沿海桥梁（共4篇）
沿海桥梁 篇1
桥梁是高速公路的重要组成部分, 桥梁养护的好坏直接影响到高速公路交通行车的安全和畅通。特别是广大沿海地区, 由于受大自然中风、雨、雪、霜和盐渍的侵蚀以及环境污染的影响, 自身老化和破损加剧, 使桥梁“寿命”缩短, “衰老”加快。现实中受“重建不重养”、“养路不养桥”的思想的影响, 桥梁结构也会过早损坏, 修复较困难, 需要花费大量的人力、物力、财力, 并会造成长时间的交通不便。因此, 全面加强高速公路桥梁的养护与管理, 已刻不容缓, 更是迫在眉睫。
1 沿海高速公路桥梁养护刻不容缓
近几年, 随着经济的快速增长, 高速公路的交通量不断增加, 再加上超限超载现象、历史原因、自然因素的危害以及管养部门的内部原因等, 都是造成桥梁养护问题的重要原因。
1.1 高速公路交通量剧增, 加快了桥梁老化的步代
近几年, 沿海城市国道交通量平均每年以12%的速度递增, 省道交通量平均以8%的速度递增, 汽车拥有量平均每年以11%速度递增。巨大的交通压力使高速公路不堪重负, 疲劳衰减加速, 路面衰减严重, 部分高速公路已提前进入大修养护状态, 成为社会关注的焦点。
1.2 车载加重增加了桥梁的负荷, 加快了桥梁损坏的进程
公路运输车辆不仅在数量上明显增多, 而在车重上也显著增大, 大件车、集装箱车、超重车、超标准的特殊车辆的出现, 增加了桥梁的疲劳程度, 由于原桥设计荷载等级偏低, 已不适应目前大件车、集装车、超重车增多的新情况, 另外车辆超重、超载装货现象已较严重, 加快了桥梁的老化和损坏。
1.3 桥梁修建中有些质量较低, 造成桥梁使用的“先天不足”
相当数量的桥梁, 尤其是早期高速公路上的桥梁, 在修建当时, 由于资金短缺, 设计、施工标准均较低, 加之技术管理薄弱, 施工质量未能保证, 在养护维修中又得不到及时处理, 造成了病害的加剧和演变。加上后天的腐蚀, 梁板出现了不少的结构性裂缝, 且露筋现象严重。
1.4 沿海地区, 桥梁结构受大自然中风、
雨、雪、霜和盐渍的侵蚀以及环境污染的影响, 加快了桥梁的自身老化和破损, 使桥梁“寿命”缩短, “衰老”加快
沿海地区水中硫酸盐、镁盐的含量较高, 对混凝土结构的侵蚀作用不容忽视。水泥混凝土是由水泥、碎石、砂、水四中材料组成, 水泥是混凝土中最易受侵蚀的部分, 它由硅酸盐水泥熟料与水反应而产生的, 它们遇到水中酸类或某些盐类物质时, 就能相互作用, 破坏混凝土结构, 造成钢筋锈蚀, 导致混凝土开裂。
2 沿海高速公路桥梁养护措施
沿海高速公路桥梁的运营安全不仅直接关系到人民群众的生命财产安全, 而且关系到公路部门的信誉与发展, 关系到国民经济和社会稳定的大局。所以, 提高对桥梁养护管理的认识, 健全桥隧管养制度, 加大对桥梁的经常性巡查和定期检查工作, 组建专业化桥梁养护队伍, 结合桥梁加固、改造等方法, 及时消除桥隧存在的病害和安全隐患, 延长桥梁的使用寿命, 提高其通行能力既必要又重要。
2.1 提高对桥梁养护管理的认识
从以上沿海高速公路桥梁养护管理工作的薄弱状况看, 有必要加强对桥梁养护管理的认识, 克服“养路不养桥”, “重建不重养”的不良倾向, 把沿海城市公路桥梁养护管理提高到一个新水平。桥梁是公路构造物的一个重要组成部分, 公路的全面养护管理包括对桥梁的养护管理, 养护中要克服“重路面轻桥梁”的思想, 在桥梁的养护中要加强日常性养护维修, 否则会造成桥梁寿命缩短。因此, 应该高度重视桥梁的养护工作, 并加强对桥梁的日常维护, 在完美的状态下, 在正常的功能中, 提高高速公路的使用寿命。
2.2 建设桥梁养护工程师队伍和养护队伍
公路桥梁养护专业性强, 技术含量高, 桥梁养护工程师作为桥梁养护措施的制定和实施者, 是保障桥梁养护质量优良的关键。在桥梁管养方面, 应根据养护里程、辖区内桥梁数量设立若干名专职桥梁养护工程师, 制定、安排桥梁年度定期检查计划, 组织实施辖区内桥梁养护的定期检查, 提出检查报告, 通报三、四类及危险桥梁的病害状况;公路桥梁的具体养护由专业技术人员承担, 针对桥梁养护工作的需要, 要逐步培养骨干, 成立专业养护队, 这些技术人员必须通过专业考核, 持证上岗。努力做到专业人员、专门程序、专用方法, 以保证桥梁工程师的工作部署落实到位, 随时掌握桥梁的使用状况, 处治各种危急突发事件。另外, 养护人员应不断更新知识, 不断学习国内外养护先进技术, 采取行之有效、科学合理的养护方法为公路建养。只有人员精干、技术全面、机械配套、安全措施完备的专业化养护队伍, 才能做好公路桥梁的养护工作。
2.3 加大养护路政的巡查力度, 营造良好公路通行环境
在桥梁养护工作方面, 积极和沿线各级政府及养护道班配合, 做好沿海公路控制区的管理, 加大养护路政的巡查力度。加强桥梁养护管理力度和日常检查频率, 建立桥梁的检查、巡查、上报制, 明确具体责任人及其职责, 加强桥梁的观查、监控, 做好观测记录, 确保桥梁营运安全;在巡查中发现问题及时处置, 特别是出现影响到车辆行驶和行人安全的情况, 应及时组织力量修复加固, 在危桥和桥涵处设置醒目标准的警示、绕行等标志, 密切关注危桥的技术状况的变化, 避免意外事故的发生;对汛期等自然灾害危及桥梁安全时, 应及时启动抢险应急预案, 采取紧急措施, 确保公路正常通行。同时应从源头上治理超限、超载运输, 降低养护成本。
2.4 提高养护科技水平, 增加工作的科技含量
公路养护也需要专门的技术依托, 不是简单的修修补补, 借鉴国外先进的公路养护技术, 引进国外先进的技术设备, 依靠科技进步实现公路养护现代化是保证养护工作持续健康发展的必由之路。养护技术的改革主要是要摆脱以往较为落后的人力养护, 走机械化、自动化养护的道路, 加大养护设备投入, 购置技术先进、性能完备的养护机械, 加快机械化进程。同时, 要增加养护工作的科技含量, 提高科技创新能力, 强化科技成果转化, 积极推广应用节能新技术、新工艺、新装备, 改变公路养护手段, 促进公路养护持续健康发展。
结束语
随着交通事业的蓬勃发展, 我国桥梁建造技术已进入世界先进水平的行列, 随之而来对桥梁养护提出了更高的要求。各级公路设计, 建设和养护部门应高度重视, 提高安全意识, 坚持“预防为主, 防治结合”的基本原则, 切实采取有效措施, 充分发挥养护实力, 确保公路桥梁的安全畅通。
参考文献
[1]江文新.高速公路桥梁养护与管理问题探讨[J].广东科技, 2008 (6) .
[2]沈虎雷.浅析高速公路桥梁养护管理[J].管理与财富, 2009 (8) .
沿海桥梁 篇2
关键词：沿海高速公路,桥梁混凝土,混凝土防腐
1 引言
混凝土与混凝土结构的耐久性是影响公路桥梁寿命的关键因素。沧州沿海高速公路位于沧州市东部沿海地区,距离海档最近处只有500m,完全处于海洋环境中,沿线全部为盐池、养殖场、坑塘,全线设计桥梁众多,其中主线桥梁长度占总里程的25%,沿海高速公路桥梁混凝土处于非常恶劣的环境中,为此防腐处理成为影响桥梁寿命的关键。本文通过对沿海高速公路建设中采取的一些措施,保证了桥梁混凝土能够有效抵御海洋环境的侵蚀,为延长桥涵结构物的使用寿命奠定了基础。
2 腐蚀性概况
沧州沿海高速公路地处渤海湾西岸湾顶部位,地貌位于由海陆相交互沉积作用形成的微倾斜平坦滨海低平原,属于华北滨海平原的组成部分。项目区水系十分发育,属于水网地带,人工渠道纵横交错,地下水埋深较浅,全部为咸水,其水体矿化度高,含盐量大。地下水位一般埋深0.5～1.5m,最浅埋深0.2～0.5m,最深埋深一般1.0～2.5m。沿线水质类型为强微盐水,水化学类型为Cl-Na型,最大值接近3000mg/L,最小值接近1000mg/L,地表水最大值达41000mg/L。其防腐性评价为对混凝土结构具强腐蚀性;对钢筋具有中等～强腐蚀性,属于中性～弱碱性水,防护等级为三级;对钢结构具有弱～中等腐蚀性,本项目结构按滨海Ⅱ类设计。沿线表层土质基本为中氯盐渍土,对混凝土结构具中等腐蚀性,对混凝土中钢筋具有强腐蚀性。
3 防腐对策
针对沿海高速公路所处区域的土质环境、水质环境、大气环境等因素,通过结构设计、防腐混凝土及防腐涂层内外防腐设计等措施,从设计、施工、管理等方面多措并举、综合运用、全方位整治,达到桥梁结构防腐效果。
3.1 桥梁防腐结构设计对策
对跨径大于6m的桥梁上部结构采用预应力混凝土结构并按预应力A类构件设计,增强结构的耐久性,避免上部结构主梁出现裂缝,有效避免沿海大气对主梁钢筋和预应力筋的腐蚀。对跨径小于6m的构造物,采用钢筋混凝土整体现浇结构,桥梁主要受力构件混凝土等级不低于C35,提高混凝土密实性,防止CL-对钢筋的腐蚀。桥面铺装层与桥面结构层之间设置可靠的防水层,避免冬季除冰盐对桥梁上部结构腐蚀。
下部结构的墩台盖梁采用普通混凝土结构,在正常使用极限状态,钢筋混凝土结构最大裂缝控制宽度不大于0.15mm,避免对钢筋锈蚀影响。墩台桩、柱和薄壁台处于含氯离子浓度较高的沟渠内,按海水Ⅲ类环境设计。
构造处理措施,沿线海水及大气环境中含有氯离子,桥梁混凝土全部采用防腐混凝土设计。上部结构混凝土设计标号为C50。下部混凝土设计标号为C35,主筋净保护层厚度不小于7.5mm,构造钢筋保护层厚度不小于2.5mm。桥台埋入路基部分进行表面涂刷沥青的防腐处理方式,柱式墩台部分进行复合型涂层防腐处理。
3.2 防腐混凝土
桥梁结构混凝土全部采用防腐混凝土,称为内防腐。内防腐要求采用低水灰比,大掺量矿粉,降低水泥用量,提高混凝土密实性。墩柱混凝土抗冻性不低于80%,混凝土掺用引气剂,含气量控制在4%～6%之间。预应力混凝土抗渗等级大于0.8MPa,构件中Cl离子含量最大为0.06%,混凝土氯离子电渗透试验指标为小于等于1000库仑(28d),氯离子扩散系数小于等于7×10-12m2/s(28d)。
原材料要求带入混凝土的氯离子含量不超过混凝土中水泥总量的0.1%～0.3%;水泥采用普通硅酸盐水泥,细度控制在350m2/kg以内,碱含量小于0.6%,铝酸三钙含量小于5%;矿物掺和料采用磨细高炉矿渣,由生产厂家专门进行产品检验并出具产品合格证书,比表面积控制在360～440m2/kg,矿渣需水量比不大于95%,烧失量不大于1%,矿粉活性指数不低于S95,掺量不大于20%;不得采用可能发生碱—集料反应(AAR)的活性集料,C50及以上强度等级混凝土粗骨料必须进行水洗;细骨料含泥量小于2%,泥块含量小于0.5%,严禁采用海砂;外加剂不得采用含有氯、钾和钠盐类品种,所有外加剂中氯离子含量不宜大于水泥质量的0.02%;拌和水氯离子含量不大于200mg/L,原材料带入混凝土的氯离子含量不超过混凝土中水泥总量的0.1%～0.3%。混凝土碱含量不大于3kg/m3。
3.3 防腐涂层
防腐涂层称为外防腐。外防腐部位应经过充分的科学论证,本着费用上能承受、涂刷部位环境恶劣且不受目测限制、施工工艺可行的原则确定涂刷部位。对于所有过水箱涵涵洞内侧包括板底均涂刷防腐涂层。处于水中的墩柱涂刷上限为所处水域常年最高水位向上1m,下限为承台顶面以下1m。无水状态下的墩柱涂刷上限为原地面以上1m,下限埋入原地面以下1m。伸缩缝处墩柱包括盖梁全部涂刷防腐涂层。涂刷材料采用环氧树脂类底漆、脂肪族聚氨脂水泥灰面漆,总厚度150um,涂层与混凝土的粘结力不小于1.5N/mm2。
4 施工要求
4.1 防腐混凝土施工要求
防腐混凝土具有特殊施工要求,施工前应对施工、监理单位培训专门从事防腐混凝土关键工序施工的操作和试验检测人员。制定严密施工技术方案,特别制定明确的混凝土养护措施方案。针对沿海地区特殊施工环境和混凝土结构特点进行混凝土试浇注,验证并完善混凝土施工工艺。
搅拌站必须严格掌握混凝土材料配合比,混凝土原材料按重量计的允许偏差,水泥、矿物掺和料、外加剂为±1%,粗、细骨料为±2%,拌和水为±1%,混凝土拌和相比普通混凝土拌和时间增加20s以上。混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能,只有拌和物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇注。
混凝土拌和物运输要求不产生离析现象,保证满足坍落度、含气量和混凝土初凝之前有充足时间进行浇注和捣实,搅拌运输车到现场应高速旋转20～30s后,再将混凝土拌和物喂入泵车料斗,现场施工便道应平整,安排专人负责整修维护,防止混凝土运输车颠簸,影响混凝土工作性。
预应力混凝土预制梁应采用快速、稳定、连续、可靠的浇注方式一次浇注成型,每片梁浇注时间不宜超过6h。混凝土有抗冻性设计要求时,混凝土的入模含气量应符合配合比设计要求,含气量偏差控制为±0.5%;在相对湿度较小、风速较大的环境下浇注混凝土时,应采取适当挡风等措施,防止混凝土失水过快。对引气混凝土,振捣棒脉冲的频率不大于6000Hz。
在炎热和大风干燥季节,应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。防腐混凝土养护时间早于普通混凝土,在未凝结硬化时就要开始养护,必须保证养护7d以上。防腐混凝土耐久性检测,防腐混凝土每个配合比20000m3检测一组抗冻,每个配合比10000m3检测一组RCM氯离子扩散系数。
4.2 防腐涂层施工要求
施工工艺要求用砂纸打磨清除表面浮浆和清除松动部位,并用干净棉纱清理干净工作面,要求工作面混凝土表面洁净、牢固密实无松动,涂层施工应在混凝土龄期30d以上。在清理基面的基础上,采用铁红环氧脂灰底漆刷涂或利用毛质滚筒,涂膜干燥后,混凝土表面密实,有可见漆层,要求厚度达到40um。在底漆干燥后,用环氧树脂腻子对混凝土局部缺陷进行修补。待修补的腻子干燥后,再进行聚氨脂水泥灰面漆施工,将面漆按照规定比例将甲乙组份混合搅拌均匀后,采用刷涂、毛质滚筒涂刷,要求厚度达到110um。要求专业分包施工单位提供符合规定的资质证书(二级资质)以及相关证明材料,总监办、驻地办对分包施工单位资质、施工方案及试验柱总结报告进行审批。
施工前注意进行混凝土表面处理,满足表面清洁、干燥等技术要求。施工过程中,应对每一道工序包括混凝土表面处理、各道涂层施工等进行认真检查并通过验收。涂装过程中应随时注意涂层湿膜的表面状况,当发现漏涂、流挂、变色、针孔、裂纹等情况时,及时进行修复处理。基坑回填时,不得损伤涂层,尤其是靠近承台墩柱回填料、压实机具必须精细施工,防止回填施工RT对完成的涂层造成损害。
5 结束语
沿海桥梁 篇3
UEA混凝土是在普通混凝土中掺入一定量的UEA膨胀剂后制备的具有一定膨胀性的混凝土, 又称为UEA补偿收缩混凝土。这种混凝土在强度形成过程中产生预应力, 能够有效防止和减轻混凝土硬化过程中产生收缩裂缝, 进而具有抗裂防渗的功能, 特别适合一些大跨度、防渗要求高等结构形式中, 具有明显的社会效益和经济效益。近年来, UEA混凝土在诸多工程中取得了成功应用[1,2,3,4]。但UEA混凝土的某些工程性质仍缺乏系统的研究, 因此, 本文结合UEA混凝土在厦漳高速公路扩建工程ZA6标段桥梁盖梁工程中的应用, 事先在试验室里进行UEA混凝土的限制膨胀率、力学性能和变形性能的试验, 验证其适用性, 并介绍UEA混凝土施工的若干关键技术问题, 旨在为UEA混凝土的使用提供基础技术支持。
1 UEA混凝土抗裂防渗原理
UEA是在铝酸或硫酸铝熟料中加入明矾石和石膏, 经过细磨后形成的高效合成膨胀剂, 一般呈灰白色, 粉末状, 颗粒密度在2.85g/cm3左右。UEA一般以6%~15%的比例掺入水泥中, 反应后生成大量水化硫酸钙和铝酸钙针状晶体 (C3A·3Ca SO4·32H2O) , 其体积膨胀约50%, 使得混凝土产生适度膨胀。膨胀过程中, 混凝土中的钢筋对变形起到了限制作用, 同时钢筋受到了一定的预拉力 (可达0.2~0.7MPa) , 这种拉力在混凝土中也会形成。相当于在混凝土内部形成早期抗拉强度, 延缓了混凝土的收缩过程, 从而具有抗裂的功能。另一方面, UEA在水化过程中形成的针状晶体, 能够填充、堵塞混凝土微小孔隙, 使得较大的孔隙变小, 总孔隙率减小, 防渗性能大大提高。
2 UEA混凝土工程应用测试
2.1 工程概况
厦漳高速公路扩建工程ZA6标段地处漳州龙海市境内, 起于龙海市东园镇谢前村, 终于龙海市东园镇仓里村西侧。该标段穿越闽东南沿海冲海积平原丘陵地带, 处于闽东火山断拗带南端, 地质构造复杂。工程主要位于海澄镇、东园镇, 沿线多为农田、鱼塘及虾塘, 水网发育、地势平坦。工程区域软基较发育, 覆盖厚度大, 最大厚度25m左右, 对路基影响较大。本标段区域水系发达, 水源丰富, 主要河流为九龙江 (自西北向东南入海) , 工程处于九龙江下游感潮河段, 受河口潮汐影响。
本标段内拟建数座桥梁, 其中谢前高架桥K503+450.5~K504+450.50部分 (1000m) , 海澄主线分叉立交 (主线1号桥483.0m、主线左线2号桥435.84m、老路B线1号桥1107m、老路B线2号桥78.5m) , 漳州港互通式立交 (主线桥2408.66m、A匝道桥70m、D匝道桥203.5m、E匝道桥153.5米、G匝道桥880.95m) 。考虑到桥梁大跨径盖梁和墩柱数量的限制, 并且在沿海地区环境等级相对恶劣, 耐久性要求较高, 为了避免混凝土收缩徐变, 在桥梁盖梁处采用UEA混凝土, 这样可避免裂纹, 提高抗渗性能。为了验证UEA混凝土在该工程应用的适用性, 事先在试验室里进行UEA混凝土的配合比试验, 测试其性质指标。
2.2 试验材料
试验所用的水泥为某公司生产的325#水泥, 其主要化学成分为Ca O、Si O2、Al2O3等, 分别占63.2%、20.5%和6.4%;同时测试了水泥的力学性质指标, 其3d和28d的抗折强度分别为5.2MPa和8.5MPa, 其3d和28d的抗压强度分别为24.2MPa和48.1MPa。细骨料采用水洗合格的海砂, 其含盐量为0.012%, 饱和面干视密度为2.69g/cm3, 饱和面干吸水率为1.1%。粗骨料采用花岗岩机械粉碎的石子。
2.3 配合比设计
为慎重起见, 同时验证UEA混凝土的工程效果, 分别采用普通混凝土和UEA混凝土两种配合比进行试验。UEA的掺量控制在10%~15%之间, 水灰比为0.50, 将试验材料充分搅拌均匀进行适当振密后, 放入标准养护条件下 (温度为20℃, 相对湿度为60%) 进行养护。养护不同时间时测试其限制膨胀率、抗压强度、劈裂强度、轴心抗压强度和变形特性。
2.4 试验结果与分析
2.4.1 限制膨胀率
不同UEA掺量的混凝土在7d、14d和28d养护时间时的限制膨胀率汇总于表1中。可以看出, 随着UEA掺量的增大, 限制膨胀率有所增大;并且随着养护时间的延长, 限制膨胀率也增大, 在14d内增长较快, 14~28d内增长趋缓。限制膨胀率越高, 则其补偿收缩、抗渗防裂的能力越强。
为防止膨胀混凝土产生开裂, 吴中伟教授给出了如下判据[3]:
式中:ερ为限制膨胀率, St为冷缩率, Sd为干缩率, Cr为受拉徐变率, 为极限延伸率。
根据式 (1) 可以推出:若UEA掺量过少, 限制膨胀率数值小, 表示膨胀值小, 混凝土干缩冷缩与膨胀值之差大于极限延伸率, 达不到补偿收缩的目的, 导致混凝土仍然开裂[4]。若UEA掺量过大, 使得膨胀值与混凝土干缩冷缩率之和大于极限延伸率, 也可能导致混凝土因膨胀过大发生开裂, 使其抗渗防裂功能降低。
2.4.2 力学性能指标
不同养护时间和不同UEA掺量的混凝土的劈裂抗拉、抗压和轴心抗拉强度指标汇总于表2中。可以看出, UEA掺入一定量时, 混凝土的上述三种强度指标整体上数值有所下降, 但对混凝土强度的影响不大。只要将UEA的用量控制在一定数值范围 (如15%) 内, 基本上可以忽略掺入UEA后对混凝土强度的不利影响。
2.4.3 极限抗拉变形和弹性模量
对上述条件下UEA混凝土的极限抗拉变形和弹性模量进行汇总分析, 发现掺入UEA混凝土的极限拉伸变形值位于 (1.15~1.45) ×10-4之间, 且高于普通混凝土的1.07×10-4;UEA混凝土的抗拉模量位于 (2.50~2.66) ×104MPa之间, 抗压弹性模量位于 (2.44~2.62) ×104MPa之间。
3 UEA混凝土施工关键技术
3.1 原材料选择
UEA混凝土与一般混凝土在本质上大致相同, 两种差别主要是前者具有一定的体积膨胀性, 为了避免影响其膨胀性, 因此在原材料选择方面应注意以下几点:
(1) 水泥。宜选择水化热较低或中热标准的水泥, 避免温度过高影响混凝土的膨胀性, 主要是控制C3S含量不宜过高。可选用铝酸三钙含量和水化游离氧化钙较低的低收缩水泥。不宜采用早强水泥和氯化物含量较高的水泥。另外, 地方性小窑水泥可能由于安定性较差及含钙率较低, 不建议使用。一般的325#或425#及以上的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥均可使用。
(2) UEA膨胀剂。UEA膨胀剂是UEA混凝土的关键原料, 宜选购正规、实力较强的厂家产品, 在运到工地时, 有必要提前对膨胀率等关键指标进行检验, 所有指标均应符合《混凝土膨胀剂》 (JC 476-2001) 中的要求和规定。
(3) 外掺剂。由于UEA混凝土相比普通混凝土具有凝结时间较短和坍落度损失稍快的特点, 因此掺入一定量的外掺剂能够提高其性能。掺入适量的粉煤灰和减水剂, 能够与混凝土优势互补, 提高混凝土的工程质量。此外, 粉煤灰还可减小碱骨料反应的危害, 增强结构的耐久性。实践经验证明, 掺入适量减水剂后, 塌落度可增加100~150mm, 掺入粉煤灰后能够降低水灰比和水化热, 而且延缓水化放热峰值的时间。使用之前, 必须事先进行外掺剂与水泥、膨胀剂的适应性检测。
3.2 配合比设计
水泥用量越大, 制备的混凝土密实度越高, 因此在UEA混凝土中水泥用量宜控制在: (1) 对于抗渗工程, 水泥用量控制在350~400kg/m3之间; (2) 对于其它工程, 水泥用量宜大于300kg/m3。膨胀剂的掺入量宜控制在6%~15%之间, 当掺量过大时会影响混凝土强度, 外掺剂的掺入量可通过试验来确定其最佳掺入量。本工程中膨胀剂的掺入量为12%, 限制膨胀率控制在0.04%以内。
3.3 UEA混凝土的养护
由于UEA混凝土的养护条件比一般混凝土的要高, 尤其是在干旱、多风的地区要求则更高。在7~14d内, 必须加强养护。当采用蒸汽养护时, 温度不宜超过80℃。必要时可采用贮水养护, 蓄水高度大于7cm。大体积混凝土还需覆盖保温养护。该工程要求控制裂缝的产生、降低表面的热交换系数, 先后采用塑料膜、麻袋、草毯等进行覆盖, 定期利用花管洒水进行养护。实践证明, 这种养护方式具有一定的经济性和可靠性。
3.4 施工注意事项
UEA混凝土结构的施工应严格把关各道施工工序的质量, 严格按照《混凝土结构工程施工及验收规范》 (GB50204) 和《混凝土泵送施工技术规程》 (JGJ/T10-95) 中的规定程序进行施工。此外还应注意: (1) 对现场浇筑的混凝土均要求测试其塌落度和温度, 观测和易性, 不得存在离析、沁水和粘结等问题, 若混凝土的塌落度减小时, 可适量掺入减水剂增加其流动性, 混凝土各项指标均应满足设计要求;在该工程中, 试验室共抽检塌落度1600次, 平均为64mm, 全部达到设计要求。 (2) 对于大体积混凝土, 应采用分区浇筑, 先后浇筑的混凝土之间不能出现施工冷缝, 浇筑时按照混凝土自然流淌坡度和斜面分层连续浇筑, 上层混凝土要在下层初凝前完成浇筑。 (3) UEA混凝土采用插入式振捣, 插点间距不得大于0.5m, 不得漏振、欠振和过振。每点振捣时间控制在10~30s之间为宜, 以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准[4]。振捣时, 快插慢拔, 各振点布置应均匀。 (4) UEA混凝土还是一种发展中相对较新的技术, 虽然理论和试验上已证明可行, 但对超长、大体积混凝土结构的施工经验仍相对缺乏。文献[5]指出为保障UEA混凝土结构的安全, 特规定如下:当构件长度在60m以内时可不分缝, 一次性连续浇筑;若超过60m, 可在收缩应力最大的位置设置一道膨胀带, 膨胀带内的UEA掺量适当比其它位置的略大。
4 结论
通过在厦漳高速公路扩建工程ZA6标段桥梁盖梁中使用UEA混凝土的工程实践, 事先进行了室内试验验证, 主要得到了以下结论:
(1) UEA混凝土在使用时需综合考虑限制膨胀率及混凝土强度两个指标, 掺入量过低, 达不到膨胀补偿效果;掺量过高, 可能使混凝土发生膨胀开裂, 还会降低混凝土强度。综合先前若干工程经验, UEA掺量在6%~12%之间为宜。
(2) 随着UEA混凝土养护时间的延长, 限制膨胀率也增大, 在14d内增长较快, 14~28d内增长趋缓。限制膨胀率越高, 则其补偿收缩、抗渗防裂的能力越强。
(3) UEA混凝土的极限拉伸变形值位于 (1.15~1.45) ×10-4之间, 且高于普通混凝土的1.07×10-4;UEA混凝土的抗拉模量位于 (2.50~2.66) ×104MPa之间, 抗压弹性模量位于 (2.44~2.62) ×104MPa之间。
(4) 在施工过程中, 应注意原材料的选择、配合比的设计和养护条件, 应严格按照混凝土施工的有关规定进行。
摘要：针对厦漳高速公路扩建工程桥梁大跨径盖梁的工艺要求, 应用UEA混凝土技术解决了其收缩抗裂和抗渗问题。事先在试验室里进行了UEA混凝土的配合比试验, 测试了其限制膨胀率、力学性能和变形性能指标, 并对施工关键技术问题进行了讨论。在施工过程中, 应注意原材料的选择、配合比的设计和养护条件, 应严格按照混凝土施工的有关规定进行。
关键词：UEA混凝土,桥梁,大跨径,限制膨胀率
参考文献
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[4]李惠玲, 常春光, 韩凤, 等, UEA混凝土在地下室超长结构施工中的关键技术研究[J], 建筑结构学报 (增刊) , 2007:280-285
沿海桥梁 篇4
1.1 工程规模
我省某已建高速公路呈东西走向, 北部毗邻渤海金州湾, 沿线地形平坦开阔、低洼, 以山前冲海积平原为主。
沿海段设大桥3座, 合计桥长1900.6m, 其上部结构以现浇钢筋混凝土连续箱梁和25m跨预应力混凝土空心板为主。下部结构为柱式墩, 桩基础。
1.2 工程现状
2008年5月, 发现桥梁工程中大量的桥墩和部分梁板混凝土发生表面剥蚀, 病害形态多呈鱼鳞状点蚀, 剥蚀多发生在粗骨料表面。根据调查, 目前已经发生腐蚀的混凝土墩柱已达130个左右。
根据统计分析发现, 墩柱、盖梁和个别梁板均是在面向北偏东方向一侧出现了不同程度的混凝土剥落和腐蚀, 严重的 (主要是靠近海边) 北偏东向的混凝土表面已面目全非, 而远离海边的桥墩北偏东向的混凝土表面仅有轻微剥蚀或有即将剥蚀现象。而除剥蚀面的其它位置, 混凝土基本完好。
2 试验准备工作
针对上述混凝土病害问题, 根据上述混凝土剥蚀的特点和程度, 经过分析研究, 初步认为上述病害系受海洋季风作用下的“盐冻腐蚀”。
一般来讲, 混凝土早期受冻会使混凝土表面爆裂, 强度损失严重, 对结构的承载力和耐久性影响很大。处于寒冷潮湿环境的混凝土在冻融循环的反复作用下, 将引起混凝土表层剥落和开裂, 对结构的耐久性危害很大。北方沿海地区, 由于受盐类化合物与冻融循环共同作用引起的盐冻破坏是一种最严重的冻融破坏, 其破坏程度和速率比普通冻融破坏要大得多。
2.1 盐冻破坏区别于其他破坏形式的主要特征
(1) 表面分层剥落, 骨料暴露, 但剥落层下面的混凝土完好, 传统的钻芯取样实测强度不低;
(2) 破坏速率快, 对未采用防盐冻措施而使用除冰盐者, 少则一冬, 多则数冬, 即可产生严重盐冻破坏;
(3) 在没有干扰的剥蚀表面或裂缝中可见到白色盐结晶体 (以氯盐为主) 。
2.2 检测内容
为了进一步了解该工程混凝土病害的数量和程度, 探究发生腐蚀的原因, 评价目前该工程混凝土质量, 进而提出对应的防护处理方案, 设计单位会同大专院校实验室就该工程主要基于结构自身和环境影响进行物理、化学的检测。主要检测内容包括:
(1) 原材料质量检测, 主要包括细骨料质量检验和粗骨料的黏附性、剥离物的化学结晶检验, 以及混凝土外加剂、混凝土拌和和养护用水的质量检验等。
(2) 混凝土腐蚀情况现场普查。
(3) 混凝土施工质量检验:主要包括混凝土内钢筋分布、钢筋保护层厚度检验, 混凝土抗压强度评定, 混凝土密实性评定, 混凝土配合比反演等内容。
(4) 混凝土盐冻实验:主要包括剥离物化学结晶物检验, 组合盐冻试验等内容。
(5) 混凝土病害的危害评定及加固方案可行性研究。
3 主要试验检测结果
通过以上的试验检测, 经分析论证, 初步得出以下结果:
3.1 混凝土腐蚀发展过程和病害程度
(1) 该工程混凝土腐蚀主要发生在2007年的冬季和2008年的春季, 经过了一个冻融期循环, 至2008年5月已非常显著, 其后经观察无显著发展变化。
(2) 现场检验结果表明, 病害率达到70%以上, 各桥墩柱混凝土的腐蚀病害均发生在迎海的方向上 (即北偏东方向) , 病害沿墩身纵向分布, 与未发生腐蚀部分的混凝土界限分明。
(3) 目前腐蚀均发生在混凝土的表层区域, 最大剥蚀深度为5mm, 未见裂缝进一步扩展和钢筋锈蚀。
(4) 部分桥梁构件, 尤其是靠海和海上的桥梁腐蚀最为严重, 受腐蚀面积最大, 桥墩、主梁靠海面有大量网状裂纹, 局部混凝土剥落, 骨料暴露。
3.2 原材料质量检验结果
经检验, 混凝土原材料中的细骨料 (砂子) 、混凝土外加剂和拌和养护用水质量满足有关质量要求, 粗骨料符合要求, 混凝土拌和物具有较好的粘聚性。
3.3 混凝土施工质量检验成果
(1) 经抽样检验, 结构中钢筋用量、分布以及保护层厚度基本符合设计要求。
(2) 通过采用回弹法检测, 部分桥墩身混凝土质量较差, 强度不满足强度要求 (仅能满足25号混凝土强度) , 最低强度仅有21.5MPa。其余各墩强度基本满足设计要求。
(3) 本项目中的三座桥梁基本处于一般盐害/重盐害环境, 经对部分墩柱混凝土的氯离子渗透实验表明, 氯离子渗透性为中级, 不适合于盐害区环境。
(4) 经混凝土配合比反演和混凝土内外质量对比评价, 混凝土实际配合比与设计配合比基本一致, 混凝土内外质量基本一致。
3.4 混凝土盐冻试验结果
(1) 通过在腐蚀的混凝土表面剥取剥蚀部分混凝土, 并取内部未发生腐蚀的混凝土进行对比分析发现表层试样中的Na2O、SO3和Cl-的含量明显高于内部混凝土, 此结果表明, 该工程混凝土表面受到了氯盐和硫酸盐的侵蚀, 并遭受冻害影响, 是比较典型的盐冻破坏。
(2) 通过室内的氯盐冻融和硫酸盐冻融试验以及氯盐和硫酸盐混合盐冻室内试验, 进一步证明了上述结论, 其中尤其以氯盐和硫酸盐组合盐冻的破坏程度为大。
(3) 试验同时考虑经环氧树脂表面处理的混凝土芯样的抗盐冻能力, 结果表明, 利用环氧树脂进行表面防腐的效果比较理想。
4 混凝土病害原因初步分析
根据混凝土病害的实际情况和分布特征, 以及上述调查和试验分析结果, 初步认为:
(1) 形成病害的主要原因是在北东向携带较高浓度海盐的风力作用下, 混凝土构件在该朝向承受较高浓度氯盐和硫酸盐的附着和直接侵蚀, 同时由于项目地区年冻融循环次数达100多次, 进一步加重了混凝土构件的腐蚀, 因此, 该病害是典型的“盐冻”腐蚀。
(2) 通过对材料的检验, 混凝土中粗骨料偏多, 导致骨料外表层砂浆偏薄, 在风力和外部因素影响作用下, 极易在骨料周围形成细微裂隙, 在海风和冻融的进一步影响下也容易导致混凝土表面层疏松, 导致剥落。
(3) 部分混凝土强度未满足设计要求, 混凝土密实性属中级, 抵抗氯离子侵蚀能力不足, 抵抗盐冻能力偏差, 这也是出现该病害的一个原因。
5 混凝土病害的初步处理方案
在海洋大气及海水环境的混凝土防腐蚀采用高耐久性、高抗氯离子渗透性、高强度以及良好工作性的高性能混凝土是基本措施, 另外在混凝土表面尚可采用防腐涂层。其涂层涂装范围为表湿区 (浪溅区及平均潮位以上的水位变动区) 和表干区 (大气区) 。
涂层系统的设计使用年限应不少于10年, 涂层施工时混凝土龄期应不少于28 d。防腐蚀涂料应具有耐碱性、附着性和耐蚀性, 底层涂料尚应具有良好渗透能力, 表层涂料尚具有耐老化性, 表湿区防腐涂料应具有湿固化、耐磨、耐冲击和耐老化等性能。涂层与混凝土粘结力不小于1.5MPa。
鉴于目前混凝土病害仅发生在混凝土表面, 尚未危及内部混凝土, 建议对全部混凝土墩柱、盖梁等进行防腐处理, 对混凝土强度不足, 病害严重的, 必要时进行补强防腐处理。
初步拟订防腐处理措施如下:
(1) 清除构件表面氯离子含量超限厚度范围的混凝土及盐冻破坏层, 直到新鲜混凝土层再做涂层。
(2) 用环氧调和腻子 (厚1000～2000μm) 对混凝土基面进行找平。
(3) 采用环氧树脂封闭漆作为底漆 (30μm) , 采用环氧树脂漆作为中间漆 (2道, 每道厚150μm) , 采用丙稀改性脂肪族聚胺脂作为面漆 (2道, 每道厚100μm) 。
(4) 对墩柱混凝土强度不足的, 验算承载力是否满足要求, 有问题的采用碳纤维套箍进行补强, 并在碳纤维外层采用喷砂涂水泥浆以防纤维老化。
6 小结
北方沿海地区混凝土桥梁, 尤其是处于水位变化处的混凝土桥墩, 冻融破坏较为普遍, 表层混凝土剥落, 剥蚀破坏由表及里, 发展很快, 减小了截面尺寸, 影响结构安全。混凝土冻融破坏发展速度快, 一经发现冻融剥落, 必须密切注意剥蚀的发展情况, 及时采取修补和补强措施。
参考文献
[1]张树仁, 王宗林.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京:人民交通出版社, 2006.
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