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结构表层混凝土的耐久性质量在很大程度上取决于施工养护过程中的湿度和温度控制
作为施工单位我们要注重每一个环节,按时保质、保量的完成每座大桥的建设
1 桥梁工程混凝土施工的一般要求 1.1 炎热气候的混凝土施工 在浇筑前的混凝土温度不应超过32℃
承包人应采取以下措施以保持混凝土温度不超过32℃: 1.1.1 集料及其他组成成分的遮阴或围盖和冷却
1.1.2 用致冷法或埋水箱法或在部分拌合水中加碎冰以冷却拌合水,但在拌和完后,冰应全部融化
1.1.3 与混凝土接触的模板、钢筋、钢法兰盘及其混凝土前应冷却至32℃以下,其方法有盖以湿麻布或棉絮、喷雾状水,用保护罩覆盖或其他认可的方法
1.1.4 桥面板及桥面铺装混凝土浇筑温度应不超过26℃
当蒸发率大于每小时0.5 kg/㎡时,则不应在桥面板、桥面铺装或其他暴露的板式结构上浇筑混凝土
1.1.5 在炎热气候下浇筑混凝土时,应避免模板和新浇混凝土受阳光直射,应尽可能安排在傍晚浇筑而避开炎热的白天,也不宜在早上浇筑以避免气温升到最高时加速混凝土的内部温升
在相对湿度较小、风速较大的环境下,宜采取喷雾、挡风等措施或在此时避免浇筑面板等有较大暴露面积的构件
1.1.6 浇筑混凝土时应定时测定混凝土温度以及气温、相对湿度、风速等环境参数,并根据环境参数变化及时调整养护方式
1.2 冬季的混凝土施工 1.2.1 如室外日平均气温连续5 d低于5℃,混凝土工程施工除其材料及施工要求应符合本规范有关规定外,承包人应向监理工程师提交一份关于冬季浇筑混凝土及养生的施工方案,详细说明采用的施工方法和设备,保证混凝土的温度在浇筑后的前7天不低于10℃
1.2.2 承包人应备有足够数量的能连续记录的温度计,在前7天内,约每30㎡混凝土,在其附近放置一个温度计,设专人连续观测记录
对断面较大的构件,承包人还应留测温孔测构件内部温度,其位置与数量由监理工程师选定,温度记录送交监理工程师
1.2.3 混凝土拌和时,各项材料的温度应满足拌和所需要的温度,为满足拌合温度,材料可分别加热
1.2.4当确定拌合材料温度时,应考虑混凝土拌和时及运输至成型的热量损失
1.2.5 当掺用氯化物于加热后的混合料时,混凝土初凝应不早于混凝土浇筑结束,并不得用蒸汽养生
1.2.6 在已硬化的混凝土上继续浇筑混凝土时,结合面的温度至少应有5℃,且在浇筑混凝土过程中仍应维持5℃或以上的温度
1.2.7 搅拌混凝土时,搅拌时间应延长50%
1.2.8 承包人在冬季寒冷气候条件下,应负责保护混凝土,任何由于保护不善受冻而损坏的混凝土都必须清除后重新浇筑,其费用由承包人承担
2 桥梁工程混凝土养护一般要求 2.1 混凝土浇筑完成后,待表面收浆后尽快对混凝土进行养生,暴露于大气中的新浇筑混凝土表面应及时浇水或覆盖湿麻袋、湿棉毡等进行养护
如条件许可,应尽可能采用蓄水或洒水养护,但在混凝土发热阶段最好采用喷雾养护,避免混凝土表面温度产生骤然变化
此外,还应保证模板连接接缝处不至于失水干燥
2.2 对于水胶比低于0.45的混凝土和大掺量粉煤灰混凝土,在施工浇筑大面积构件时应尽量减少暴露的工作面,浇筑后立即用塑料薄膜紧密覆盖(与混凝土表面之间不应留有空隙),防止表面水分蒸发,待进行搓抹表面工序时,可卷起塑料薄膜并再次覆盖,终凝后可撤除薄膜进行水养护
2.3 在混凝土浇筑后的抹面压平工序中,严禁向混凝土表面洒水,并应防止过度操作影响表层混凝土的质量
2.4 混凝土的入模温度应视气温而调整,在炎热气候下不宜高于气温且不超过30℃,低温下不宜低于12℃
2.5 承包人应合理确定混凝土施工的浇筑、养护方法与工序,并在施工养护过程中实际测定关键截面的中点温度和离表面约5 cm深处的表层温度,实行严格的温度控制
一般情况下,混凝土的温度控制值为:混凝土入模后的内部最高温度不高于70℃,构件任一截面在任一时间内的内部最高温度与表层温度之差不大于20℃,新浇混凝土与相邻的已硬化混凝土或岩土介质之间的温差不大于20℃,淋注于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度的差值不大于15℃,混凝土的降温速率不超过3℃/d
2.6 当周围大气温度低于养护中混凝土表面温度超过20℃时,混凝土表面必须保温覆盖以降低降温速率
2.7现浇混凝土应有充分的潮湿养护时间
在整个潮湿养护过程中,应根据混凝土温度与气温的差别级变化,及时采取措施,控制混凝土的升温和降温速率
2.8 构件体积较大,水泥含量较高,或采用特别养生方法进行养生的构件,其养生方法应经监理工程师批准
2.9 构件不应有由于混凝土收缩而引起的裂缝
2.10 结构物各部分构件,不论采用什么养生方法,在拆模以前均应连续保持湿润
2.11 同样构件尽可能在同一条件下养生
2.12 当结构物与流动性的地表水或地下水接触时,应采取防水措施,保证混凝土在浇筑后7 d之内不受水的冲刷
当环境水有侵蚀作用时,应保证混凝土在浇筑后10 d内以及其强度达到设计等级的70%以前,不受水的侵袭
2.13 养生期间,混凝土强度达到2.5 MPa之前,不得使其承受行人、运输工具、模板、支架及脚手架等荷载
2.14 混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度外,还应考虑到拆模时的混凝土温度不能过高,以免接触空气时降温过快而开裂,更不能在此时浇凉水养护
3 混凝土施工养护方法 3.1 洒水养生 3.1.1 洒水养护宜用自动喷水系统和喷雾器,湿养护不应间断,不得成干湿循环
提供的覆盖材料应事先征得监理工程师的同意
3.1.2 洒水养生应根据气温情况,掌握恰当的时间间隔,在养生期内保持表面湿润
3.1.3 气温低于+5℃时,应覆盖保温,不得洒水养生
3.2 防水纸、塑料布养生 3.2.1 防水纸应尽可能采用大幅宽纸
相邻纸应至少重叠150 mm,并用胶带、玛脂、胶水或其他批准的方法紧密结合,使整个混凝土表面形成完全防水覆盖,应固定防水纸不被风吹移动
养生期内任何纸破碎或损坏时,应立即修补该部分
不应使用丧失防水性能的纸段
3.2.2 塑料布的使用要求同防水纸
3.3 蒸汽养生 3.3.1 当承包人采用蒸汽养生时,应事先经试验确认,对于加入外加剂的混凝土构件,经蒸汽养生后确无有害影响,并取得监理工程师的批准,才能进行蒸汽养生
3.3.2 蒸汽养生按JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规程第11.8节及第14.2节规定进行
3.3.3 模板拆除及蒸汽养生均应加以选择,以免混凝土开裂
3.3.4 经蒸汽养生的构件,不得再洒水养生
4 结语 随着社会的发展,中国近几十年来一座座大桥拔地而起
本文简要介绍了桥梁工程混凝土施工及养护方法,并对桥梁工程的养护提出了粗浅的分析和具体的养护措施
桥梁工程的混凝土施工受施工条件的影响很大
养护是桥梁工程必不可少的一道工序,正确的桥梁养护方法是桥梁正常运营的关键,为了保持桥梁施工后的良好状态,有必要通过养护的办法加以解决,从而达到良好的运营目的
参考文献: 【1】 江见鲸.混凝土结构工程学【M】.北京:中国建筑工业出版社,1998. 【2】 姚玲森.桥梁工程【M】.北京:人民交通出版社,1993. 【3】 王传志,滕智明.钢筋混凝土结构理论【M】.北京:中国建筑工业出版社,1985. 【4】 吴秋茂.浅析公路桥梁养护与管理【J】.山西建筑,2007,33(34):323-324. 具有整体性好、刚度大、水稳性好、早期强度高等优良路用性能,在水泥稳定碎石混合料中掺入适量的缓凝防裂剂,能延长水泥的终凝时间与减少横向收缩裂缝,目前水泥稳定碎石广泛应用于公路的基层
尽管水泥稳定碎石具有良好的力学性能,优点很多,使用范围也比较广泛,但是若对其特点了解不足,施工过程中质量控制不好,易出现干缩、温缩裂缝,大大降低路基的强度
因此,如何对高等级公路水泥稳定碎石基层施工过程中的裂缝进行合理有效控制是广大技术人员不断探讨的重要课题
【关键词】公路;高等级公路;水泥稳定碎石基层;裂缝处理 0.工程概况 阳休线是山西省吕梁市主要连接国道108线和国道307线的重要省道干线公路之一,起迄里程为 K0+000~K29+264,全长为29.264km;设计行车速度为80km/h,路基宽度为24m,路面宽度为21.5 m,其路面基层自上而下设计为:基层采用 5%水泥稳定碎石 20cm,底基层采用 4%水泥稳定砂砾20cm组成,面层采用沥青混凝土路面6+4cm厚,下面着重对基层裂缝成因与防治进行分析探讨
1.水泥稳定碎石基层施工过程中裂缝产生的原因分析 水泥稳定碎石半刚性基层在非荷载作用下产生裂缝的主要原因是干缩和温缩
影响半刚性材料干缩和温缩的主要因素与含水量、水泥剂量、集料或矿料的含量、矿料的矿物成分、环境温度和养生情况有密切联系
1.1水泥稳定碎石强度形成原理 1.1.1嵌挤作用 由于水泥稳定碎石中碎石按级配规律,小颗粒填补大颗粒空隙的一级填充一级的原则进行排列组合
它在外力(碾压)的作用下,级配碎石能紧密地嵌固在一起,依靠颗粒之间的嵌挤和摩阻作用而形成的内摩阻力具有一定的强度和稳定性
1.1.2水泥硬化反应 水泥矿物质与水发生强烈的水解和水化反应,形成水化碳酸钙、水化硅酸钙等水化物,水泥的各种水化物生成后,有的自行继续硬化,形成水泥石骨架,有的则与碎石中的其它矿物质发生硬凝反应和碳酸化反应,增大了水泥稳定碎石的强度
1.2干缩裂缝 水泥与各种集料和水经拌和压实后,由于蒸发和混合料内部发生水化作用,水份会不断减少
由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用,材料矿物晶体或凝胶体间的水化作用和碳化收缩作用等都会引起水泥稳定碎石材料产生体积干缩,其收缩的程度与水泥、碎石粒料的含量,混合料中小于 0.075mm 的细颗粒的含量和塑性指数等相关
根据累积干缩应变可计算出干缩系数
1.3温缩裂缝 组成水泥稳定碎石基层材料的三相,即不同矿物颗粒组成的固相、液相(水)和气相在降温过程中相互作用的结果,使半刚性材料产生体积收缩,即温缩
就组成固相的矿物颗粒而言,原材料中碎石的温度收缩系数较小;粉粒以下颗粒,特别是粘土矿物的温度收缩性较大,半刚性材料中胶结物有较大的温度收缩性
水泥稳定碎石基层随混合料水分减少产生干缩和温缩应力,水分减少的愈多愈快,产生的干缩应力愈大,水分减少愈慢,干缩应变愈慢
因此半刚性基层施工时应合理安排工序,尽量在环境温度适宜时施工,以减小干缩、温缩裂缝对质量造成不良影响
2.水泥稳定碎石基层施工过程中预防与控制干缩、温缩裂缝的具体措施 根据水泥稳定碎石基层的非荷载作用开裂机理分析,为减少裂缝产生,施工时要在配比设计、含水量控制、水泥剂量的控制、水泥稳定碎石的养生、压实度控制等方面采取措施,具体如下: 2.1严格控制施工配合比 混合料配合比正确与否是影响碎石半刚性基层开裂的一个因素
根据部颁《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)要求,水泥稳定碎石配合比设计中,碎石应占80%~85%(混合料为密实式稳定粒料)
2.2选择适宜季节施工 水泥稳定碎石基层施工最佳季节是春末和夏初,气温相对变化不大且风又小,若在秋末冬初施工,由于温差较大,基层强度增长缓慢,温缩裂缝也会产生;若工期紧张,必须在这个季节施工时,可采取保温措施,避免基层受冻
保温措施可采用料薄膜加麻袋的方法
2.3水泥剂量的控制 品种不同的水泥具有程度不同的收缩性,如矿渣水泥要比硅酸盐水泥收缩性大,标号高的水泥收缩性比标号低的水泥收缩性大,抗折强度愈大,混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大,越不易产生温缩裂缝
水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间6h以上的品种
水泥剂量是影响水泥稳定碎石强度的重要指标
如果剂量过大,造成水泥稳定碎石干缩和温缩裂缝增多
因此其剂量误差范围应控制在0.5%以内,在满足设计强度的同时尽量限制水泥的用量,以减少基层的干、温缩的等非荷载裂缝
2.4含水量控制 含水量主要控制碾压含水量和养生用水量,碾压时的含水量大,产生裂缝机率就愈高,就会导致面层产生反射裂缝
含水量是水泥稳定碎石中的又一项重要控制指标,本工程施工实践证明,含水量过低,小于最佳含水量2 个百分点以上时,混和料难以成型,压实度达不到要求,板结性差,其强度达不到设计要求;含水量偏大于最佳含水量2个百分点时,碾压有明显轮迹,且局部出现弹簧,成型 3 天后可以看出有明显的干缩裂缝,根据有关资料统计表明,每增加1%的含水量是每增加1%的水泥剂量出现裂缝的2~3倍,这种干缩裂缝随着温差的加大而变宽,形成反射裂缝,对路面构成威胁,因此施工过程必须严格掌握
2.5压实度控制 压实度也是影响路面基层开裂的一个因素
水泥稳定碎石基层混合料应在处于或略大于最佳含水量时碾压
碾压应一次完成,直至达到按重型实验法确定的要求压实度98%(高速公路、一级公路基层)
实验表明重型标准比轻型标准干缩应变小,提高水泥稳定碎石基层的压实度对减少于缩应变非常有利
3.水泥稳定碎石基层裂缝的处理 水泥稳定碎石基层出现裂缝后,可以采取以下措施进行处理: ⑴在基层清扫时详细调查裂缝,确保裂缝不遗漏,并做好记录
基层裂缝处着重清理,保证缝内无杂物,清理完毕后向裂缝内灌注改性乳化沥青,其灌注深度为缝深的2/3
⑵基层裂缝清理后在其上铺设自粘式玻璃纤维格栅,铺设宽度为 100cm,裂缝两侧各 50cm,长度为横向满铺,如纵向缝则两端超出裂缝长度50cm
铺设时间在透层施工之后,改性沥青下封层施工之前,固定方式为水泥钉、铁皮将一端固定,再用人力拉紧
; 铺设时应保持其平整度、拉紧、不起皱,并具备有效的张力
⑶铺设完自粘式玻璃纤维格栅后,应派专人维护,当进行下封层施工时,洒布车及运输车行驶在其上不可急转弯、掉头,以免自粘式玻璃纤维格栅松弛、扭曲而影响其力学性能
通过上述处理措施的应用,可以消解基层裂缝处应力集中,可减少裂缝传递反射至面层,从而减少反射裂缝的产生
其次可以增加基层和沥青面层层间的摩阻力,有效地克服基层收缩裂缝的产生
4.结语 综上所述,本工程通过施工过程中采取严格的控制措施,使水稳级配碎石基层施工过程中常见的干缩、温缩裂缝得到了有效控制,取得了良好的效果
当然,在水稳级配碎石基层设计与施工时,无论哪一个环节都不能放松质量要求,特别是对于容易出现质量问题的影响因素,应积极采取预防措施,避免施工过程中出现质量问题
出现裂缝后可以采取铺设玻璃纤维格栅进行处理,确保水泥稳定碎石基层整体质量
【参考文献】 [1]JTJ034-2000,公路路面基层施工技术规范【S】. [2]JTG E5
融亨万疆五号私募证券投资基金