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噴射砼在危橋加固中的施工論文
摘 要:本文介紹了干式噴射砼技術在危橋改造中的應用,重點介紹了干式噴射砼的材料選擇、配合比設計、施工工藝及現場試驗中數據的采集與問題分析。
關鍵詞:干噴混凝土; 配合比設計; 施工工藝
1前言
(新奧法的產生和推廣)
1963年奧地利人L.V.Rabcewicz設計和建立了使用新建筑材料前提下的安全和經濟的隧道開挖方式及結構支護形式,并將之命名為“新奧地利隧道建造法”,簡稱“新奧法(NATM)”。其三大要素為:噴射混凝土、錨桿、量測。新奧法自產生后,經實踐證明了其適應性強,建筑效果好等優(yōu)點,因此很快地就得到了推廣,并逐步得以完善,近年來,隨著公路建設的飛速發(fā)展,新奧法更是得到全面的應用,下面就107國道星驕橋的加固來談談噴射砼的施工工藝及操作。
2機具配套
2.1 工作臺架
結構合理的工作臺架不僅為噴射作業(yè)提供便利的工作空間,且由于易于掌握噴射距離而能夠大大地提高噴射混凝土質量,因此必須根據施工現場斷面大小加工制作一簡易工作平臺。
2.2混凝土噴射機
選用的機型HPZ-5型混凝土噴射機,它由鐵道部科學院西南所研制成功,并由成都巖都科技有限公司投入生產。
2.3混凝土攪拌機(常規(guī)強制式混凝土攪拌機,配有計量設備磅秤等)。
2.4CL-9/7型空氣壓縮機(排氣量10m3/min)。
2.5坍落度筒、15×15×15抗壓標準模具。
3材料選擇與配和比的確定
3.1材料選擇
3.1.1水泥:采用525#、新鮮的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,并考慮水泥與速凝劑的相容性。
3.1.2砂:宜選用中粗砂,其細度模數應大于2.5,砂料含水率宜為5-7%,砂子中粒徑小于0.075mm的顆粒不應超過20%,否則會妨礙骨料與水泥的良好粘結。砂粒級配應滿足表1要求。
3.1.3骨料:碎石最大粒徑不超過15mm,采用連續(xù)級配,不得使用間斷級配以取得最大的表現密度,所有超尺寸的粗骨料經過篩選后除掉,在噴射砼中摻入速凝劑時,應避免使用含有活性二氧化硅的石材作粗骨料,以免引起堿骨反應使噴射砼開裂破壞,粗骨料的級配要求見表2。
3.1.4速凝劑:采用的速凝劑,應符合下列條件:
初凝時間在5min以內;
終凝時間在10min以內;
8h后的強度不小于0.3MPa;
28d強度不應低于不加速凝劑的試件強度的70%。
影響速凝劑使用效果的因素有:水泥品種、速凝劑摻量、水灰比、溫度、水泥活性、速凝劑受潮程度等。通過現場試驗我們選擇了RF-3型速凝劑見表3。
3.2干噴混凝土配合比的確定
噴射砼由于摻入了速凝劑后瞬間凝固,試驗工作無法與常規(guī)混凝土一樣進行配合比設計,解決的辦法是在速凝劑添加前進行混凝土的配合比設計。并規(guī)定按常規(guī)方法測量混凝土的坍落度等指標后,加入速凝劑再人工快速翻拌30s,然后裝入100×100×100三聯試模在振運臺上振動60s,作為試塊成型的方法,經過我們反復試驗,最終確定最佳的配合比為水:水泥:中粗砂:石子=0.44:1:2.17:1.77(每1m3砼水泥用量為385kg)。
4干式噴射砼的工藝特點
4.1掌握好噴頭處的用水量是控制水灰比的關鍵
干式噴射砼由于水在噴口處加入,水與干料混和時間太短而難以均勻,水灰比不易控制,造成砼強度波動幅度大,這就要求工人必須掌握好噴頭處的用水量,提高噴射作業(yè)的熟練水平,噴射出的砼應是暗灰色、濕潤、光澤、無干斑或滑移流淌現象。
4.2噴射前對待噴面的處理
首先應在噴射前對待噴面施作必要的處理措施:鑿除松動部分;用高壓風、水沖洗基面的油、污等物。
4.3噴射厚度的控制
在待噴面每間隔1m左右埋設1處外露長度為15cm的短鋼筋,作為厚度控制的標記。一次噴射厚度,邊墻為6-8cm,拱部為4-8cm,分層噴射的層間停歇時間應使前一層混凝土達到終凝。
4.4噴射混凝土的回彈率
回彈率的大小與拌合物坍落度、噴射角度、噴頭距離以及工作風壓等有較大的關系,即坍落度值越大其回彈值就越小,同時大的坍落度值流動性好,所需的工作風壓也小,噴射時產生的脈沖頻率小且粉塵少。但并不是說坍落度大噴射效果就好,因較大的坍落度其粘聚性就受到一定的影響,噴射砼在終凝前要靠其自身的粘聚性堆集成型的,故噴射混凝土的坍落度控制在10-18cm為宜,側墻的回彈量不超過15%,拱頂的回彈量不超過25%,且回彈物不得重新用作噴射材料。
4.5噴射混凝土的施工工藝
4.5.1噴嘴和受噴面的距離一般為0.6-1.2m,有鋼筋網時為0.6-0.8m,噴射方向應與受噴面垂直。
4.5.2噴射時,噴嘴應正對受噴面按順時針方向作均勻螺旋運動,螺旋直徑為20-30cm。
4.5.3噴射時,應先給風,再給水,然后給電,最后送料;結束時,應先停料,再斷電,然后斷水、停風。正常工作風壓為0.15-0.2MPa,水壓應比輸料管風壓高0.1-0.15MPa。
4.5.4噴射混凝土和處理堵管時,嚴禁噴嘴對人,以免射傷人員。噴射作業(yè)時,應配防塵口罩,操作噴槍頭的人員配備護眼罩、雨衣、長筒乳膠手套等勞保用品。
5抗壓強度測試
抗壓強度試件采取噴大板法制作,切割成10cm3的標準試件,養(yǎng)護28d送實驗室測其抗壓強度。我們分別制作有速凝劑噴大板試件、無速凝劑噴大板試件、及同配比現澆砼試件,分析速凝劑對混凝土的影響,對比分析噴射混凝土與現澆混凝土的不同。
表4為現場試驗強度及對比分析值,從中可以看出,有速凝劑噴射砼較無速凝劑現澆砼的強度略變小,但同比對比值卻接近1,說明摻速凝劑噴射砼并不會減弱砼的強度.但有有速凝劑噴射砼的強度卻明顯高于無速凝劑噴射砼的強度,其試驗高出值約為10%,從一個側面說明了速凝劑在噴射砼中的重要作用。同時可以看出,干噴混凝土的抗壓強度達到C25的設計強度沒有什么問題,但仍存在個別試件強度過低的現象。如編號4試件強度值僅為14.5MPa,遠遠低于同配比的其它強度值,其主要有兩方面的原因,其一為含水量變化大,沒及時調整過來,導致水灰比過大,其二為拌和物中有較大的骨料混入,脈沖較大,影響了速凝劑加入的均勻性。
6結束語
107國道星驕橋利用噴射混凝土工藝加固至今已有二年,混凝土表面整體效果良好,未發(fā)現有裂紋現象發(fā)生,通過測試結果表明,加固后的拱橋已恢復到原設計荷載等級的標準,故利用噴射混凝土工藝進行危橋加固是成功的和可行的。
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