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        公伯峽黃河大橋鋼管拱鋼纖維混凝土試驗及應用

        放大字體  縮小字體 發布日期:2016-03-09  來源:中國彩鋼網  瀏覽次數:8777

          鋼纖維混凝土(SFRC)是近20年來迅速發展起來的一種新型復合材料,目前多用于公路路面、橋面、機場場坪等工程。在普通混凝土中摻入適量的鋼纖維,通過鋼纖維和混凝土的共同作用,兩者各施所長,不僅具有普通混凝土的優良特性,同時由于鋼纖維的存在阻滯了基體混凝土裂縫的產生和發展,與普通混凝土相比,呈現出良好的抗折、抗拉、抗沖擊和抗疲勞等力學性能,以及收縮率小、韌性好、耐磨耗能力強等優點。

          公伯峽黃河大橋設計為單跨128m鋼管混凝土拱中承式彩虹大橋,設計荷載為特載80t,掛-200t.為了強拱腳段的抗折、抗拉強度,拱腳段20延長m范圍內設計為鋼纖維摻量為1. 5%的CF50免振自密微膨脹SFRC鋼管拱混凝土壓注,近年來己有不少成功的范例。鋼管拱壓注超大流動度免振自密SFRC目前國內尚未見報道。因此,鋼管拱SFRC的配制與一次性壓注成功是全橋混凝土施工的關鍵工序。

          2SFRC的配制21試驗項目及目標―),男,工程師。畢業于石家莊鐵道兵工程學院橋梁專業。電話:0419)2261576-27012抗折強度設計為5MPa,試配強度為9MPa;抗拉強度設計為4.7MPa試配強度為6MPa SFRC和易性應具有超大流動性,滿足泵送要求和在泵送過程中較長時間內保持其工作性不變,且具有自密實能力,不離析泌水,不沉降分層,保持一定的塑性粘度,令鋼纖維、骨料均勻分布,懸浮于漿體中。本著這一思路,結合工程實際確定以下主要性能指標:~25cm擴展度55施工時每孔兩端同時壓注,根據現場設備拌和能力和泵送能力,壓注時間約需2.5~3h(壓注速度約10m3/h)考慮異常情況和素混凝土接灌間隙等因素,初凝時間控制在6h以上,坍落度保持在4~5h基本不損失。

          摻加低堿微膨脹劑,使SFRC在管內凝結硬化后不收縮。

          2.2材料水泥甘肅永登水泥廠生產的祁連山牌525級普通硅酸鹽水泥,各項指標均符合現行國家標準。

          細骨料公伯峽河砂,中砂,細度模數266,含泥量0.3%,表觀密度27.粗骨料公伯峽碎卵石粒徑5續級配,表觀密度271g/cm3含泥量0.2%,針片狀含量5.3%,壓碎指標4.膨脹劑錦州東電水泥廠生產的FN-M型低堿膨脹劑,中國建材科學研究院監制,性能指標符合有關標準。

          粉煤灰青海連城電廠級原狀干灰,細度18%需水量比102%含水量0.18%,燒失量3.09%三氧化硫1.4%外加劑分別對咸陽、天津、山西等地7種外加劑進行有關性能比選,最后選定山西萬榮黃河外加劑廠生產的UNF -3C緩凝型強高效泵送劑。

          該外加劑主要由高效減水劑、保塑劑、緩凝劑和早強劑復合而成。

          (7)鋼纖維根據對多個品種、型號鋼纖維的技術指標以及拌制混凝土時鋼纖維的可分散性、均勻性等施工性能的比較,選用浙江嘉興市七星纖維廠生產的專利產品,型號為ZH-06凸痕型變截面鋼纖維,其L =32mm,等效直徑d 51.6.該產品的特點是:鋼纖維不會變形,不會折斷,變截面異型和兩端凸痕處起較強的錨固作用,強、韌效果顯著。

          23配合比設計與選擇參見普通混凝土配合比設計規程(G/T 55-96)和鋼纖維混凝土結構設計與施工規程〉(CECS38 SFRC的配合比不同于普通混凝土,由于摻入了眾多的細長纖維集料,從而引起了“壁效應”,其流動性隨鋼纖維體積率的大而顯著降低。要使SFRC保持超大流動性,同時具有可泵性和免振自密的效果,簡單地采用加用水量和加大砂率己不能解決問題。因此,合理地選擇混凝土外摻料和外加劑,打破常規加大其用量,發揮諸材料的綜合效應,可明顯地加混凝土中鋼纖維的裹漿量,使SFRC在超大流動度的情況下,具有良好的和易性、可泵性及自密實能力。

          目前SFRC配合比設計有關資料僅提供了半干硬性和低塑性2種類型的有關參數依據。通過摸索,我們在原有普通混凝土配合比設計經驗的基礎上,通過調整砂率、裹漿量等有關參數,達到了上述目的。

          23.1基準配合比有關參數確定由抗壓強度經驗公式計算由抗折強度經驗公式計算取抗壓強度的w/b為初選值,考慮到超大流動性和摻合料的影響,取w/b=0.32為基準。

          ~25am素混凝土基準用水量一般為200~230kg/m3,外摻高效減水劑并進行微調后可達到坍落度22 ~25am的期望值,經反復調試米用220kg/m3.根據經驗滿足素混凝土C50的水泥用量一般為按廠方推薦摻量取總膠凝材料用量的10%.按設計,鋼纖維摻量按體積占1.當地碎石粒徑偏大,產量較小,通過摻入不同比例篩分小卵石予以摻配,碎石:卵石=3:2. 2.3.2SFRC性能試驗(1)砂率對混凝土和易性的影響(表1)表1砂率試驗結果砂率坍落度擴展度中邊差備注泌水、流動性較差和易性好,拌和物徐徐流動混凝土內阻力增大,流動緩慢從表1可見,合理的砂率至關重要。砂率過大,混凝土內部摩擦力加大,拌和物發澀,流動性降低,擴展度減小;砂率過小,混凝土拌和物保水性差,鋼纖維外露中邊差較大。反復試配后,最佳砂率確定為45%左右。小。(2)膠凝材料含量對和易性的影響(表2)混凝導致表2膠凝材料含量試驗結果,凝土由于采用泵送施工且鋼管拱必須一次性灌滿,:土坍落度在一定時間內不應損失過快,否則將(堵管甚至有可能使整個灌筑失敗。因此進行混1坍落度經時損失試驗(表4)。

          表4坍落度損失試驗膠凝材料總量坍落度擴展度中邊差目測情況自裝模后密情況外加劑品種摻量坍落度經時損失/cm泌水,靜停后鋼纖維外露白然流淌后田由口。

          氣溫/°C手下沉序號簸模體有初始現象0(室內)和易性好,靜停后鋼纖維基本不外露自然手下沉流淌后用簸模體無2現象粘聚性增大,靜停后鋼纖維基本不外露自然手下沉流淌后用室外平均)簸模體有4現象注:序號1為與生產廠共同試驗由表2可見,膠凝材料總量的多少影響超大流動性免振自密SFRC的和易性。膠凝材料總量的選試驗結果表明,UNF-尤具有明顯的保塑、緩凝定與使用的其它材料有關,裹漿量一般應控制在效果,混凝土拌和后處于懸浮狀態,無下墜粘板、離37%左右。

          析泌水、沉降分層等不良現象,在較長時間內其塑性(3)混凝土凝結時間的測定粘度保持良好,靜停4h內一經拌和很快恢復原來外界氣溫不同,凝結時間不同;外加劑品種、摻狀態。混凝土入模后緩緩流動自行密實,硬化后表量不同,凝結時間不同。試驗采用配合比為水泥:膨面感觀良好。輔以一定摻量的UNF-1型進行調脹劑:粉煤灰砂:石:鋼纖維:水=114:0.24:1.28節,基本能保持單摻UNF-3C的效果。

          :1.570236:0.44試驗結果見表3.(5)有關力學性能試驗(表5、表6)表3混凝土凝結時間測定表5SFRC有關力學性能試驗結果外加劑品種摻量/%初凝時間終凝時間溫度水泥用量粉煤灰坍落度抗壓強度抗折強度劈裂抗拉強度軸心抗壓強度試驗(室內)號由表3可見,混凝土凝結時間隨UNF量加而逐漸延長;輔以UNF-1型,隨著:凝結時間逐漸縮短。

          混凝土拌和后,隨著時間延長,坍落1 X的摻丑03摻量增加度逐漸減表6不振搗與振搗成型試件強度結果試驗成型28d抗壓強度/MPa備注編號組數方式平均最大值最小值離差不振搗試件尺寸為150mmX振搗由表5可見,編號B-03坍落度、強度均能滿足配合比設計目標要求。表6說明編號B-03振搗與不振搗2種成型試件的28d抗壓強度基本一致。

          為避免鋼管拱灌筑SFRC后鋼管與混凝土之間產生收縮裂隙,SFRC中摻入了膨脹劑,借助膨脹劑的微膨脹性抵消鋼管與SFRC之間可能產生的裂隙,使兩者之間形成一體,對此進行了驗證試驗(表表7混凝土膨脹試驗結果X混凝土種類膨脹率及強度等級劑后,都具有微膨脹補償收縮的性能,一般7~14d達到峰值,以后逐漸回落。不同的是,普通混凝土的膨脹量略大于SFRC的膨脹量,這可能是由于普通混凝土中摻入鋼纖維后可以限制混凝土收縮,同樣也可限制混凝土膨脹的緣故。

          根據以上各種性能試驗結果,最后選定用于施工的理論配合比為水泥:粉煤灰:膨脹劑:砂:石:鋼236:0.44,其中水泥用量5⑴kg/m3,水膠比0.32外加劑UNF 3SFRC攪拌工藝試驗攪拌是保證鋼纖維在混凝土基體中均勻分布的重要環節。SFRC攪拌的投料順序和方法應以攪拌過程中鋼纖維不產生結團和保證一定的生產能力為原則。試驗采用強制式攪拌機。經過反復試驗,初步選定采用先加砂、石、鋼纖維干拌30~50s鋼纖維用鐵釵逐漸灑散的方法加入,再加入膠凝材料和外加劑干拌20~30s最后加水濕拌1.5min左右即能收到良好的拌和效果,室內一次拌和約需3min左右。加料過程中絕不允許將鋼纖維直接加在膠凝材料中,否則鋼纖維與膠凝材料攪拌成團很難分開。

          4工程應用上述SFRC配合比用于公伯峽黃河大橋鋼管拱灌筑,10月初首先灌筑下游下管,外界氣溫10~28C,現場采用強制式攪拌機,拌和后觀察SFRC和易性良好,與試驗結果相符,實測坍落度22~24cm.攪拌采用室內試驗推薦的投料順序和方法一次成功,現場拌和一盤約需5min左右。預計SFRC灌筑完接灌素混凝土的時間約需3h左右,中途因輸送泵出故障耽誤1. 5~2h,灌筑完SFRC的實際時間約45h,排除故障后未發生任何堵管和泵壓異常現象。同體養生SFRC試件3d設計強度達到80%左右,4d達85%左右,從而滿足了下一管灌筑間隙3 ~4d需要的設計強度要求。全橋灌筑期間從未發生因SFRC異常而延誤工期的情況,進展順利。施工期間,共抽取各類檢查試件36組,全部滿足設計要求(表8)。

          表8SFRC強度檢查試件測試結果抗壓強度/MPa抗折強度/MPa劈裂抗拉強度/MPa試件組數平均最小值離差試件組數平均最小值離差試件組數平均最小值離差5結語超大流動度免振自密SFRC,打破常規半干硬性、低塑性SFRC施工,成功應用于公伯峽黃河大橋鋼管拱灌筑施工中,為今后SFRC的泵送施工、免振自密施工展示了廣闊的應用前景。

          鋼管拱灌筑SFRC配合比設計是關鍵,選用優質材料是前提。特別是外加劑和大摻量粉煤灰的使用是保證SFRC和易性、超級緩凝、坍落度經時損失小的重要措施。

          三明大橋八面豎曲線橋墩鋼模板設計王合希劉長勇姜麗雯呂鳳國(鐵道建筑研宄設計院北京102600)了所采用模板設計方法的合理性。

          1工程概況二明大橋位于二明市區,是京福高速公路聯絡線三明市瑞云路工程的一座30m+55m+3X85m+55m6跨預應力混凝土連續梁橋。結合城市的自然景觀,為使結構更合理,造型更美觀,橋墩采用八面豎曲線薄壁墩,且墩橫向兩立面設有鋸齒形流水槽。全橋共有5墩,墩高分別為10. 2模板設計該橋橋墩墩形特異,與通常采用的直面橋墩不同,其模板承受雙向作用力,既承受混凝土側壓力又承受混凝土重力,給模板設計、制造、使用都帶來了一定難度。模板設計要求除了保證墩身的形狀、尺寸外,還要具有足夠的剛度、強度和穩定性,能可靠地承受施工過程中所產生的各種荷載,且構造簡單,拆裝方便,不妨礙鋼筋綁扎和混凝土灌筑,拼縫嚴密,不漏漿。

          橋墩采用大塊鋼模板施工,由于施工工期較長,第一:王合希(1973―),男,助理工程師。1997年畢業于西南交通大學橋梁工程系為節省一次性投資,全橋只加工一套墩身模板,周轉使用。

          下面對模板設計中模板方案的選擇、荷載計算及撓度計算的方法作一介紹。

          2.1模板分段方案比選與模板結構2.1.1模板分段方案墩身模板立面下部直線段按長度4m標準自上而下分段,墩底所余高度采用調整段模板施工,上部6m曲線段一分為二,如所示。

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