摘 要:双钢混凝土在工程施工中具有显著的优越性,特别在桥面铺装中,它能提高桥
面质量和耐久性。文中简要介绍了特大桥桥面滑模施工的工艺要点。
关键词:双钢混凝土;桥面;滑模摊铺;施工工艺
钢纤维增强混凝土的应用始于20世纪60年代。近10年来,我国钢纤维混凝土的研究和应用发展非常迅速,作为一种新型材料在桥面铺装中的应用正逐渐广泛。桥面铺装层是桥梁的附属结构,因而在过去常被设计和施工所忽视,造成桥面开裂、早期破坏影响寿命。在桥面铺装施工中,最突出的薄弱施工环节,是施工中钢筋网格间距太大,施工网片不可避免地受到施工人员和施工机具的操作影响,使支垫就位的钢筋网下沉、变形而丧失其在铺装层中防止及改善裂缝的作用。因此重视铺装结构,研究高质量的桥面铺装材料及先进的桥面铺装施工工艺就成为新的课题。钢纤维的掺入能改善混凝土的力学性能,增强桥面的弯拉强度、劈裂强度及抗冲击力、韧性等,特别是能增强桥面的抗裂性能和耐磨性能,从而使桥面铺装层厚度减少,延长桥面的使用寿命,提高工程质量,降低维修费用。笔者在广东电湛高速公路源水河1 185 m特大桥施工国内第一次使用滑模摊铺机铺装了钢筋混凝土桥面,并获得成功。在此基础上,广东开阳高速公路继续进行了6座特大桥双钢混凝土桥面铺装滑模摊铺的课题研究试验,亦取得了良好效果。本文结合开阳高速公路桥面滑模摊铺实践,介绍桥面双掺施工工艺。
1 试验段施工
1)通过试验段摊铺总结确定了拌和设备搅拌顺序、时间、产量:为了保证拌和料得到充分搅拌,钢纤维均匀分布,经试验确定搅拌顺序为先砂、石、水泥、钢纤维干拌5 s,然后湿拌45~50 s。
2)确定坍落度控制范围:在早上或晚上施工时,后场坍落度控制在4~5 cm,前场坍落度控制在3.5~4.5 cm,在中午气温较高时施工,后场坍落度控制在5.0~6.6 cm,前场坍落度控制在4.0~5.5 cm,当运输较远或温度较高时,后场坍落度要作适当调整。
3)试验段施工中发现布料机布料时,由于输送带卸料集中在路幅中部,把钢筋网局部压弯下凹,摊铺养生过后,由于钢筋网的回弹应力影响,造成部分桥面有微裂缝。正式摊铺时应在布料机下料位钢筋网加设一根支撑钢筋,将输送带滚轴拆除,尽量使布料机传送下料均匀,布料时尽量使螺旋慢速旋转。起到将混凝土再次拌和的作用,使布料过后钢纤维分布均匀,摊铺后检测结果良好。
2 施工前的准备工作
2.1 施工配合比设计
要设计钢纤维桥面铺装配合比,必须首先确定钢纤维掺量与弯拉强度之间的关系,经试验统计得到锐削钢纤维对混凝土弯拉强度的影响参数为1.191。配合比计算采用试配法,应满足设计要求的抗压强度、弯拉强度及施工要求的和易性,本项目根据桥面施工特点及抗裂性等试验,确定钢纤维的掺入量为35kg/m3。
2.2 施工工作面的准备
1)桥面板界面的处理:对桥面板进行冲洗清理、凿毛、洒水润湿。
2)施工测量放样工作准备,同时进行滑模摊铺导
2.3 原材料
钢纤维、水泥、碎石、砂、钢筋等应经检测符合有关规范规定的要求。开阳高速公路桥面铺装采用上海某厂生产的钢纤维,掺入0.5%高效减水缓凝剂。原材料入场数量应满足施工生产要求。
2.4 机械设备
机械设备到位并调试正常、性能良好。开阳高速公路桥面铺装拌和设备采用德国产elba型拌和楼一座,产量120 m3/h。摊铺设备采用sf350型滑模摊铺机一台,ps350布料机一台。
3 施工工艺流程
3.1 测量放样
用全站仪准确放出控制点位,设立导线桩,在导线桩夹臂上设置2.5 mm钢丝绳,钢丝绳用紧线器拉紧,拉力800~1 000 n,用两台精密水准仪准确放样。
3.2 钢筋网的安装
开阳高速公路钢纤维混凝土桥面铺装采用层内设单层10(10 cm×10 cm)钢筋网,桥面铺装层厚度为13 cm,钢筋网上面净保护层4 cm,在设置钢筋网之前,应先安装锚固钢筋,再将钢筋网与锚固钢筋焊接,锚固钢筋间距60 cm×220 cm,在墩顶设补强钢筋。
3.3 钢纤维混凝土的搅拌与运输
1)开阳高速公路桥面铺装搅拌设备采用德国产elba间歇式搅拌楼,钢纤维采用拉料斗撒布。其拌和顺序是:先将称量精密的钢纤维、骨料、水泥一起干拌,然后湿拌,其搅拌时间约50~60 s,较普通混凝土时间长,拌和时钢纤维在混凝土中分布要均匀,水洗法检测含量不大于理论掺量±10%。
2)钢纤维混凝土运输与普通混凝土运输相同,由于桥面铺装施工布料采用侧向布料器布料,应采用混凝土搅拌车运输,在运输过程中应避免拌和物离析。根据拌和楼的生产能力,前场施工机械摊铺能力及运输车辆的速度、运距、运量计算运输车辆数量。
3.4 滑模摊铺钢纤维混凝土桥面铺装层摊铺开始前应检查钢筋绑扎是否到位,滑模导线
是否符合要求,桥面板界面是否清洁并洒水湿润,积聚多余的水要清除。钢纤维混凝土的浇筑方法应保证钢纤维分布的均匀性和结构的连续性,开阳高速公路采用sf350型滑模摊铺机进行连续摊铺作业。在摊铺开始时,要测准摊铺机底板高程、横坡度,将传感器挂到导线上,并检查传感器的灵敏度,在开始摊铺的5 m之内必须对所摊铺出的桥面铺装标高、厚度、宽度、中线、横坡度等技术参数进行检测。从摊铺起步—调整—正常摊铺应在10 m内完成。布料机由专人指挥车辆均匀卸料,保证摊铺机能匀速摊铺,达到良好的平整度控制。摊铺机摊铺速度应控制在0.7~1.1 m/s之间,机手操作滑模摊铺机应缓慢、匀速、连续不间断,速度太快则影响混凝土的密实度及钢纤维的均匀性。
3.5 抗滑构造
微观抗滑构造采用粗麻布拖毛,但不能拖动钢纤维。拖毛时间要控制好,太早容易将钢纤维一起拖起带出,太迟拖不出微观构造,经现场摊铺试验确定,在摊铺机摊铺后30~45 min为拖毛最佳时间。宏观抗滑构造采用硬刻槽机刻出,硬刻槽可在养生7 d后进行。
3.6 伸缩缝处施工
为了保证桥面的平整度,在桥梁伸缩缝处,采取预埋砂袋来保护伸缩缝和预留钢筋,摊铺机连续摊铺作业,待以后凿除。
3.7 养生、切缝、填料
在摊铺完成后6~8 h左右切缝。采用薄膜覆盖洒水养生法,养生期14 d。待养生期满后应及时填缝,缝槽口应干燥、清洁,采用常温填缝料填缝,填缝深度为1.0~1.5 cm。
4 滑模施工技术控制要点
4.1 准备工作
在摊铺前对桥面板应充分洒水洒透,在施工前一天洒透,防止桥面铺装层因失水而产生早期破坏,但不能有积水。对桥面板要涂加有防水剂的水泥浆,水灰比不大于钢纤维混凝土的水灰比,可掺减水剂以改善工作性能提高新旧混凝土的粘结性。
4.2 施工坍落度控制
由于拌和物的工作性能直接影响到滑模摊铺路面的质量,为保证滑模摊铺的钢纤维混凝土的密实性、均匀性及表观良好,必须严格控制好混凝土的坍落度。设专人负责检测,一般在拌和楼出料时坍落度控制在40~60 mm,摊铺时控制在30~50 mm为宜。坍落度太小,滑模摊铺过后易麻面,坍落度太大表面浮浆过多,造成表面强度不够,耐磨性能降低,摊铺过后桥面的表面浆厚度应控制在2 mm左右。
4.3 混凝土的布料
钢纤维混凝土采用布料机侧向布料,正常摊铺时,机前最高料位不得高于摊铺机松方控制板顶面,料位的正常高度应在螺旋布料器顶面,以至松方控制板1/2高度为宜,但不得缺料。布料机应均匀、缓慢布料,侧向布料器螺旋转速不应太快,以免甩料造成离析。
4.4 振捣控制
摊铺机滑模施工时振动棒下缘应严格控制在路面标高以上,严禁插入路面,以免振捣棒拖出沟槽。振捣棒振捣频率宜控制在8 000~10 000 r/min,根据现场坍落度适时调整,以免过振、漏振、欠振。在停机待料时,应停止布料螺旋器的工作,以免过分扰动纤维。
4.5 施工温度及刮风天施工控制夏季施工,当桥面温度高于30℃时,中午不宜施工,可选择早上或傍晚施工,若不能避开高温,则可加大缓凝剂剂量并及时喷洒养护剂养护。但施工最高温度不得大于35℃,因温度高成型混凝土很容易断裂。在沿海春秋季节施工日照强时应特别注意刮风天气影响,由于刮风天路面容易发生收缩开裂,特别是表面易发生失水塑性开裂现象,必须采取措施:在风力达到3级时应喷洒2遍养护剂养护,并及时覆盖薄膜养生,当风力达到4~5级时极易产生表面失水皱皮现象,应使用机械抹面,加厚喷洒养护剂后及时覆盖薄膜
养生。风力在6级以上时应禁止施工。
4.6 搅拌楼的混凝土配料精度及水泥用量控制滑模混凝土应配备和采用有计算机自动称料和砂含水量反馈控制系统的搅拌楼进行生产,不得使用手动配料,保证拌和计量精度(表1)。
表1 搅拌楼的混凝土拌和计量精度要求%
采用425#道路硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时混凝土拌和料单位体积水泥用量c0宜控制在380~420 kg/m3,满足耐久性要求的最大水灰比不宜大于0.41。在确保各项施工技术指标达标的前提下,尽量减少水泥用量,减少或避免裂缝的产生。
5 施工检测结果
使用高性能混凝土材料“双掺技术”,将成熟的水泥路面滑模技术应用于特大桥的钢筋混凝土桥面铺装施工,使用新型桥面滑模铺装施工工艺提高了桥面混凝土的强度、匀质性、密实性和平整度。经验收检测,开阳桥面铺装平整度δ≤0.9。抗压强度≥c40级,伸缩缝及桥头无有感跳车现象,铺装层表面无明显裂缝。从钻芯取样结果看,钢纤维在混凝土内分布均匀,无结团现象。
6 结束语
钢纤维混凝土桥面滑模摊铺的试验研究,主要是利用钢筋和钢纤维材料的高质量优点和滑模摊铺工艺的特长。解决了桥面铺装层易裂、抗拉强度不高、不耐磨、易早期破坏等问题。实践证明,该工艺能提高钢筋混凝土桥面铺装的动态平整度,增加桥面抗裂性能以及有效防止桥面早期破坏,减少维修费用,从而提高桥面铺装质量,延长使用年限。
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