喷射砼在危桥加固中的施工论文
摘 要:本文介绍了干式喷射砼技术在危桥改造中的应用,重点介绍了干式喷射砼的材料选择、配合比设计、施工工艺及现场试验中数据的采集与问题分析。
关键词:干喷混凝土; 配合比设计; 施工工艺
1前言
(新奥法的产生和推广)
1963年奥地利人L.V.Rabcewicz设计和建立了使用新建筑材料前提下的安全和经济的隧道开挖方式及结构支护形式,并将之命名为“新奥地利隧道建造法”,简称“新奥法(NATM)”。其三大要素为:喷射混凝土、锚杆、量测。新奥法自产生后,经实践证明了其适应性强,建筑效果好等优点,因此很快地就得到了推广,并逐步得以完善,近年来,随着公路建设的飞速发展,新奥法更是得到全面的应用,下面就107国道星骄桥的加固来谈谈喷射砼的施工工艺及操作。
2机具配套
2.1 工作台架
结构合理的工作台架不仅为喷射作业提供便利的工作空间,且由于易于掌握喷射距离而能够大大地提高喷射混凝土质量,因此必须根据施工现场断面大小加工制作一简易工作平台。
2.2混凝土喷射机
选用的机型HPZ-5型混凝土喷射机,它由铁道部科学院西南所研制成功,并由成都岩都科技有限公司投入生产。
2.3混凝土搅拌机(常规强制式混凝土搅拌机,配有计量设备磅秤等)。
2.4CL-9/7型空气压缩机(排气量10m3/min)。
2.5坍落度筒、15×15×15抗压标准模具。
3材料选择与配和比的确定
3.1材料选择
3.1.1水泥:采用525#、新鲜的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,并考虑水泥与速凝剂的相容性。
3.1.2砂:宜选用中粗砂,其细度模数应大于2.5,砂料含水率宜为5-7%,砂子中粒径小于0.075mm的颗粒不应超过20%,否则会妨碍骨料与水泥的良好粘结。砂粒级配应满足表1要求。
3.1.3骨料:碎石最大粒径不超过15mm,采用连续级配,不得使用间断级配以取得最大的表现密度,所有超尺寸的粗骨料经过筛选后除掉,在喷射砼中掺入速凝剂时,应避免使用含有活性二氧化硅的石材作粗骨料,以免引起碱骨反应使喷射砼开裂破坏,粗骨料的级配要求见表2。
3.1.4速凝剂:采用的速凝剂,应符合下列条件:
初凝时间在5min以内;
终凝时间在10min以内;
8h后的强度不小于0.3MPa;
28d强度不应低于不加速凝剂的试件强度的70%。
影响速凝剂使用效果的因素有:水泥品种、速凝剂掺量、水灰比、温度、水泥活性、速凝剂受潮程度等。通过现场试验我们选择了RF-3型速凝剂见表3。
3.2干喷混凝土配合比的确定
喷射砼由于掺入了速凝剂后瞬间凝固,试验工作无法与常规混凝土一样进行配合比设计,解决的办法是在速凝剂添加前进行混凝土的配合比设计。并规定按常规方法测量混凝土的坍落度等指标后,加入速凝剂再人工快速翻拌30s,然后装入100×100×100三联试模在振运台上振动60s,作为试块成型的'方法,经过我们反复试验,最终确定最佳的配合比为水:水泥:中粗砂:石子=0.44:1:2.17:1.77(每1m3砼水泥用量为385kg)。
4干式喷射砼的工艺特点
4.1掌握好喷头处的用水量是控制水灰比的关键
干式喷射砼由于水在喷口处加入,水与干料混和时间太短而难以均匀,水灰比不易控制,造成砼强度波动幅度大,这就要求工人必须掌握好喷头处的用水量,提高喷射作业的熟练水平,喷射出的砼应是暗灰色、湿润、光泽、无干斑或滑移流淌现象。
4.2喷射前对待喷面的处理
首先应在喷射前对待喷面施作必要的处理措施:凿除松动部分;用高压风、水冲洗基面的油、污等物。
4.3喷射厚度的控制
在待喷面每间隔1m左右埋设1处外露长度为15cm的短钢筋,作为厚度控制的标记。一次喷射厚度,边墙为6-8cm,拱部为4-8cm,分层喷射的层间停歇时间应使前一层混凝土达到终凝。
4.4喷射混凝土的回弹率
回弹率的大小与拌合物坍落度、喷射角度、喷头距离以及工作风压等有较大的关系,即坍落度值越大其回弹值就越小,同时大的坍落度值流动性好,所需的工作风压也小,喷射时产生的脉冲频率小且粉尘少。但并不是说坍落度大喷射效果就好,因较大的坍落度其粘聚性就受到一定的影响,喷射砼在终凝前要靠其自身的粘聚性堆集成型的,故喷射混凝土的坍落度控制在10-18cm为宜,侧墙的回弹量不超过15%,拱顶的回弹量不超过25%,且回弹物不得重新用作喷射材料。
4.5喷射混凝土的施工工艺
4.5.1喷嘴和受喷面的距离一般为0.6-1.2m,有钢筋网时为0.6-0.8m,喷射方向应与受喷面垂直。
4.5.2喷射时,喷嘴应正对受喷面按顺时针方向作均匀螺旋运动,螺旋直径为20-30cm。
4.5.3喷射时,应先给风,再给水,然后给电,最后送料;结束时,应先停料,再断电,然后断水、停风。正常工作风压为0.15-0.2MPa,水压应比输料管风压高0.1-0.15MPa。
4.5.4喷射混凝土和处理堵管时,严禁喷嘴对人,以免射伤人员。喷射作业时,应配防尘口罩,操作喷枪头的人员配备护眼罩、雨衣、长筒乳胶手套等劳保用品。
5抗压强度测试
抗压强度试件采取喷大板法制作,切割成10cm3的标准试件,养护28d送实验室测其抗压强度。我们分别制作有速凝剂喷大板试件、无速凝剂喷大板试件、及同配比现浇砼试件,分析速凝剂对混凝土的影响,对比分析喷射混凝土与现浇混凝土的不同。
表4为现场试验强度及对比分析值,从中可以看出,有速凝剂喷射砼较无速凝剂现浇砼的强度略变小,但同比对比值却接近1,说明掺速凝剂喷射砼并不会减弱砼的强度.但有有速凝剂喷射砼的强度却明显高于无速凝剂喷射砼的强度,其试验高出值约为10%,从一个侧面说明了速凝剂在喷射砼中的重要作用。同时可以看出,干喷混凝土的抗压强度达到C25的设计强度没有什么问题,但仍存在个别试件强度过低的现象。如编号4试件强度值仅为14.5MPa,远远低于同配比的其它强度值,其主要有两方面的原因,其一为含水量变化大,没及时调整过来,导致水灰比过大,其二为拌和物中有较大的骨料混入,脉冲较大,影响了速凝剂加入的均匀性。
6结束语
107国道星骄桥利用喷射混凝土工艺加固至今已有二年,混凝土表面整体效果良好,未发现有裂纹现象发生,通过测试结果表明,加固后的拱桥已恢复到原设计荷载等级的标准,故利用喷射混凝土工艺进行危桥加固是成功的和可行的。
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