情況下水泥混凝土路面在運營3~5年后, 路基已基本完成固結沉降, 產生了差異沉降脫空;同時, 接縫填縫料開始老化、脫落, 使接縫失去防水功能。在重交通作用下產生唧泥、脫空等病害, 面板一旦脫空, 板內的荷載應力就會急劇增加, 經過少量的疲勞循環后, 很快就發生斷裂破壞。

為了減少水泥混凝土路面板的脫空破壞, 國內外的水泥路面養護規范都要求進行灌漿處理,并將灌漿技術作為斷板前積極有效的預防性養護措施來對待。在我國, 由于大多數水泥路面的養護管理單位對灌漿穩板技術不熟悉, 關鍵技術并未掌握, 加上目前非破損脫空檢驗技術上的困難,我國大多數水泥混凝土路面的灌漿效果并不理想。主要原因是脫空發現過遲, 灌漿時機偏晚, 水泥混凝土路面板的殘余疲勞壽命已經不多。其次是灌漿技術不過關, 一些關鍵的技術指標即使在《公路水泥混凝土路面養護技術規范》中也不明確, 灌漿穩板效果較差。甚至有些水泥混凝土路面在灌漿后, 并未使面板的疲勞壽命得到延長,反而加速了斷裂破壞。

因此, 必須對灌漿原材料、配合比、漿體與原基層的強度匹配關系、灌漿壓力等關鍵工藝指標和灌漿質量進行深入的研究。

3 斷板快速修復技術

水泥混凝土路面的快速修復, 是相對傳統的修復材料和修復方法而言的。采用傳統的修復方式,路面要經過長時間的養生才能開放交通, 在一些繁忙的交通要道, 這種修復方式已不能滿足要求。必須采用快速修復材料和快速修復工藝進行養護。針對這種要求,可以采取兩種方法進行試驗, 一是預制拼裝形式的斷板快速修復技術,即將板塊的澆注、養護等工藝放置后場完成, 現場吊裝并進行接縫處理就能開放交通; 二是采用特殊的材料在現場完成澆注、并進行短時間養護就能開放交通的快速修復方法, 以滿足12h 內達到通車要求。

4 新技術研究成果

4.1鹽凍破壞機理

試驗采用剝落量作為評定水泥混凝土抗鹽凍性的技術指標。當30次凍融循環的剝落量大于1.0kg/m2 時, 就判定該混凝土已嚴重剝蝕破壞, 為不合格;反之, 則判定該混凝土的抗鹽凍性為合格。

研究表明: 水溶液結冰產生的膨脹率和膨脹壓隨著鹽濃度的提高顯著降低。但在完全飽水條件下,溶液結冰產生的膨脹壓均非常高, 例如水和4%NaCl溶液的結冰壓分別高達40.3MPa和36.3MPa, 即使是高濃度溶液, 如10%NaCl溶液的結冰壓也有25.8MPa, 足以使高強混凝土解體破壞。根據溶液平衡結冰膨脹率、膨脹壓和毛細管平衡飽水度的數據綜合計算分析表明, 2%~6%中低濃度鹽溶液產生的結冰膨脹壓( 即破壞力) 最大。

鹽凍剝蝕最主要的原因是鹽使混凝土內部平衡飽水度顯著提高, 且鹽濃度愈高, 飽水度愈大, 這是除冰鹽引起混凝土破壞的最主要原因。

對處于高鹽或干濕頻繁交替環境的混凝土, 鹽結晶產生的膨脹也是其破壞的一個重要原因。NaCl除冰鹽一般無化學侵蝕問題, 但CaCl2除冰鹽在一定條件下可形成膨脹性的復鹽。處于( 10±5) ℃的20%CaCl2 溶液可形成新的水化產物: CaCl2·Ca (OH) 2·H2O復鹽(2.344, 3.144)。這類復鹽屬膨脹性產物, 加劇混凝土化學腐蝕破壞。

試驗顯示, 除Na2SO4 外, 各種融雪劑、NaCl、CaCl2、尿素和海水均有不同程度的融冰雪效果。不論其化學成分是有機物還是無機物, 只要具有融冰雪功能, 就會產生鹽凍剝蝕破壞, 融雪劑不可濫用。

摻引氣劑和降低水灰比是提高混凝土抗鹽凍性的最主要技術措施。建議在我市水泥混凝土的路橋施工時必須摻引氣劑, 按《公路水泥混凝土路面施工技術規范》( JTGF30-2003) 規定, 含氣量應控制在5.5%±0.5%的范圍內, 混凝土水灰比不大于0.40。

建議高抗鹽凍性能混凝土盡可能使用Ⅰ型硅酸鹽水泥或普硅水泥, 禁止使用高摻量磨細石灰石的水泥。除硅灰外, 應少摻或不摻礦渣和粉煤灰等各種摻合料。混凝土粗集料應選用碎石, 不宜用卵石。當骨料在24h 內的吸水率大于2%時, 不宜選用。

試驗表明: 由于鋼纖維的熱傳導性極好, 對氣泡結構有損傷, 鋼纖維混凝土的抗鹽凍性能較差。在相同的含氣量下, 混凝土的抗鹽凍性能隨鋼纖維摻量增加而降低。免費論文。

對于有抗鹽凍性要求的混凝土結構, 應盡可能采用自然養護。如果必須采用蒸養, 則蒸養溫度宜小于60℃, 蒸養前預養靜置時間大于10h。

非引氣的傳統快硬水泥和普硅水泥均不適合于作為鹽凍破壞路面混凝土的修補材料。而新型超快硬高強磷酸鹽水泥基材料具有非常高的抗鹽凍性能,適用于修補因鹽凍引起的道路破壞。

4.2板底灌漿技術

提出了板底壓漿施工前路面檢測的內容和方法,檢測內容包括板底脫空的判定、板體使用狀況調查、板縫彎沉檢測、高程測量以及鉆芯試驗。其中, 板底脫空的判定是調查的重點, 主要通過外觀判別法、彎沉檢測法和探地雷達法進行綜合判定。

從壓漿效果、施工可控性、應用經濟性等因素考慮, 通過配合比優化實驗, 確定混凝土路面板底壓漿漿液配比技術指標: 灌漿液水灰比≤0.45、豎直管流動度≤140s、水平管流粘度系數應≤49×10- 3Pa·s、灌漿液的泌水率應≤1.0%、灌漿液的膨脹率應≥3.0%的要求、根據強度匹配的試驗, 提出灌漿液的3d 強度應滿足≥10MPa。

提出了灌漿施工工藝要求, 包括制漿、布孔、壓漿、清洗、封孔、養生、灌縫、壓漿配套處治措施及安全施工的具體要求。

提出了壓漿后的評價指標, 主要有填充性指標、彎沉檢查指標、強度和膨脹性指標及耐久性指標。

填充性指標采用鉆孔取芯進行檢驗, 有條件的地方也可采用探地雷達進行論證。要求抽檢5%的壓漿板塊, 合格率應達到90%; 彎沉檢查: 壓漿處治7d 后測量板縫彎沉, 小于0.1mm 的彎沉值比例應大于90%;在壓漿施工過程中, 每公里取現場施工漿液做抗壓、泌水和膨脹3個指標的試驗合格;耐久性指標: 板底壓漿一年之內, 不發生唧泥現象,原有的路面板病害保持穩定不進一步發展。

4.3邊角快速修復技術

選用道橋修復材料( 超快硬修補水泥),快硬硫鋁酸鹽水泥及聚醋酸乙烯白乳膠, 分析了5 種不同配比混凝土的彎拉強度、劈裂強度和抗壓強度, 及新舊混凝土的粘結彎拉強度、粘結劈裂強度和粘結抗剪強度。研究了舊混凝土界面潮濕狀態和界面潔凈程度對粘結性能的影響。并結合路用特性, 比較不同修復材料的耐磨性。

研究表明: 道橋修復材和快硬硫鋁酸鹽水泥的早期強度都很高, 且強度發展快。特別是道橋修復材, 不僅快硬早強, 而且粘結性能優異。

在快硬硫鋁酸鹽水泥中摻入適量的乳膠, 除了可降低混凝土脆性、提高耐磨性外, 混凝土本身的強度和粘結性能都相應降低, 因此, 應慎用各類有機材料, 確實需要加入時,必須通過試驗確定合理摻量。本次試驗結果表明: 綜合考慮強度、粘結性能和耐磨性, 乳膠摻量不宜超過10%。

界面的干濕及潔凈狀態對粘結性能有很大的影響作用, 一般舊混凝土基體處于飽和態可提高粘結性能。舊混凝土界面干凈時粘結抗剪強度可比界面不做任何處理的高出55%, 粘結劈裂強度可高出15%。免費論文。

提出了適用于高等級公路和低等級公路邊角修復的膠凝材料類型和工程配合比。

4.4預制拼裝快速修復技術

從理論上分析了預制板彎拉強度和幾何尺寸的確定方法, 闡明了預制拼裝修復技術的各道施工工藝, 并對預制拼裝和現澆修復的經濟性進行比較。提出了預制拼裝修復技術應用建議。研究表明: 預制拼裝修復技術是目前所有快速修復技術中用時最短、占用道路面積最小、對道路交通影響最小的一項實用技術。路面修復時間從面板拼裝至重新開放交通不超過5h, 是真正意義上的無阻礙交通快速修復方法。路面修復后能達到新建路面的使用功能。

綜合考慮快速修復路面的使用性能和施工性能, 預制拼裝板的設計彎拉強度應不小于原路面結構的設計彎拉強度, 且宜采用2.5m×2.0m 的小板, 面板配筋量以滿足吊裝要求即可。為提高接縫傳荷能力, 減少熱變形破壞, 預制板塊厚度應與舊板厚度一致。

板間接縫采用碎石和環氧砂漿填塞, 頂面用TST改性瀝青粘結料密封, 既可實現良好的荷載傳遞, 又能防止雨水滲透破壞, 使用效果優異。

預制拼裝水泥混凝土路面的修復成本小于現澆快通水泥混凝土路面, 具有良好的經濟效益, 在養護修復工程中極具應用前景。

4.5現澆快速修復技術

可使用近幾年研究開發的SBT-K10快速修補劑,摻加了該修補劑的混凝土初凝時間略大于1h, 坍落度不小于3cm, 能很好地滿足施工要求。且具有早期強度發展快、后期強度不倒縮、脆性低的優點,混凝土在標準養護條件下12h 抗折強度超過4.5MPa, 抗折強度7d 后基本穩定,抗壓強度直至90d 齡期仍能持續增長。快速修補混凝土在早期具有微膨脹特性, 彌補了傳統快速修補混凝土收縮大的缺點。

SBT-K10型快速修補劑具有良好的耐久性, 用其配制的混凝土的抗滲、耐磨性能優于普通混凝土, 28d 碳化深度小于10mm; 抗凍性能滿足《公路水泥混凝土路面施工技術規范》( JTGF30-2003) 中嚴寒地區路面混凝土抗凍標號不宜小于F250 的要求。

工程應用結果表明, SBT-K10型快速修補劑與水泥具有良好的適應性, 用其修補路面可滿足10h開放交通要求,真正實現了“隔夜快通修復”的要求。

5 結束語

通過對鹽凍破壞機理的研究, 提出高抗鹽凍性水泥混凝土路面等的設計施工技術原則。這對大幅度提高我市水泥混凝土路面、橋面等結構物的耐久性和使用壽命, 降低維護費用,具有顯著的經濟效益和社會效益。

確定灌漿原材料的技術要求; 研究漿液配合比、可灌性; 分析漿體強度發展規律及其與原基層的強度匹配關系; 探索灌漿壓力等關鍵工藝指標和灌漿質量的關系等是灌漿穩板研究的主要內容。灌漿穩板是水泥混凝土路面預防性養護中的關鍵技術。是保持水泥路面結構完好、保證交通暢通、降低養護費用的必備養護技術之一。

采用快硬材料進行修復, 重在研究和挖掘。但特種快硬水泥材料在全國范圍內產地、產量有限,不易購買, 目前尚未大量普及應用, 且價格昂貴,修復成本較高, 因此僅能用于少量的應急修復工程。從施工性能及經濟性來看, 預制拼裝是水泥路面快速修復的發展趨勢。

加強對鹽凍破壞修復方法、板底灌漿技術、預制拼裝及現澆快速修復等養護新技術的研究和推廣,將為我市水泥混凝土路面養護水平的提高提供科學的理論依據和實踐經驗。

第5篇

關鍵詞:粘結機理;破壞機理;影響因素

引言

混凝土結構是當今世界上用途最廣、用量最大的建筑結構。并已被廣泛應用于已建的和在建的水利、交通、工業民用建筑等大型國民經濟基礎性設施和國防工程中。但同時,它也面臨著嚴重的耐久性問題。工程實踐證明,在原有建筑形體基礎上對其進行加固和改造,不僅可提高原結構的安全,而且能達到新建筑使用功能的要求。而這些都會涉及到新舊混凝土粘結的問題,新舊混凝土粘結的質量直接影響加固改造成果的質量。因此,對新舊混凝土界面的粘結以及受力性能研究是具有重要的理論研究意義和工程應用價值。

1新舊混凝土界面粘結機理

關于新舊混凝土的粘結機理,具有代表性的觀點是:新舊混凝土的粘結模型分為滲透層、反應層和漸變層。滲透層在老混凝土一側,是由老混凝土以及由界面長入老混凝土的晶體組成;反應層是物理化學變化最復雜的區域,主要由界面劑的水化產物以及界面劑與新舊混凝土的化學反應產物組成,該層的晶體較大,孔洞較多,為界面強度的決定因素;漸變層是由反應層向新混凝土的過渡層,主要由新混凝土的水化產物組成,但該層的晶體較新混凝土本體大,孔洞也較多。

2新舊混凝土的結合面薄弱原因分析

新舊混凝土破壞曲面不是唯一的,大部分情況下,會在原結合面附近或沿偏離結合面的區域破壞,這一破壞區域,叫做界面過渡區,它是新舊混凝土粘結后的薄弱區。對于界面過渡區的破壞機理,主要是下面兩種觀點。其中之一認為界面過渡區的破壞機理與整澆混凝土的破壞機理基本相同,所不同的是其內部的潛在缺陷比整澆混凝土更嚴重。造成這種嚴重缺陷的原因主要有以下幾點:

(1)粘結面附近舊混凝土的強度劣化及粘結面鑿毛處理時對老混凝土骨料的擾動;

(2)粘結界面處新舊混凝土結合不良;

(3)新混凝土澆筑不實及新混凝土本身固有的結構組織特性。

另一種觀點則認為界面過渡區的破壞機理不同于整澆混凝土,其破壞機理是由于界面過渡區本身的特點以及界面生成物造成的。通過一些SEM照片可以發現,界面區中主要存在C-S-H凝膠(水化硅酸鈣)、C-H晶體[Ca (OH)2]、Aft (鈣釩石)、未水化的熟料及孔洞、裂縫,界面區中C-H晶體數量多且晶體尺寸較大,而且孔洞較多,對界面粘結將產生不利影響。因此,這種觀點認為界面過渡區具有以下特點:

(1)界面過渡區中晶體比水泥漿本體中的晶體粗大;

(2)界面過渡區中晶體有擇優取向;

(3)界面過渡區中晶體比水泥漿本體具有更大、更多的孔隙。

3新舊混凝土界面粘結的影響因素

3.1 界面處理工藝對界面粘結的影響

大連理工大學的趙志方等人采用了高壓水射法對新老混凝土粘結面進行沖毛處理試驗,以3種噴射水壓力得到了不同粗糙度的老混凝土表面.隨后進行了劈拉強度試驗,其結果表明隨著噴射水壓力的增大,粘結面的粗糙度增大,新老混凝土的粘結劈拉強度也隨之提高,約為老混凝土整體劈拉強度的64.1%~75.5%,為新混凝土整體劈拉強度的63.3%一74.5%[1]。

切槽法[2]是近幾年提出的一種新的界面處理方法,是用人工或機械在老混凝土表面上按照一定的深度進行間隔切槽,每個切槽深度約為老混凝土最大粗骨料粒徑的1/4~1/2,槽寬為老混凝土最大粗骨料粒徑的1~1.5倍。

此外,還有噴蒸汽法、氣錘鑿毛法、化學腐蝕法以及最常用的人工鑿毛法等粘結面處理方法.綜合考慮,高壓水射法和噴砂法由于其效率高,且不損傷周圍老混凝土的特性,因而能獲得較高的粘結強度,但其購置設備費用較高;人工鑿毛法易在老混凝土界面產生擾動,產生附加裂縫,但施工技術簡單且工程造價低,因而在實際工程中較常使用。

3.2 界面劑的選擇對界面粘結的影響

經過粗糙度處理的老混凝土表面涂刷界面劑可改善老混凝土的粘結微觀結構,提高粘結性能,提高的幅度隨界面劑種類的不同而異,一般可達8%一60%。常用的界面劑有水泥凈漿、水泥砂漿、快硬鐵鋁酸鹽水泥漿、水泥膨漿及聚合物類界面劑等,均能改善新老混凝土粘結性能,而水泥凈漿具有經濟實用的優點,且其提高新老混凝土粘結斷裂韌度效果較好,因此在工程種應用較多。界面劑厚度一般不超過3mm,以0.5~1.5mm為宜。

汕頭大學的李庚英等人以粉煤灰、細砂為改性材料配制了新型界面劑:水灰比為0.4,水泥和砂比為1。進行劈拉試驗與同水灰比的水泥凈漿、水泥膨漿相比較。試驗結果顯示,新型界面劑顯著提高了界面粘結強度,其劑較水泥凈漿和水泥膨漿分別提高了25.6%和34.2%,且界面層結構密實。申豫斌采用碳纖維水泥砂漿作為界面劑[3],用劈拉試驗測試新老混凝土粘結界面抗拉強度。與水泥凈漿做界面劑7、14、28d的粘結強度比較,可提高75.5%、80.7%、80.0%。

3.3 新混凝土的種類對界面粘結的影響

混凝土結構加固所用的混凝土強度等級,設計時宜比原結構、構件的設計混凝土強度提高一級,且不應低于C20.粘結強度隨著新混凝土強度的增加而提高,但提高幅度很小,且不經濟。

趙志方等人對由1年以上齡期的老混凝土制成的新老混凝土粘結抗折試件進行試驗,新混凝土分別選用了普通硅酸鹽水泥混凝土、尼龍纖維混凝土、鋼纖維混凝土、快硬鐵鋁硅酸鹽水泥混凝土.實驗結果表明,尼龍纖維混凝土對新老混凝土粘結抗折強度提高不大,纖維混凝土對粘結抗折強度有一定的提高,而快硬鐵鋁酸鹽水泥混凝土的粘結抗折強度高于同齡期普通水泥混凝土,可適用于一些緊急搶修工程.且摻入纖維、聚合物或采用預鋪骨料混凝土等均可不同程度的減小混凝土的收縮,提高新老混凝土的粘結性。

4 結語

從以上幾個方面的論述,可以看出,新老混凝土的粘結性能與實際的施工方法、對粘結面的處理方式、施工中使用的界面劑、老混凝土強度和老化程度、新混凝土的強度等都有密切關系。

同時關于新老混凝土粘結還存在以下問題待解決:

(1)界面處理方式、界面劑、新老混凝土齡期、植筋等因素對新老混凝土粘結性能的影響,目前試驗和理論研究并不充分,而且不同的研究者研究結論并不統一,甚至矛盾。

(2)關于粘結面粘結強度的計算公式目前還寥寥無幾,且結果并不可靠。

(3)目前的試驗研究絕大部分集中于小構件試驗,對于足尺試驗涉及并不多,試驗結果難以移植。

參考文獻

[1] 趙志方,趙國藩.采用高壓水射法處理新老混凝土粘結面的試驗研究[J].大連理工大學學報,1999,39(4):558-561.

[2] 韓菊紅.新老混凝土粘結斷裂性能研究及工程應用[D] 大連:大連理工大學,2002.

[3] 申豫斌.新老混凝土粘結界面收縮裂縫和疲勞特性的試驗研究[D].汕頭:汕頭大學.2001

[4] 高劍平等.不同界面劑對新舊混凝土粘結強度影響的試驗研究[J].哈爾濱建筑大學學報, 2001 (5).

第6篇

關鍵詞:橋面;超薄磨耗層;綜述;橋梁與隧道工程

1 引言

鋼橋具有構件質量輕、運輸與架設方便、施工周期短等特點。而鋼橋面鋪裝是鋼橋建設的關鍵技術之一,這是由于鋪裝層鋪設于剛度較小的面板上,在行車荷載與溫度變化、風荷載、地震等外界環境因素共同作用下,其受力和變形的十分復雜,致使鋼橋面鋪裝早期病害與損壞現象普遍存在。

目前,鋼橋面鋪裝的結構形式主要有兩種:柔性鋪裝和剛性鋪裝。柔性材料一般為瀝青混合料,采用高溫澆注式瀝青混凝土、改性瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土。調查研究發現,柔性鋪裝層容易出現如車轍、脫層、推移、擁包、縱橫向裂縫及網狀裂縫、坑槽等破壞。究其原因是由于鋼橋面通常剛度小,重載作用下局部變形大,應力集中現象嚴重,再加上鋪裝層工作條件惡劣,柔性鋪裝層模量低,不能有效提供橋面剛度、降低各層中的應力,因此難以解決鋼橋面板及柔性鋪裝層的疲勞開裂問題。而剛性鋪裝由于能大幅提高橋面剛度,大幅度降低應力幅,從而解決鋼橋面疲勞開裂和鋪裝易損的問題,但傳統的水泥混凝土厚度較大,約為60cm,自重太大,且易出現裂縫、坑槽、鋼筋外露等破壞,有鑒于此,國內外學者提出了幾種新型的鋪裝材料和結構類型,如輕集料混凝土鋪裝、鋼纖維混凝土(SFRC)鋪裝、高性能混凝土(HPC)鋪裝等等,然而這些鋪裝材料在承受反復拉應力時,其力學性能如抗拉強度、受拉極限變形等仍顯不足,一旦鋪裝層開裂,會引起橋面系剛度下降、粘結層失效、鋼板腐蝕,橋面系使用壽命降低。

2 薄層磨耗層

現行的超薄磨耗層材料通常采用瀝青混合料,厚度為10-25mm,如SMA、AC、OGFC、Superpave和Novachip等,其中Novachip使用效果最好,作為磨耗層壽命一般為7-10年。另外,國內外也開始采用聚合物類混凝土作為磨耗層材料,美國對其進行了深入研究,將其用于鋼橋面鋪裝已有數十年,制訂了相應的規范和指標指導設計和施工,根據NCHRP于2011年的報告,如果按規定要求正確施工,薄層聚合物罩面(Thin Polymer Overlays,TPO)使用壽命能達15年左右。法國最早開始研究并應用超薄磨耗層作為面層,提出的超薄瀝青混凝土磨耗層厚度為15-20mm,主要材料為4-6mm的碎石、0-2mm的砂礫、礦粉和瀝青,能夠滿足路面功能性要求,但對路面結構強度并不會有所增加,所以超薄瀝青混凝土磨耗層的結構層應具有足夠的強度,并具有完好的結構性能。

3鋼橋面磨耗層鋪裝技術

薄層聚合物鋪裝材料主要由聚合物粘結劑和撒布骨料組成。聚合物粘結劑與水泥混凝土等基材粘結性能好,常溫下環氧的粘結強度達2MPa以上,可阻隔氯離子、抵抗水汽等對橋面侵蝕。粘結劑能提供的層間粘結強度以及層間抗剪切強度直接決定了聚合物鋪裝結構的路用性能。粘結強度、抗剪切強度不足直接導致早期病害。撒布骨料提供表面抗滑性能。鋪裝結構可以根據不同的交通需求,采用不同的集料來提供不同抗滑性能的鋪裝表面。所采用的集料碎石一般粒徑為1-5mm,主要起骨料作用。

薄層聚合物混凝土主要有兩種鋪裝方法:撒布法(Broom and Seed)和砂漿法(Slurry)。

撒布法。將聚合物粘結劑按一定用量涂抹在下承層表面,然后根據道路交通需求,將一定級配的耐磨骨料撒布在粘結劑表面,經養生固化后,清除多余的骨料。撒布法可以單層或多層反復施工,達到預期的鋪裝厚度。美國目前主流的幾類鋪裝材料均是按此工藝進行施工。

砂漿法。與傳統瀝青類材料施工技術相似,即預先將聚合物粘結劑和集料按一定配比攪拌均勻,然后按一定鋪裝厚度攤鋪在下承層表面。由于聚合物粘結劑的性能不同于瀝青類材料,不能使用傳統的攤鋪機作業,一般仍是采用小型攪拌槳和攪拌桶,再經人工攤鋪。攤鋪后,仍需撒布集料,確保表面無濕點存在。

4 研究展望

由于TPO與水泥基具有優異的粘結性能、抗剪切性能;厚度薄能有效減輕橋身靜載;高低溫性能好,無車轍、推移破壞;耐久性能好,使用壽命在15年左右。因此提出將聚合物混凝土作為新型組合橋面結構上的磨耗層,形成“鋼橋面板+STC超高韌性混凝土+TPO超薄磨耗層”組合鋪裝體系,新型鋪裝體系能減輕橋身自重、提供優異的路用性能、增強橋面的耐久性能。

參考文獻

[1]吳迪,張宏超.新型聚合物橋面鋪裝結構層間剪切性能.北京科技大學學報,2011,33(S1):193-198.

第7篇

關鍵詞:水泥混凝土路面,修補 , 改造

Abstract: this paper is mainly in rural highway low level of cement concrete pavement appeared after the disease, and then presents the measures.

Keywords: cement concrete pavement, repair, renovation

中圖分類號:TU37文獻標識碼:A文章編號:

我國“十一五”期間全國實施村村通公路工程,五年間投資9500億元新改建農村公路186.省略轉貼于水泥混凝土路面損壞可分為:斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類四種類型。斷裂類主要指縱、橫、斜向裂縫和交叉裂縫、斷裂板等;豎向位移類主要指沉陷和脹起;接縫類主要指裂縫的填縫料損壞、唧泥、錯臺和拱起等;表層類主要指坑洞、露骨、網裂和起皮、粗集料凍融裂紋、修補損壞等。

針對常見病害結合工作實際提出以下修補與改造措施:

一、斷板的處理與修復

1、 裂縫修補

對于輕微斷裂,裂縫無剝落或輕微剝落,縫寬小于3mm的應采用灌入粘結劑修補,如聚胺脂、聚硫環氧脂、環氧樹脂等高分子材料。縫寬不足5mm的非擴展性表面裂縫,采用壓注灌漿法;局部性裂縫,且縫口較寬時,采取擴縫灌漿法;對貫穿全厚的裂縫,采用條帶罩面法。對裂縫寬度大于3mm的裂縫,用環氧樹脂與固化劑攪拌均勻后直接灌注。

2、 接縫修補

接縫施工時,如采用一般性的擴縫嵌填或澆注專用修補劑有一定的效果,但耐久性不易保證;采用擴縫加筋的辦法進行修補具有較好的增強效果。

3、 局部修補

板面局部斷裂損壞,進行小塊修復時應視板面損壞的程度不同分三種方式修補:①對于輕微斷裂,裂縫有輕微剝落的先畫線放樣,按畫線范圍開鑿成深約5~7cm的長方形凹槽,沖洗干凈后,用快凝小石子混凝土填補。②對于輕微斷裂,裂縫較寬且有輕微剝落的斷板,應按裂縫兩側各20cm的寬度開鑿成板厚一半的凹槽,凹槽應與中線垂直,在凹槽底部裂縫的兩側用沖擊鉆沿與中線平行方向,間距30~40cm,打眼貫通至板厚達基層表面,然后在孔眼安設II形鋼筋,用高強度砂漿填塞孔眼至密實,最后用與原路面相同強度等級的快凝混凝土澆筑至路面齊平。③較為徹底的辦法是將凹槽邊緣兩側板厚中央打洞,深10cm,直徑4cm,水平間距30~40cm。每個洞應先將其周圍潤濕,插入一綠肥直徑18~20cm、長約20cm的鋼筋,然后用快凝砂漿填塞搗實,待砂漿硬后澆筑快凝混凝土,打夯搗實齊平路面即可。

4 、破碎板塊修補

對于嚴重斷裂、破碎板,即挖除整塊破碎板,然后澆筑水泥混凝土,板厚與原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否則可采用鋼筋混凝土進行修復。板角斷裂等破損采用局部修補方式,即對板角斷裂的部分漸除成正方形或矩形,在原板壁上加裝傳力桿后,在鑿除位置澆筑混凝土。

5、 脫空板塊處治技術

路面使用期間出現的裂縫、破碎板兒乎都與板底脫空有關。即使一些當時看來既沒有破碎又沒有裂縫的板塊,其板底仍可能存在脫空,這種病害較隱蔽,但其危害性卻非常之大。在路面修復中,若脫空板不處理,即使加鋪層達到20cm以上,也無法防止反射裂縫的出現。板底脫空可使用鉆孔壓漿法處理,此法是借鑒后張法預應力構件的孔道壓漿原理,在混凝土面板底部有脫空處鉆孔,通過孔洞利用高強壓力將流質材料壓入脫空空隙,流質材料凝固后產生一定的強度,對面板產生均勻承托的作用,進而達到穩固板塊的目的。

6、加鋪瀝青層

加鋪瀝青層是舊水泥混凝土路面有效的補強措施之一,不僅提高了路面的承載能力,消除了原有接縫處易產生卿泥、斷裂、脫空等多種病害的不利影響,同時也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面使用壽命,對于農村公路來說是既經濟又實用。

舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的施工主要環節為:處理破碎板:將原路面嚴重破碎板、嚴重裂縫、板角斷裂等破碎板塊挖除,用早強混凝土或早強鋼筋混凝土進行修補至與原路面齊平,原路涵洞蓋板鋪裝層出現破碎的也應一并處理。穩定原路面板:對唧泥、脫空的混凝土面板及輕微、中等裂縫的面板進行板底壓漿處理,使混凝土面板處于穩定狀態。對所有縮縫、縱縫、裂縫清縫后,用填縫料灌縫。然后在原混凝土路面上灑布粘層油,以減少路表水下滲并提高加鋪層與原路面的結合能力。加鋪防水性能較好的密級配細粒式或中粒式瀝青混凝土3~4cm瀝青層。原水泥混凝土路面橫坡較小時,通過瀝青面層調整路面橫坡不小于1.5%。碾壓時,選擇壓實機具噸位應考慮瀝青層的厚度,防止過振引起瀝青混合料二次細粒化。為防止瀝青層滲水導致混凝土路面加鋪后再次唧泥問題,可在舊板與瀝青層間鋪筑玻璃纖維布隔離層。

3 預防建議

水泥混凝土路面的病害處治始終是一種事后補救的方法,對水泥混凝土路面病害,更多的應當以建立預防為主的思想,盡量在設計和施工中予以避免減少,本文在此提出以下幾點建議:

嚴格路基特別是基層參數的選取,如各基層回彈模量、含水率、液限、現場承載力等,確保施工值與設計值一致,并且設計取值與現場客觀實際相符,因此必要時應加大基本設計依據、參數的現場實際測定方面的工作,而不能僅按規范選取。

加強路基施工管理,對填方路基,確保分層回填,分層碾壓,并強化施工單位自檢和監理檢查工作,一要保證達到要求的壓實度,并要求壓實均勻,特別是路肩部位及車道與路肩交接部位,此處極易產生縱向錯臺;對半填半挖路基,特別注意挖、填結合部位的碾壓。

對用作路基的土,應加強土質的鑒別和性能測試,對膨脹土,注意區分其類別,對強膨脹土,必須置換,對中、弱膨脹土,采用適當的方法對土質進行改良,基坡較大時,采用適當的設施來加強土坡穩定性,從而保證路面不破壞。

加強路面材料研究,選擇適宜的材料及配比,對特殊路段,也可適量采用成本較高的新型路面材料,如鋼纖維混凝土、連續配筋混凝土等,初期投資的適當增加可大量減少后期養護費用。

加強路面施工管理,采用規范化、程序化的施工和養生方法,適時切縫,掌握適合的操作時機,并根據氣溫變化的不同情況做不同的處理。

參考文獻:

[1]肖柏軒,蔣立強.淺談水泥混凝土路面病害的防治與維護及養護[J].山西建筑,2007,(9).

[2] 王國清.公路工程質量問題及防治措施. 人民交通出版社,2002.

第8篇

【關鍵詞】 穿層巷道 錨網噴 支護 應用

由于礦井地質條件相對復雜,地應力較大,在煤礦井下穿層巷道中容易出現圍巖松軟破碎、底鼓等現象,支護起來相對困難的情況。而在穿層巷道中采用錨網噴支護技術就能有效的解決上述問題,而且錨網噴支護還具有技術先進、經濟可行、安全可靠、施工方便等優點,可以確保礦井的安全生產。

1 巷道支護的方式

巷道支護按照使用的支護材料分,有木棚、金屬支架、混凝土或料石砌碹及錨噴等支護方式。巷道用木材支護是采礦工業中采用最早,使用最廣泛的一種支護方式。巷道用木材支護是采礦業中采用最早,使用范圍最廣泛的一種支護方式。由于它容易腐朽、強度較低、容易著火等缺點。逐漸地被其他的支護方式所取代。現在礦井中廣泛使用的裝配式鋼筋混凝土支架、金屬支架、錨桿支護及錨噴支護。在服務年限長,礦壓較大的巷道中多采用混凝土或料石砌碹和錨噴的支護方式。今后,錨桿支護和錨噴支護有逐漸取代其他支護的趨勢,成為礦井巷道的主要支護方式。

2 巷道支護方式分類

2.1 噴混凝土支護

噴射混凝土支護就是將水泥、砂、石子和速凝劑按照一定的比例混合攪拌后,送入混凝土噴射機中,用壓縮空氣將干拌和料送到噴頭處,在噴頭的水環處加水后,高速噴射到巷道圍巖表面,從而起到支護作用的一種支護形式和施工方法。這是一種不用模板、沒有澆注和搗固工序的快速、高效的混凝土施工工藝,具有及時、密貼、早強、封閉的特點。

2.2 錨桿支護

用錨桿支護巷道就是在巷道掘進后,先向圍巖打眼,在孔內錨入錨桿,把巷道圍巖予以人工加固,充分利用圍巖本身的強度,從而達到維護巷道的目的。舊的、傳統的支護形式—架設支架或砌碹是在井巷掘進后,作為一種獨立的地下結構物支設在井巷里,消極地、被動地等待地層來呀和抵抗圍巖向井巷內發生過大的變形,由于舊支架與圍巖之間存在一定的空隙,需要等圍巖產生較大的變形、松散后才能充分受力。這樣,便擴大了井巷周圍由于巖石的變形、位移、裂隙發展而形成的松碎范圍,因為增加了作用在支架上的壓力,惡化了支架的工作條件,甚至將所架的支架壓垮。錨桿不用于一般的支架,它不只是消極地承受巷道圍巖所產生的地壓和阻止破碎巖石的冒落,而是通過錨入圍巖內的錨桿來改變圍巖本身的力學狀態,在巷道周圍形成一個整體而穩定的巖石帶,錨桿與圍巖共同作用而達到支護巷道的目的。錨桿支護是一種積極防御的支護方法。

2.3 錨網噴聯合支護

對于特別松軟、破碎的斷層帶,或圍巖穩定性差,或受爆破震動較大的巷道,宜選用錨、噴、網聯合支護。設置金屬網的主要作用是防止混凝土噴層收縮而產生裂隙,抵抗震動,使混凝土應力均勻分布,避免局部應力集中,提高噴射混凝土支護的能力。噴射混凝土能有效地預防錨桿間的石塊掉落,但其本身是脆性的,當巖石變形大時容易開裂剝落。解決辦法之一就是在噴射混凝土中加鋼纖維,增加混凝土的抗彎強度和韌性。另外,若在噴射混凝土之前敷設金屬網,噴后則成為鋼筋混凝土層,提高了噴層的整體性,改善了噴層的抗拉性能,這也就形成了錨噴網聯合支護,能有效的支護松散破碎的軟弱巖層。金屬網用托盤固定或綁扎在錨桿端頭,為了便于施工和避免噴射混凝土時在金屬網背后出現空洞,金屬網格不應小于200×200mm,金屬網用鋼筋直徑一般為6-12mm,噴射厚度一般不應小于100mm,以便將金屬網全部覆蓋住,并使金屬網至少有20mm厚的保護層。

3 錨網噴聯合支護技術在穿層巷道的應用

3.1 錨網噴支護的機理

錨、網、噴三者相互獨立又共為一體。對于圍巖隨時變化的穿層巷道來說,錨桿是懸吊作用、組合拱作用和圍巖強度強化作用集一身。巷道不論采用何種支護形式,都要允許壓力釋放和留有壓力釋放的時間和空間。錨后的初噴為壓力釋放創造了條件,待其壓力釋放高峰過后,巷道變形趨向緩慢時,再進行復噴,既可以補救初噴的破壞作用,還可以增厚噴層以阻止或減緩圍巖緩慢持續的變形。

3.2 確定錨桿參數

從經驗公式計算錨桿長度為1.6m。根據原煤炭部"緩傾斜、傾斜回采巷道圍巖穩定性分類方案",巷道圍巖劃分為既有穩定又有不穩定的Ⅱ一Ⅵ類圍巖,故圍巖影響系數取1.1;按巷道最大垮度4m。根據理論計算,結合工程類比,最后確定支護參數:錨桿長度取2m,錨桿直徑20mm 左旋螺紋鋼,錨桿間距0.8m,托板取厚度為5mm 的預應力鐵托盤。確定網的規格:采用鋼筋網,長、寬2m×1m。錨固劑的確定:錨固劑采用煤孔藥卷為2個,巖石孔藥卷為1個,藥卷選用直徑25mm,長450mm 的樹脂藥卷。一般情況下錨固類型為端錨,錨段長450mm。混凝土設計噴厚150mm。

3.3 錨網噴聯合支護技術在穿層巷道的應用

(1)在穿層巷道中,采用錨網噴聯合支護不僅證實了擠壓加固,組合平衡拱理論的正確性。而且也使煤礦企業的工程技術人員提高認識,改變理念,大膽采用、試驗支護新技術并將它應用到各種復雜的井巷施工中去。

(2)在穿層巷道中,采用錨網噴聯合支護的技術有效的避免了因煤巖冒落而無法進行臨時支護,消除了片幫、冒頂等安全隱患,有利于安全生產。

(3)在穿層巷道中,采用錨網噴支護材料,材料輕便特別適合搬運,施工起來十分方便。同時對于支護的工序來說也比較簡單,特別利于提高巷道的單進速度。

(4)在穿層巷道中,采用錨網噴支護技術,能都一次性達到巷道設計斷面,并且錨噴網支護的強度很大,服務的年限也較長,這樣對于巷道維護來說維護量較少。

參考文獻:

[1]張士林.注漿錨桿作用機理及技術參數研究[D].遼寧工程技術大學碩士論文,1999.

[2]鄭穎人等.地下工程錨噴支護設計指南[M].中國鐵道出版社,1988.

[3]李化敏.深部巷道圍巖控制系統分析[J].礦山壓力與頂板管理,1996(2):54~57.

第9篇

論文摘要:本文主要分析水泥混凝土路面常見病害的產生原因,并提出處理措施。

水泥混凝土路面損壞可分為:斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類四種類型。斷裂類主要指縱、橫、斜向裂縫和交叉裂縫、斷裂板等;豎向位移類主要指沉陷和脹起;接縫類主要指裂縫的填縫料損壞、唧泥、錯臺和拱起等;表層類主要指坑洞、露骨、網裂和起皮、粗集料凍融裂紋、修補損壞等。

1 病害產生的成因

目前產生的病害,原因有以下五種;一是水的防治不夠,路基土質差及路基地下水位高;二是路基不均勻沉降;三是路面基層,面層強度不足;四是超重荷載的作用;五是設計和施工缺陷。

1.1 水的防治不及時,是產生病害的主要原因

水泥路面的橫向縫都是采用瀝青灌塞,縱縫為施工縫不灌瀝青。路肩盲溝排水設置基本沒有。經過多年的行車作用,路面板塊間相互擠壓,原路面橫縫的填縫料失效,地表水通過裂縫滲入基層,而又無法從路肩排出,造成基層軟化。在車輛載荷的重復作用下,產生唧泥現象將基層細料沖走,導致板邊緣的基礎部分失去支撐能力,端脫空、路面板塊松動、錯臺、板角冒漿,最后開裂斷板破碎。

1.2 路基不均勻沉降造成板斷裂和破碎

這種病害大部分布在路基填挖交界段,高填方路段及路面與橋涵等構造物交接路段。因為路基的不均勻沉降造成路面的沉陷,在車輛高速沖擊作用下造成錯臺滲水、唧泥導致斷裂和破碎板。

1.3 路面基層和面層強度不足特別是強度不均勻也是造成破碎板的原因

作為混凝土路面基層,首先要求強度高,整體性和水穩性好。從現場觀察到的二灰基層來看,其強度本身不是很好,加上基層施工拌和不均勻,壓實不夠等原因造成基層不板結,局部地方還有松散現象,基層強度難以滿足設計要求。在行車荷載作用下,混凝土板底的拉應力增大,甚至車輛超載超限,致使混凝土板可能產生過大的荷載應力而造成強度破壞。另外,由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比達不到設計要求,在荷載強作用下,混凝土路面無法承受荷載帶來的豎向剪切力,從而導致路面斷板、破碎板。

1.4超重荷載的作用也是造成混凝土路面斷板、碎板的主要原因

隨著經濟的發展,車流量不斷增加,加上絕大部分車輛進行改裝,加高車廂,加厚大梁等,超載現象屢禁不止,造成混凝土板塊疲勞,形成斷裂和破碎。

1.5 設計和施工方面缺陷導致混凝土路面各種病害的產生

車流量大的路段,路面病害較嚴重,原因是設計時對交通量預測不夠準確,基層、面層設計厚度偏薄。

2 防治措施

2.1 裂縫修補

水泥混凝土路面裂縫型式多樣,處治時要根據具體情況采用相應的技術措施。縫寬不足0.5mm的非擴展性表面裂縫,采用壓注灌漿法;局部性裂縫,且縫口較寬時,采取擴縫灌漿法;對貫穿全厚的裂縫,采用條帶罩面法。對裂縫寬度大于3mm的裂縫,用環氧樹脂與固化劑攪拌均勻后直接灌注。

2.2 接縫修補

接縫施工時,為保證清縫質量,對雜物充填較多的縱縫,必須用切縫機切割,其它縫也應用鐵鏟對雜物和老化的填料進行清理,然后用高壓氣體吹凈。對加熱型填縫材料,按規定進行熔化,使其具有較好的流動性,加熱溫度不宜過高、過低,時間不宜過長,以避免材料老化或流動性較差。用黃油槍或扁嘴鐵壺沿縫方向均勻澆灌加熱后的填縫料至縫填滿為止(不宜過高或過低),灌縫深度至少應大于1.5cm。灌縫應在路面干燥及路面板下沒有積水時進行,保證填料與縫壁粘接牢固且不被高壓水剝離、擠出。根據填縫料性質,做好施工交通控制工作,待填縫料冷卻后開放交通(一般需30min),以免其被行車粘掉。堅持周期性養護,根據填料有效使用壽命,對全部構造縫進行全面清縫和普灌,其后每年入冬和雨季之前進行補灌,保證構造縫全部密封。

2.3 局部修補

對出現錯臺的板塊,先采用壓漿調整,恢復平順,調整后仍有高差,且錯臺量小于10mm,可用建筑磨平機打磨掉高出的部分或人工鑿除高出部分,鑿除(打磨)寬度一般為10~30cm。錯臺量大于10mm的,在低的一側用瀝青砂或細粒式瀝青碎石襯平,襯補長度按高差的1~2%,也可用聚合物水泥砂漿薄層修補。修補前應用鋼絲刷將原路面清理干凈。大面積麻面、露骨、平整度差等結構性病害,常采用瀝青混凝土罩面處理,處理厚度應大于2.5cm,罩面前要對破碎板及整個路面進行修補和壓漿處理。一般的麻面可不作處理,只對露骨嚴重部分作整段處理,可用聚合物砂漿作薄層處理。

2.4 破碎板塊修補

采取換板方式處理水泥混凝土路面嚴重破碎板,即挖除整塊破碎板,然后澆筑水泥混凝土,板厚與原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否則可采用鋼筋混凝土進行修復。板角斷裂等破損采用局部修補方式,即對板角斷裂的部分漸除成正方形或矩形,在原板壁上加裝傳力桿后,在鑿除位置澆筑混凝土。其具體工藝流程為:板塊破碎、鑿除基底清理補設拉桿、傳力桿混凝土拌和及運輸鋼筋網制作混凝土澆筑接縫設置養生。

2.5 脫空板塊處治技術

路面使用期間出現的裂縫、破碎板兒乎都與板底脫空有關。即使一些當時看來既沒有破碎又沒有裂縫的板塊,其板底仍可能存在脫空,這種病害較隱蔽,但其危害性卻非常之大。在路面修復中,若脫空板不處理,即使加鋪層達到20cm以上,也無法防止反射裂縫的出現。板底脫空可使用鉆孔壓漿法處理,此法是借鑒后張法預應力構件的孔道壓漿原理,在混凝土面板底部有脫空處鉆孔,通過孔洞利用高強壓力將流質材料壓入脫空空隙,流質材料凝固后產生一定的強度,對面板產生均勻承托的作用,進而達到穩固板塊的目的。

2.6加鋪瀝青層

加鋪瀝青層是舊水泥混凝土路面有效的補強措施之一,不僅提高了路面的承載能力,消除了原有接縫處易產生卿泥、斷裂、脫空等多種病害的不利影響,同時也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服務水平,目前在城市道路水泥混凝土路面維修工程中逐漸推廣應用。

舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的施工主要環節為:處理破碎板:將原路面嚴重破碎板、嚴重裂縫、板角斷裂等破碎板塊挖除,用早強混凝土或早強鋼筋混凝土進行修補至與原路面齊平,原路涵洞蓋板鋪裝層出現破碎的也應一并處理。穩定原路面板:對唧泥、脫空的混凝土面板及輕微、中等裂縫的面板進行板底壓漿處理,使混凝土面板處于穩定狀態。對使用時間較長,原路面基層為石灰土等水穩定性不良結構的路段,為保險起見,可對全部原有的混凝土面板進行壓漿處理。提高原路面防水能力:對所有縮縫、縱縫、裂縫清縫后,用填縫料灌縫。然后在原混凝土路面上加鋪土工布隔離層或加鋪1.5~2.5cm瀝青混和料隔離層,不做隔離層的應灑布粘層油,以減少路表水下滲并提高加鋪層與原路面的結合能力。加鋪瀝青層:在隔離層(粘層)上加鋪瀝青混凝土面層一般應分為二層,下面層較厚(厚4~8cm),采用熱穩定性較好的開級配粗粒式或中粒式瀝青碎石或瀝青混凝土,上面層較薄(厚2~4cm),采用防水性能較好的密級配細粒式或中粒式瀝青混凝土。原水泥混凝土路面橫坡較小時,通過瀝青面層調整路面橫坡不小于1.5%。碾壓時,選擇壓實機具噸位應考慮瀝青層的厚度,防止過振引起瀝青混合料二次細粒化。為防止瀝青層滲水導致混凝土路面加鋪后再次唧泥問題,可在舊板與瀝青層間鋪筑玻璃纖維布隔離層。

3 預防建議

水泥混凝土路面的病害處治始終是一種事后補救的方法,對水泥混凝土路面病害,更多的應當以建立預防為主的思想,盡量在設計和施工中予以避免減少,本文在此提出以下幾點建議:

嚴格路基特別是基層參數的選取,如各基層回彈模量、含水率、液限、現場承載力等,確保施工值與設計值一致,并且設計取值與現場客觀實際相符,因此必要時應加大基本設計依據、參數的現場實際測定方面的工作,而不能僅按規范選取。

加強路基施工管理,對填方路基,確保分層回填,分層碾壓,并強化施工單位自檢和監理檢查工作,一要保證達到要求的壓實度,并要求壓實均勻,特別是路肩部位及車道與路肩交接部位,此處極易產生縱向錯臺;對半填半挖路基,特別注意挖、填結合部位的碾壓。

對用作路基的土,應加強土質的鑒別和性能測試,對膨脹土,注意區分其類別,對強膨脹土,必須置換,對中、弱膨脹土,采用適當的方法對土質進行改良,基坡較大時,采用適當的設施來加強土坡穩定性,從而保證路面不破壞。

加強路面材料研究,選擇適宜的材料及配比,對特殊路段,也可適量采用成本較高的新型路面材料,如鋼纖維混凝土、連續配筋混凝土等,初期投資的適當增加可大量減少后期養護費用。

加強路面施工管理,采用規范化、程序化的施工和養生方法,適時切縫,掌握適合的操作時機,并根據氣溫變化的不同情況做不同的處理。

參考文獻

[1]肖柏軒,蔣立強.淺談水泥混凝土路面病害的防治與維護及養護[J].山西建筑,2007,(9).

第10篇

論文摘要:在公路橋面日常運營維護中,由于其表面防水層的長期失修,需要定期對混凝土橋橋面混凝土層進行修補,有時需對整個橋面進行大修與重建。因此,橋面防水層的設計對橋面鋪裝質量產生重要的影響。文章借助國外先進經驗論述混凝土橋橋面防水的設計方法,同時還闡述了具體的施工注意事項。

在公路運營中,橋面防水系統一旦失效,對橋面混凝土鋪裝層經常進行修補,甚至對整個橋面鋪裝層進行重建,會造成嚴重的經濟損失,并有安全隱患。造成這種結果,一方面是由于設計者缺少防水系統設計的意識;另一方面是低估了問題的嚴重性,對問題沒有給予足夠的重視;也有的是由于開始階段,所設計的防水系統構造上不夠合理,防水材料選取不合適。在橋梁防水系統設計中,造成防水的失效往往缺少操作方法的詳細說明。為全面解決好橋面排水,應關注三個構造方面的問題:排水體系是否連續性;連接邊緣是否密封;防水層與上下層之間是否緊密粘結。以上無論哪一點出現了問題,都可能造成整個防水系統的失效。

一、橋面防水系統的設計

橋面防水系統的設計是設計防水系統的第一個考慮的問題,橋面防水就是設法將水與混凝土分開,使水不能滲入混凝土本體,最重要的是不能進入裂縫中去。系統包括以下幾方面:

(一)鋪裝結構設計

在國外,橋面防水設計主要采取經驗法,也就是由交通部橋面防水課題組提出,以層間抗剪強度為驗算指標的橋面防水結構設計方法。該法分為三步:

1.鋪裝層層間剪應力計算。

2.不同防水材料進行的室內直剪試驗,并經計算得出相應的層間容許抗剪強度[?子]。

3.剪應力驗算(即(?子≤[?子],要求計算的剪應力不大于相應的容許剪應力)。

(二)設計要點

在防水系統設計中首先考慮的因素是確保水可以通過橋面橫坡和縱坡以及其他排水設施迅速排除,因此,在橋面防水設計中必須貫徹防水和排水相結合的原則。橋面應增加滲流排水設施,滲流排水設施的目的是排掉防水膜之上的積水。在美國常用的一種排水設施為閥式排水,在歐洲一些地區也采用一種類似的排水設施,并通過排氣層排除水蒸汽。為保證防水層與橋面有足夠的粘結力,美國不設置類似的排氣層。為排除防水層之上的滲入水,上海等地在護欄和伸縮縫處設計了縱、橫向滲水花管。防水膜由于自身的的特性,一般容易在其周圍邊界發生滲漏,所以應專門對不同類型防水膜的邊界做出規定,如自雙層涂膜、粘卷材或合成橡膠改性涂膜等,其作用在于阻止水從邊界滲入防水膜之下,也可以用專門的暗槽作為防水膜的邊界,此方法可以減少了水從邊界滲入防水層之下的可能。如果采用卷材防水層時,護欄與橋面的拐角處做成直徑為100mm的圓弧,防止防水層在此處粘接不牢或產生空鼓現象。因為表面分子張力的作用,拐角處的涂膜一般較厚,因此采用涂膜防水層時不需特殊處理。為解決施工質量差造成邊界滲水,也能在護墻或護攔施工前在橋面全幅鋪設防水層,這種做法在德國得到了廣泛應用。

(三)混凝土本身的特性

因為混凝土經常接觸水,所以都要設計為防水混凝土,這樣可以保證本身的防腐蝕和密實性的性能。特別是在橋面和下部結構水位浮動的位置。一般可以在混凝土中加入粉煤灰或超細粉等,這樣可以減少水泥帶入的堿量,也可以加太鋼纖維深丙烯纖維,可以對膨脹、開裂起到阻裂作用,并具有很好的阻止滲透的能力,達到自防水的基本要求。在鋪設中橋面水泥混凝土的平均厚度不能小于10cm,最薄處厚度不能小于8cm,而且混凝土本身的配比設計和澆筑質量是最重要的。橋面鋼筋網鋼筋直徑不宜小于10mm,間距不能大于150mm。以前很多橋梁不到十年甚至兩三年就破壞,施工質量存在缺陷和設計橋面鋪裝的不合理是主要原因之一。

(四)伸縮縫的防水

根據經驗,以前修建的橋,伸縮縫下面的梁端和帽梁受水損害是最嚴重。因為伸縮縫的形式及安裝質量問題,該部位最容易造成毀壞。除了毛勒縫、仿毛勒縫之外,伸縮量小于5cm的小變位伸縮縫,采用聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮縫,就能成功地解決伸縮縫漏水的問題。

(五)橋面雨水孔與水落管的常見問題

主要表現在:收水口高出水泥混凝土表面,而且周圍混凝土不密實,造成管周圍漏水;收水口小,不能及時將水泄走;收水口標高高于周圍標高,造成積水;出水管過短,發生尿檐現象。橋面雨水孔與水落管的設置是非常嚴格的,但是無論設計還是施工,都容易被忽略,從而導致收水口周圍以及邊梁外側混凝土的破壞。

(六)梁端和帽梁的防水梁端和帽梁的漏水

主要是由于伸縮縫很難保證完全不漏水,而伸縮縫的漏水對梁端和帽梁的損害又非常嚴重,所以對梁端和帽梁頂部也要進行防水處理。

二、混凝土表面的處理

(一)橋面的處理

如果用振搗棒澆筑的橋面,可能出現較多的肋紋,而且工人踩踏和施工機具也可形成腳印和坑槽;用抹光機找平時,混凝土表面就會出現一層厚厚的浮漿,影響橋面與防水層的粘結。為避免這些缺點,可在養生時用刷子或小噴砂機進行拉毛處理。在用養護劑養生時,必須清除這層養護膜,以防止對層間粘結力產生影響。在采用加入添加劑的低水灰比混凝土時,如果進行過度磨光,會使混凝土表面致密不透水,也會影響粘結。混凝土的濕度會對各種防水層產生很壞的影響,在室外,測濕度是很困難的,通常可通過觀察和觸摸來判斷。但混凝土深部的溫度太大也可能在將來引起不良影響,必要時,還是要進行溫度測量。

(二)維修橋面的處理

在清除原有的面層和防水層時,不論使用整平機還是氣動切削機都很可能造成混凝土橋面鋪裝層的破壞。金剛鉆頭切削機都很可能造成混凝土橋面鋪裝層的破壞。金剛鉆頭切削機還有可能割斷鋼筋,因此,在施工前最好是先提取鉆心,以確定面層厚度,控制清除到防水層時暫停,以下部分的清理應仔細用手動和氣動工具進行。溶劑的辦法通常不要用,采用機械方法需要十分小心,混凝土應盡量和原橋面材料性能相接近。

三、防水層在設計施工中應注意的問題

在現場鋪設時,要注意以下幾方面的問題:

1.保證做好與橋面泄水管銜接的設計。水到了防水層就會流動,這樣在護欄、伸縮縫或立柱附近形成積水,在車輛作用下會形成水壓,對橋面的面層形成不利影響,并造成此處的防水層毀傷。另外,水的凍脹作用會使橋面隆起,加速橋面面層的破壞,所以,在設計橋面泄水管時,在保證其具有一定橫向坡度外,還需注意其與橋面防水層的連接,以使防水層間水可通過泄水管流出,防止層間積水。

2.無論在施工的哪個階段,都要制定嚴格的操作規程,都應讓操作人員清楚具體施工工藝及步驟,要防止施工車輛和人員造成的破壞。

3.防水層的鋪設應從低處開始向上鋪,盡可能避免水滲入搭接縫中。

4.加強現場監理的重要性。鋪設防水層是一件很細致的工作,需要在好天氣下進行,又要趕工期,有時不當之處是在夜間工作造成的。如果冬天施工時,在冷天時可塑性很差,因有些材料具有硬脆性,要嚴格控制施工溫度。橋面上不允許有砂石和雜物,它們將影響層間粘結并有可能刺穿防水層。另外,防水層鋪完后,要留下人來進行認真修整和清理。

5.相應的檢驗項目及其頻率和試驗應明確規定。檢驗項目及其頻率和試驗主要包括:防水層的整體性和厚度檢驗、粘度試驗、表面溫度和瀝青溫度測定。只有對橋面防水層鋪設的設計、施工、養護等方面都進行仔細的考慮和嚴格的控制,才能更大限度地提高橋面鋪裝層的使用性能和綜合效益。

參考文獻

[1]Dave Mulligan.Protecting Hong Kong’s bridges[C].INTERNATIONAL CONSTRUCTION.ASIA,1997,(72).

[2]Hagenbuch JJ.Protection for Concrete Bridge Decks by Membrane Waterroofing.Highway Research Record,1968.

第11篇

論文摘要:文章敘述了橋梁病害的成因、橋梁加固的流程以及幾種加固增強技術,即裂縫修補技術和加固增強技術。

一、橋梁病害成因

橋梁結構應具有足夠的強度,以承受作用于其上的重力和附加力;結構各部必須具有足夠的剛度,以使其在荷載作用下不產生過大的撓曲和變形;結構各部尺寸必須具有適當大小,以使其承受軸向壓力時的構件不發生屈曲,喪失穩定性。同時結構也要具有較高的耐久性。由于作用荷載的隨機性、材料強度的離散性、制造與施工質量的分散性、計算假定的近似性,致使在長期使用過程中橋梁結構產生病害,其具體原因如下:

1.原設計荷載偏低,交通發展后車輛荷載增大,橋梁因承載能力不足而產生病害。

2.結構設計中存在缺陷,如采用橋型結構不當、設計假定不盡合理。

3.橋梁施工質量差,未按設計要求和施工規程實施。

4.不重視橋梁后期養護工作,沒有及時消除己產生的病害。

5.洪水等自然災害使橋梁產生損壞。

6.地質條件差,如滑坡、軟基等導致橋梁產生病害。

二、橋梁加固的一般流程

在橋梁結構發生病害后,需要采取措施進行加固維修或者更換。橋梁加固工程一般應遵循以下工作程序:

結構可靠性鑒定—加固方案確定—加固設計—施丁組織設計—施工—驗收。

結構可靠性鑒定,主要是對病害結構的病情診斷。加固方案好比處方,加固設計是現行規范及有關標準對加固方案的深化過程。加固施工是對被加固結構按加固設計進行加固的施工過程,對于大型結構加固,為確保質量和安全,施工前應編制施工組織設計。

三、橋梁加固增強技術

橋梁的增強改造可以分為裂縫修補和對橋梁結構的加固增強,下面介紹其特點及其適用的場合。

(一)裂縫修補技術

裂縫修補的目的在于恢復結構物的防水性和耐久性,主要技術有:

1.表面處理法,在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性。對于寬度發生變化的裂縫,要設法使用有伸縮性的材料。

2.注漿法,在裂縫中注入樹脂或水泥類材料,以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環氧樹脂,多采用低壓低速注入法。環氧樹脂注入法與鋼釘并用,可以增強裂縫部位的整體性,是一種防止裂縫繼續發展的好辦法。

3.充填法,這是一種適合于修補較寬裂縫的方法,具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,然后在槽內嵌補各種粘結材料,如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。

4.表面噴涂法,噴漿修補是一種在經鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層,來封閉裂縫的修補方法。噴漿前,需要把結構表面的剝離部分除去,再用水沖洗清潔,并在開始噴漿之前把基層濕潤,然后再開始噴漿。

5.粘結鋼板封閉法,當鋼筋硂構件產生主拉應力裂縫時,可對裂縫先進行處理之后,再在裂縫處粘結鋼板,并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結方向應和裂縫方向垂直。

(二)橋梁加固增強技術

本文以最常見的橋梁結構形式的上部結構及其常見的加固方法進行說明。

梁式橋上部結構加固增強技術主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法、增設縱梁加固法。

加大截面加固法采用增大構件的截面面積,根據荷載大小和凈空條件不同,可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。

外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環氧樹脂等粘合劑粘貼在結構外部,以提高結構承載能力的一種方法。適用于構件尺寸受限制但又必須大幅度提高結構承載能力的場合,必須保證粘和劑的質量

外部預應力加固法指運用預應力原理,在增設的構件或原有構件上施加一定初始應力的一種加固方法。采用對受拉區施加預加壓力,可以抵消部分自重應力,起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。

改變結構體系加固法通過增設支撐或橋墩,把簡支變為連續、在梁下增設如鋼架等加勁梁或疊合梁,以減小梁內控制截面峰值彎矩,提高承載能力的一種加固方法。

增設縱梁加固法在橋梁墩、臺基礎穩定,并具有足夠承載能力的情況下,可采用增設承載能力高和剛度大的新縱梁,這些新梁與舊梁連接在一起共同受力。由于應運中的車輛荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布,使原梁中所受荷載得以減少,加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或兩側時,兼有拓寬的作用。此法適用于梁體結構基礎完好,而承載能力不能滿足要求的場合。

(三)橋梁結構加固新技術——錨噴

隨著施噴機具的發展以及速凝劑的采用,人們把噴射硂與錨桿、鋼筋網等配合起來使用,促進了錨噴技術的完善。實踐證明,錨噴技術完全可以應用于橋梁上部結構的加固增強。

噴射硅的性能噴射硅在工藝材料及結構等方面與普通現澆硅相比有許多優點。施工中需加入速凝劑,因而又具有快凝、早期強度高的特點;錨噴技術不用或只用側向模板,其運輸、澆注、搗固合并為一道工序、設備簡單、占地面積小、施工機械化程度高、速度快、效率高、節省勞動力;可設計性強,即按照加固整治的實際需要可在拱腹下施噴形成各種結構類型;不中斷交通。

參考文獻

[1]王鐵夢.建筑物的裂縫控制[M].上海:上海科學技術出版社,1987.

第12篇

橋梁伸縮縫問題現在仍處于探索中,它對公路車道的平整度影響較大。為了改善路面與橋面相接處的平整度,一方面應加大橋梁的聯孔長度以減少伸縮縫數量,另一方面要不斷改進伸縮縫形式、材料以及設計和施工質量。目前,伸縮縫問題的研究、探討及改進已引起國內外橋梁專家學者的關注,本文擬就伸縮縫問題作如下簡述。

關鍵詞:橋梁、伸縮縫、設計、因素、施工

中圖分類號:U445 文獻標識碼:A

伸縮縫是橋梁行車道最薄弱的部位,因易損壞而經常需要維修更換。橋梁伸縮縫的作用在于調節由車輛荷載環境特征和橋梁建筑材料的物理性能所引起的上部結構之間的位移和上部結構之間的聯結。橋梁伸縮縫裝置是橋梁構造的一部分,如果設計不當、安裝質量低劣、缺乏科學的和及時的養護,會在橋梁伸縮縫處引起跳車。橋頭伸縮縫處跳車的問題是目前國內公路較常見的道路病害,隨著我國公路的發展這個問題表現越來越突出。

1 影響伸縮量的基本因素

1.1 溫度變化

溫度變化是影響伸縮量的主要因素。由于我國幅員遼闊,溫度懸殊、變差幅度各地不一,茲推薦下列數據供設計參考使用。

由于溫度使橋梁內部溫度分布不均勻會引起大跨徑橋梁端部產生角變位,一般跨徑比值較小,可不予考慮:大跨徑橋梁,設計時應予考慮。

1.2 混凝土的徐變和收縮

鋼筋混凝土橋及預應力混凝土橋需考慮其徐變及收縮。徐變量按梁在預應力作用下的彈性形變乘以系數c=2求得。收縮量以溫度下降20℃來換算。應當考慮安裝時混凝土的徐變和收縮已完成的部分,為此應將全部徐變和收縮量乘以折減系數 。下列 值供設計時參考。

徐變的齡期是以施加預應力后的時間計算,收縮是以澆筑混凝土以后到安裝時的全部齡期計算,設置收縮裝置后施加的預應力需另加。

1.3 各種荷重所引起的橋梁撓度

活載、恒載等會使橋梁端部發生角變位,而使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位。如果梁比較高,且伴有振動的情況,應格外注意。

由于加寬橋面而要設置縱向伸縮裝置時,由于跨中撓度較大,還應注意在振動時變位隨時間變化的相位差。

1.4 地震影響使構造物發生變位

地震對伸縮裝置的變位影響比較復雜,目前還難以把握,搬日伸縮裝置時一般不予考慮;但如有可靠資料能算出地震對橋梁墩臺的下沉、回轉、水平移動及傾斜量時,在設計時給以毓當然更好。

1.5 縱坡對變位的影響

縱坡較大的橋,通常施工時把活動支座作成水平的,因而在支座位移時在路面產生了一個垂直差( d ) ,其值為水平應乘以縱坡( tgo ) ,在變位較小的情況下可不予考慮,但對組合鋼橋變位大且縱坡也大的情況下,設計伸縮裝置的形式就應認真對待。

2 伸縮裝置設計的方法

(1)小跨徑的中小橋(如 20m 以內的)宜不設伸縮縫。支座采用固定式橡膠支座,讓墩臺的彈性變形和臺后的土抗力來抵抗溫度應力(因變形長度在 l 0m以內伸縮量一般在 5mm以內)。也可以在路面及橋面鋪裝攤鋪完了,再沿原縫開一條寬玩深 2cm深3-5cm的假縫,內填以瀝青麻絮或其他可塑性材科以防面龜裂。

(2)中、小橋宜采用 w 型伸縮裝置,它具有以下一些優點:1、縮體與鐵件聯接可不用膠水,而利用橡膠本身的預壓密縫防水;2、構件尺寸小,相應材米桿目量省,施工方便,造價低。 3、溫度伸縮變形發揮像膠彈性材料性能。在外荷作用下則姍利用拱形結構的優勢。(3)從實踐和有關資料來看,不論 w 型、 v 型、空心板型的翻交體都可使用。毛病不在膠體本身,而是在整個伸縮裝置黝的酬~是否合理。西德毛勒公司的伸縮裝置、近幾年應用較多的珊伸縮裝置設計比較合理,在行車時官具有較高喇度在溫度變化時又變形靈活。

(4)從目前已經施工的伸縮裝置半看,板式伸縮裝置的平鮮瀚,其原因是膠體內不僅加人了足夠數量的鋼板以增加彝體卿度,而且又有足夠數量的鉚釘使伸縮體同橋梁變形缽麟比辮固,不至于象原來空心板橡膠伸縮縫那樣易于淞。耐改善了施工工藝,律意到蘋丁時的安裝溫度,其定位值 A 易于控制。經實橋施工 2 年來的考驗效果良好。其缺礁躁形似欠靈活。據有羊加 l 介紹每延米須施加 25t 的壓力方能達到其設計縮短值,而月價格比較貴。

3 施工工藝控制措施

(1)在伸縮縫施工前,上報詳細的施工組織設計方案,要求精心組織、統籌安排,嚴格按照施已見范進行控制。

(2)成立專業施工操作組,包括切縫組、開槽組、安裝組、混凝土澆筑組,明確任務,做到職責分明。

(3)駐地監理對切縫、開槽、型鋼安裝、澆洲昆凝土等各道工序的施工均應進行認真的檢查,驗收合槍后方可進人下一道工序,同時對型鋼安裝、澆筑混凝土等重要工序均要全過程旁站。

(4)做好施工前準備工作,包括熟悉圖紙、安裝操作規程,并進行施工操作規程培訓;對伸縮縫的位置編號進行檢查,對伸縮縫進行順直度、平整度扭向及間距川虧檢查驗收工作;機械設備配備齊全,小型機具應全部到位,尤其是發動機,必須檢查其完好率,同時確保有一臺作為備用,保證施工順利進行;合理選擇拌和站及混凝土的運輸,混凝土采用 C50 鋼纖維高強度混凝土,長距離運輸容易出現離析,應盡量保證拌和站的位置使運輸距離最短;配備彩條布、土工布、鋼板或帆布,以防止路面污染;做好施工警示標志,加強交通管制,確保施工質量。

(5)切縫:要求在切割伸縮縫之前必須對瀝青油面平整度進行檢測,根據實際平整度晴況考慮是否適當擴大切割面的寬度(要求-邊最多比困卜夏求加寬犯叨力,如果加寬切割后路面平整度仍達不到伸縮縫安裝要求,要對對路面進行返工處理,再進行伸縮縫施工,以避免因瀝青面層不平整而影響伸縮縫的施工質量。如果平整度沒問題,就根據施工圖紙要求確定開槽寬度,準確放樣,打上線用切割機割縫,鋸縫線以外的瀝青混凝土路面,就以貼膠帶紙或加蓋塑料布進行保護,以防止鋸縫時產生的石粉污染路面。

(6)開槽。用風鎬開槽,開槽深度不小于 12cm ,伸縮縫開槽后應將槽內所有雜物清除干凈,同時應在旁邊放好彩條布或鋼板,將開槽產生的雜物統一放在彩條布或鋼板上;如發現梁與梁之間間隙不符合要求(即大于或小于規定范圍),應采取以下措施加以處理;

(a)伸縮縫寬度鋼梁兩端為 scm ,鋼筋硅梁間為 Icm 實有縫寬小于上述規定得應鑿寬到上述寬度。

(b)實有梁間縫隙超過第一項規定時,再保證縫寬的前提下,應盡可能用硅補實且設直徑 16MM 螺紋懸臂加強筋,其水平長度為鋸縫間寬度之半減 6CM ,兩端均帶直角鉤,間距 20CM ,每側懸臂鋼筋用 3 根直徑為 8MM 橫向鋼筋相連,直徑為 16MM 螺紋鋼筋頂面在伸縮縫型鋼底以下 2CM

(c)應理順、理直槽內的預埋筋及錨固筋,對預埋筋應進行除銹處理,同時如果檢查發現原來梁板預埋鋼筋不足,應及時補打數量足夠的膨脹螺栓,以確保型鋼的安裝質量;開槽后應禁止車輛通行,禁止施工人員及其它人員在槽兩側邊緣跺踏,影響硅施平質量。橋梁伸縮縫跳車不但在我國的公路存在,而且在是國外也尚未解決的問題,為了消除臺階,防止跳車,保持良好的路況,有關部門及施平單位采用了許多行之有效的措施與辦法,很大程度豐減少了橋梁伸縮縫處跳車病害。其中橋梁伸縮縫的安裝施工是公路橋梁建設中一項極為重要的施工項目,安裝質量的好壞直接影響到行車的平穩性和舒適性、橋梁的服務質量及使用年限。

參考文獻

[1]《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041—2000)

[2]田永復.《怎么編寫施工組織設計》. 北京:建筑工業出版社,1999

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