薄层水泥混凝土（共6篇）
薄层水泥混凝土 篇1
路肩硬化是对农村公路原有路面的土路肩铺筑足够厚度的铺装层, 增强其结构强度, 相当于硬路肩, 能够提供临时停车及错车, 同时承担一定的交通量水平[1]。路肩硬化改造方式主要利用原有老路的土路肩, 避免了大填大挖, 且不需要征地、拆迁, 经济实用, 既投入较少, 又能巩固老路, 可有效改善农村公路通行条件。
根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素, 做到就地取材, 初步确定薄层水泥混凝土路肩硬化结构组合为: C30 薄层水泥混凝土+ 石灰土[2]。本文对薄层水泥混凝土路肩硬化结构进行设计研究, 以为相应的工程实践提供参考与指导, 为其大范围推广提供基础。
1 薄层水泥混凝土路面结构力学模型的建立
1. 1 材料参数
采用有限元软件ABAQUS计算时, 视路面结构为均匀、连续、各项同性的弹性层状体系, 研究对象为水泥混凝土面板, 进行应力分析。地基和基层用扩大尺寸来模拟, 路基为有限大, 长8 米, 宽6 米, 深5 米, 路面材料主要计算参数见表1, 混凝土板块的初步划分结构见表2[3]。
1. 2 临界荷位
对水泥混凝土路面四边自由板, 选取板的纵向边缘中部作为临界荷位。车轮荷载采用BZZ - 80 单轴双轮荷载, 为了便于建模和计算, 将轮胎与路面的接触面简化为20 × 20cm的正四边形, 加载方式为轮载均匀分布在简化后的正方形接触面内, 双轮组等效为矩形荷载, 双轮中心距取30cm, 轴距为180cm, 接地压强0. 5Mpa[3]。
1. 3 单元类型与单元划分
在建模时采用逐渐变化的网格划分形式: 在荷载作用的区域 ( 水泥混凝土板) 单元划分相对致密, 对于深度较深、荷载作用影响较小的区域单元划分则相对稀疏, 整体模型的单元逐渐沿深度而扩大, 见图1。
1. 4 边界条件
为了更好的模拟路面在荷载作用下的受力情况, 在建模时根据实际情况选取了有限大的地基模型, 认为地基的边界处由于较远较深已不受荷载影响, 因此地基的边界面处施加全约束; 基层和垫层竖直 ( Z) 方向的四个面也进行全约束; 而水泥混凝土面板的边界为自由约束。
2 薄层水泥混凝土板底弯拉应力分析
通过以上模型计算得到的薄层板底弯拉应力云图如图2 所示。计算得到的不同长度、宽度、厚度的面层板底弯拉应力。
3 薄层水泥混凝土路面疲劳应力分析
3. 1 行车荷载疲劳应力
式中: σpr—行车荷载疲劳应力, MPa; σps—标准轴载在四边自由板的临界荷载位置处产生的荷载应力, MPa; kr—考虑接缝传荷能力的应力折减系数, 采用薄层混凝土路肩时, kr= 0. 92; kf—考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数, 按下式计算; kc—考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综合系数, kc= 1。
式中: Ne—设计基准期内设计轴载累计作用次数, 10693 次; λ—材料疲劳系数, λ = 0. 057。
其中 σps由有限元软件计算得到。利用公式1、2 计算得到薄层水泥混凝土面层的荷载疲劳应力。
3. 2 综合疲劳应力分析
水泥混凝土路面结构设计是以混凝土面层的疲劳断裂作为水泥混凝土路面损坏的主要模式。以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力与温度梯度反复作用在板内所产生的温度疲劳应力之和, 在考虑可靠度系数的情况下不超过混凝土的弯拉强度, 根据已有文献研究成果, 薄层水泥混凝土路面的温度应力很小, 可以忽略不计, 故只考虑荷载疲劳应力, 即:
式中: γr—可靠度系数, 乡村道路目标可靠度为80% 、变异水平等级为中级, 查询《公路水泥混凝土路面设计规范》[4]表3. 0. 3 查得, 取1. 11; σpr—行车荷载疲劳应力, MPa; fr—混凝土的弯拉强度标准值, 乡村道路规范推荐的低交通时所采用的4. 0MPa.由式3 计算得到薄层水泥混凝土的综合疲劳应力见表3。
4 薄层水泥混凝土路肩硬化尺寸
由表3 可知, 当采用18cm石灰土基层, 水泥混凝土板为满足在板内所产生的荷载疲劳应力, 并考虑可靠度系数的情况下不超过混凝土的弯拉强度4MPa时, 水泥混凝土板的最小厚度为12cm, 通过上述数据分析, 结合路肩硬化施工的简易性, 不同的路肩硬化宽度所对应的水泥混凝土板的合理尺寸见表4。
5 结论
( 1) 通过本文分析得到了薄层水泥混凝土结构路肩硬化的设计流程为: 初拟路面结构→结构力学模型的建立→板底弯拉应力分析→综合疲劳应力分析→路面板合理划分。
( 2) 通过上述设计方法得到了C30 薄层水泥混凝土+ 石灰土结构下, 不同的路肩硬化宽度所对应的水泥混凝土板的合理尺寸。
摘要：农村公路路肩硬化是目前农村公路提档升级工程建设的一项重要措施, 薄层水泥混凝土路肩硬化结构是常用的一种形式。本文通过有限元模型计算不同尺寸水泥混凝土面板板底的弯拉应力, 从而通过公式计算得到面板的行车荷载疲劳应力与综合疲劳应力;随后通过与低交通下混凝土的弯拉强度标准值比较, 得到不同的路肩硬化宽度所对应的水泥混凝土板的合理尺寸, 形成了薄层水泥混凝土结构路肩硬化的设计方法, 为工程应用提供指导。
关键词：薄层水泥混凝土,有限元法,路肩硬化
参考文献
[1]江苏省交通运输厅.江苏省农村公路提档升级工程建设标准指导意见[Z].
[2]韩瑞民, 弥海晨.农村公路薄层水泥混凝土路面的研究[J].公路, 2006, 8 (8) :49-53.
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薄层水泥混凝土 篇2
本文针对旧水泥混凝土路面上加铺薄面罩层的力学性能进行了研究, 采用有限元分析程序ANSYS建立三维有限元模型, 通过改变加铺层材料的弹性模量和厚度, 观察在车轮荷载和温度荷载的联合作用下, 加铺层内的最大拉应力、最大剪应力和加铺层顶部的最大主应力的变化情况, 找出对加铺层应力影响较大的参数及其影响程度, 从而提出在加铺层设计中应给予重点考虑的因素, 为薄层加铺在路面改造中的应用提供理论支持。
1 加铺层结构与计算模型
1.1 加铺层结构设计
在对加铺层进行设计时, 要保证在荷载作用下 (特别是温度荷载) , 加铺层和旧水泥混凝土路面能够形成整体的受力结构。因此, 加铺层设计的一个关键问题是:加铺层和旧混凝土路面之间, 必须通过粘结层粘接起来;在旧水泥混凝土路面上存在割缝的地方, 加铺层也必须进行割缝处理。
1.2 计算模型和基本假定
本文在进行路面结构荷载应力分析时, 主要关注加铺层的受力状况, 因此将路面结构看作三层[1], 分别是:加铺层、旧水泥混凝土面层、综合地基层 (综合地基视为弹性地基) 。为了更符合实际并便于分析, 采用如下基本假定:
1) 各结构层为均匀、连续、各向同性的连续弹性体[2];
2) 弹性地基仅在接触面处对板作用有竖向反力, 也即地基和板之间无摩阻力[3];
3) 加铺层与旧路面完全粘接, 形成整体受力结构。
1.3 工况设定和荷载参数选取
在我国传统路面设计中, 路面板内温度应力和荷载应力是分别计算后, 控制最不利位置处不出现疲劳开裂为标准, 即控制板底处的横向开裂[4]。然而由于割缝的存在, 使得在温度梯度与轴载共同作用下, 板的开裂方式将发生变化, 路面板产生温度翘曲变形后, 将不再是弹性地基上的平板, 而是曲面板, 轴载作用于不同位置时, 板内的应力将发生改变。因此本文将针对温度梯度和车轮荷载的共同作用, 分析加铺层模量变化和厚度变化对加铺层内最大拉应力以及最大剪应力的影响。
本文通过建立弹性地基上单自由板的模型, 分析了:在旧路面和加铺层内采用同样的温度梯度, 计算轴载作用于翘曲变形后板的不同位置时, 加铺层的受力状况。计算结果表明:当温度梯度为正温度梯度, 车轮荷载作用在板纵向边缘中部时, 加铺层处于受力的最不利状态。
计算中行车荷载采用标准轴BZZ-100, 轴重100kN, 轮压0.7MPa, 为便于有限元分析, 轮压作用范围设定为16cm×22 cm的矩形, 双轮中心距为34cm, 两侧轮隙间距为180cm;温度梯度取0.88℃/cm[5]。在图2所示的荷载作用模式下, 本文采用以下两种计算工况进行分析: (1) 加铺层厚度取3cm, 保持温度梯度为0.88℃/cm不变, 改变加铺层材料的模量; (2) 加铺层材料的模量为20000MPa, 保持温度梯度为0.88℃/cm不变, 改变加铺层厚度。
1.4 几何、材料参数
根据路面的定义及其实际使用的特点, 进行主要计算参数的拟定:加铺层厚度变化范围为3cm~6cm;旧水泥混凝土面层厚度为22cm, 加铺层材料的弹性模量变化范围为16000MPa~22000MPa, 板平面尺寸为3.5m×4m;综合地基厚度为6m, 每侧自板边向外延长1.0 m。路面材料参数见表1。
1.5 网络划分与单元选取
为了保证计算精度, 模型采用精度较高的六面体单元solid65模拟加铺层路面板和旧水泥混凝土面板, 而综合地基采用四面体单元solid92来模拟。综合考虑计算效率和计算精确度, 加铺层和旧水泥混凝土路面用精度较高的六面体网格进行划分, 综合地基用自由网格进行划分, 计算模型见图3。
2 加铺层材料模量的变化对加铺层受力的影响
在温度梯度和车轮荷载的联合作用下, 加铺层板角底部发生应力集中, 拉应力达到最大值;加铺层顶部产生较大的拉应力;而最大的剪应力产生在加铺层底部。加铺层材料的模量变化和加铺层的厚度变化将对加铺层的受力产生不同程度的影响。
2.1 加铺层材料的模量变化对加铺层内最大拉应力的影响
加铺层模量变化时, 加铺层内最大拉应力的变化情况如图3。
在温度梯度和车轮荷载的联合作用下, 加铺层的板角处会发生应力集中, 在此处拉应力达到峰值。由图3可以看出, 加铺层内的拉应力峰值与加铺层材料的模量几乎成线性关系, 当加铺层材料的模量增大时, 加铺层内的拉应力峰值也随之增大。
2.2 加铺层材料模量的变化对加铺层顶部最大主应力的影响
加铺层模量变化时, 加铺层顶部最大主应力的变化情况如图4。
在第一种荷载工况下, 加铺层的顶部会产生较大的拉应力。由图4可以看出, 加铺层顶部的最大主应力与加铺层材料的模量成正比关系, 当加铺层材料的模量增大时, 加铺层顶部的最大主应力也随之增大。
2.3 加铺层材料模量的变化对加铺层内最大剪应力的影响
加铺层材料的模量变化时, 加铺层内最大剪应力值变化情况如图5。
由图5可以看出, 在温度梯度和车轮荷载联合作用下, 加铺层内产生的剪应力并不大。当加铺层材料的模量增大时, 加铺层内最大剪应力呈增大的趋势, 但增幅很小。可以认为加铺层材料模量变化对加铺层内最大剪应力的影响不大。
3 加铺层厚度变化对加铺层受力的影响。
3.1 加铺层厚度变化对加铺层内最大拉应力的影响
加铺层厚度变化时, 加铺层内最大拉应力的变化情况如图6。
由图6可以看出, 当加铺层厚度增加时, 加铺层内的拉应力峰值呈减小的趋势, 但因为加铺层厚度一般很小, 所以厚度变化对拉应力幅值的影响也不会太大。
3.2 加铺层厚度变化对对加铺层顶部最大主应力的影响
加铺层厚度变化时, 加铺层顶部最大主应力的变化情况如图7。
由图7可以看出, 加铺层顶部最大主应力随加铺层厚度增加而减小。温度梯度和车轮荷载的作用下, 叫铺层处于受拉状态, 加铺层顶部产生较大的拉应力。但与加铺层材料的抗拉强度相比, 加铺层顶部的最大主应力并不大。
3.3 加铺层厚度变化对对加铺层内最大剪应力的影响
加铺层厚度变化时, 加铺层内最大剪应力值情况变化如图8。
由图8可以看出, 当加铺层厚度增加时, 加铺层内的最大剪应力有减小的趋势。在温度梯度和轴载的共同作用下, 由于加铺层内产生的剪应力较小, 因此可以不考虑加铺层厚度变化对加铺层内剪应力的影响。
4 结论
针对在旧水泥混凝土路面上进行薄面加铺的结构形式, 本文通过有限元方法分析了在温度梯度和车轮荷载的共同作用下, 加铺层材料的弹性模量和加铺层厚度的变化对加铺层受力的影响, 主要得到了以下几点结论:
(1) 当温度梯度为正温度梯度, 轴载作用在板纵向边缘中部时, 加铺层板角底部会发生应力集中, 拉应力达到最大值;加铺层顶部产生较大的拉应力;而在加铺层底部产生最大的剪应力。
(2) 在正温度梯度和车轮荷载的共同作用下, 加铺层内的最大拉应力和加铺层顶部的最大主应力受加铺层材料的模量变化影响很大。当加铺层材料的模量增加时, 加铺层内的最大拉应力和加铺层顶部的最大主应力也随之提高;
(3) 在正温度梯度和车轮荷载的共同作用下, 加铺层内产生的剪应力很小, 并且最大剪应力受模量变化的影响不大。在对加铺层进行设计时, 要综合考虑模量变化对路面变形和受力情况的影响。
(4) 由于对旧路面进行薄面加铺时, 加铺层的厚度较小, 变化范围也很小, 在温度荷载和车轮荷载的联合作用下, 加铺层厚度对加铺层内最大拉应力、最大剪应力和加铺层顶部的最大主应力的影响较小。
参考文献
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薄层水泥混凝土 篇3
1 环氧沥青的固化反应
环氧沥青是一种热固性材料，其中，A组分是一种环氧树脂，B组分是顺酐改性的沥青类物质加上酸酐型高温类的固化剂。沥青顺酐化后，沥青分子上引入具有与环氧树脂能够进行交联反应的功能基团，保证沥青能够参与和环氧树脂的固化反应，形成三维立体互穿网络结构聚合物。此外，酸酐型固化剂与环氧树脂之间也能发生化学反应形成空间交联网络，因此可以从根本上改变普通沥青的热塑性，同时显著提高了材料的粘附力、拉伸强度、断裂延伸率和低温性能。而常用于沥青改性的SBS材料为线性大分子结构，两者之间存在显著性差异。
2 材料与试验方法
2.1 材料
2.1.1 沥青
环氧沥青为两组分，其中A组分为环氧树脂，B组分为基质沥青，其性能指标见表1。选择SBS改性沥青材料性能指标见表2。
2.1.2 集料
集料中10 mm～16 mm(1号料)、4.75 mm～10 mm(2号料)、2.36 mm～4.75 mm(3号料)为玄武岩，2.36 mm(4号料)以下为石灰岩。矿粉为石英岩矿粉。试验中玄武岩粗集料基本性质见表3，矿粉的基本性质如表4所示。
2.1.3 级配
沥青混凝土铺装层所用矿料级配是在传统规范级配的基础上，借鉴SMA和Superpave混合料设计的优点，并结合所用集料基本性质，桥面铺装不同层位的功能要求以及整个铺装层的防水效能，增加了矿料间的骨架性和密实性而设计。其目的是获得最适当的沥青用量而且具有较大的强度和密实性，来改善铺装层的荷载应力，并具有良好的耐久性和施工性能，方便铺筑。矿料级配既满足了交通部沥青路面施工技术规范所要求的级配范围，又满足了Superpave设计方法级配控制点、限制区等要求。
2.2 试验
将加热的环氧沥青与经烘箱预热的集料加入拌和机在120℃下拌合50 s，拌合后的混合料放入模具中正反击实75次，成型环氧沥青马歇尔试件EC-13;AC-13同样在120℃下成型马歇尔试件;而SMA-13在175℃下成型，且在拌合期间加入了3‰的纤维。对以上成型的马歇尔试件分别按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程，进行马歇尔稳定度试验(T 0709-2000)，分别在15℃和25℃进行沥青混合料劈裂试验(T 0716-1993)。
车辙板试件成型采用轮碾成型，车辙板长300 mm，宽300 mm，厚50 mm，在60℃中养生4 h，按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程，模拟10 t的车辆分别对SMA-13,AC-13,EC-13环氧沥青混合料进行1 h的车辙试验(T 0719-1993)。将轮碾成型的板块状试件(环氧沥青混合料的车辙板试件需要在120℃条件下固化4 h)切割制作棱柱体试件，尺寸为250 mm×30 mm×35 mm。试验温度15℃和-10℃，加载速率50 mm/min，做小梁弯曲试验(T 0715-1993)。
3 结果与分析
3.1 最佳油石比
本研究选用5种油石比进行马歇尔试验，从而确定三种沥青混凝土各自的最佳油石比。通过马歇尔测定的稳定度与流值，计算孔隙率(VV)、矿料间隙率(VMA)、沥青饱和度(VFA)。实验结果如表5所示。
由表5数据可以绘制相对毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率及稳定度与油石比关系曲线图，确定沥青用量初始值1(OAC1)、确定沥青用量初始值2(OAC2)、综合确定最佳沥青用量OAC。经过计算发现，AC-13改性沥青混合料的最佳油石比确定为4.3%,SMA-13沥青玛脂混合料的最佳沥青用量为6.2%,EC-13环氧沥青混合料的最佳油石比确定为6.2%。
3.2 水稳定性
分别将AC-13,SMA-13,EC-13三种混合料浸泡水中30 min,48 h,96 h，进行浸水马歇尔试验，从而计算残留稳定度。计算结果见表6。
由表6得知，SMA-13沥青玛脂混合料的残留稳定度基本上保持在98%以上，AC-13改性沥青混合料残留稳定度为75%左右，而且SMA-13和AC-13浸水时间从48 h增长到96 h稳定度损失较小。EC-13环氧沥青混合料浸水马歇尔试验却表现出与SMA-13和AC-13相反的特征，即浸水稳定度随着泡水时间的增长而增高，随着浸水时间的增长，稳定度还有所上升，表明环氧沥青混合料的水稳性很好。
3.3 车辙
车辙试验能较好地反映车辙的形成过程，得到世界各国的广泛认可与采用，本研究采用在60℃下车辙试验来评价三种混合料的高温抗车辙能力。结果如表7所示。
从表7结果可以看出，SMA-13和AC-13具有相同数量级的动稳定，其中SMA的数值略高于AC，但是环氧沥青混合料EC-13的动稳定是SMA-13和AC-13的近10倍，说明环氧沥青混合料具有较SMA-13和AC-13更高抗车辙能力。
3.4 劈裂
在15℃和25℃下，劈裂试验的强度、拉伸应变见表8。
由表8可知，无论是15℃和25℃，环氧沥青混合料EC-13均具有较SMA-13和AC-13高的劈裂强度，其数值为后者的近两倍，同时具有与SMA-13和AC-13相近的破坏应变。
当温度从15℃升高至25℃时，则AC-13改性沥青混合料的劈裂强度降低约23.9%,SMA-13沥青玛脂混合料的劈裂强度降低约23.4%,EC-13环氧沥青混合料的劈裂强度降低约8.4%。显然，环氧沥青强度较高且受温度影响很小。
3.5 弯曲
用低温弯曲试验来评价沥青混合料的低温性能，试验温度15℃和-10℃进行试验，实验结果如表9所示。
由表9可知，15℃条件下，EC-13环氧沥青混合料的抗弯拉强度大于SMA-13和AC-13，数值约为后二者5倍，而应变约为后二者20%;-10℃条件下，环氧沥青混合料的抗弯强度仍较SMA-13和AC-13高，是SMA-13的1.4倍，是AC-13的2倍，三者破坏应变大致相同。
温度从15℃降低-10℃时，SMA-13沥青混合料与AC-13沥青混合料的抗拉强度均明显增大，SMA-13沥青混合料增加了3倍，AC-13沥青混合料增加2倍;弯拉应变方面，SMA-13沥青混合料降低了约84.9%,AC-13沥青混合料降低约79.3%;环氧沥青混合料的抗弯拉强度与弯拉应变变化较小。因此，环氧沥青强度受低温影响很小。
4 结语
环氧沥青是热固性材料，固化后环氧沥青与集料之间的粘结强度比热塑性材料的粘结强度大，在集中力作用下，不易开裂和剥落，破坏路面;在高温条件下，环氧沥青与普通热塑性沥青不同，不易变软，更因为选用集料级配较密，压实度很高，抗车辙能力大大提高，车辙深度降低显著;在低温条件下，环氧沥青同样受温度影响很小，不会致使沥青混合料的劲度模量迅速上升，变硬，变脆，有效防止了低温开裂;环氧沥青良好的防水性能和高粘结力更是解决了水损害这一严重病害，延长了道路使用寿命，具有良好的路用性能。因此，环氧沥青经固化后特有的热固性使环氧沥青混合料强度很高，且强度受温度影响很小，满足了日益增长交通量对桥面铺装层强度的要求，是一种良好的桥面薄层铺装材料。
摘要：为了研究环氧沥青混凝土在薄层铺装中的性能优势,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、车辙实验、弯曲试验、劈裂试验,分析比较了环氧沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土、沥青玛脂碎石SMA的路用性能。研究结果表明:环氧沥青混凝土桥面薄层铺装路用性能优于当前普遍采用的SBS改性沥青混凝土和沥青玛脂碎石SMA,是一种良好的桥面铺装材料。
关键词：桥面铺装,环氧沥青混凝土,性能
参考文献
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薄层水泥混凝土 篇4
目前,我国许多混凝土公路在运营期间,由于各种原因会产生混凝土路面开裂、露骨及破损等缺陷,严重影响了道路的通行性能。对此一般采用的方案是先按照国家有关规范对混凝土路面缺陷的现状进行质量评价,再根据评价结果来决定是采用整板拆除还是采用加铺法进行维修。对于只是路面使用性能受到影响的混凝土表面薄层破坏缺陷,如果被维修的混凝土路面板整体结构尚可利用,路基弯沉值能满足规范要求,常常采用对现有混凝土路面的表面进行必要的处理来延长其使用寿命。因此,采用适当的修补技术来恢复旧混凝土路面的使用性能,对节能减排、恢复交通安全具有深远的意义[1]。采用混凝土道路薄层罩面修补技术是道路修复的重要技术措施之一。
混凝土道路薄层罩面修补技术是在旧混凝土路面表面铺筑一层新的薄层混凝土,依靠新旧混凝土的紧密连结形成整体结构板块。但加铺层的厚薄直接影响到道路其它附设工程的正常运行。所以在保证质量的前提下,在充分利用旧混凝土路面板的同时应最大限度的减小新铺混凝土修补层厚度,以减少对道路其他附设工程的影响,并可降低整体的维修工程造价[2]。
1 超薄层混凝土罩面修补技术的可行性分析
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之一在于研制的修补材料必须能与旧混凝土密切结合形成一新的结构体。要求新旧混凝土材料在物理和力学性能上相似,并且要有足够的强度、耐久性和稳定性。公路混凝土养护规范要求加铺的混凝土厚度最小要大于12cm,但这个厚度往往会影响道路其他附设工程的正常运行。为此,本文在保证质量的前提下,研究提出了2cm超薄层混凝土罩面修补技术。
对水泥混凝土结构形成机理分析可知,水泥混凝土材料主要是由水泥胶结体和骨料散粒体组成。这两种材料界面相关性好坏决定着水泥混凝土结构体的性质。其实新旧材料的结构形成和受力问题归根结底也是两种材料的界面问题。
实际上,可以把相对稳定的旧混凝土看作混凝土中的骨料,而新混凝土中起到胶结作用的仍然是水泥胶结体。因此,影响新旧混凝土整体强度的主要因素依然是水泥水化时产生结晶体的分子间化学吸引力、结晶体与骨料表面之间的物理啮合力。所以,首先在材料配比的设计上就要遵守在满足水泥水化以及工艺要求条件下尽量减少用水量,减少由于用水过多造成混凝土内部存在过多毛细孔从而影响结构强度;其次,工艺要求尽量增加旧混凝土的有效界面面积(强度满足要求的界面面积)。
按照上述分析,在旧混凝土上加铺一层新混凝土与其厚薄关系不大,主要是解决新旧混凝土的界面问题及如何设计一种能与之匹配的新混凝土材料的配合比和工艺的问题,在实际应用中可采用高效减水剂、微膨胀剂、界面剂、界面粗糙工艺等措施来解决此问题。
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之二是采用自密实混凝土技术。薄层罩面混凝土振捣施工引起的表面提浆容易产生面层骨料含量降低从而导致路面耐磨性下降。而采用自密实混凝土可以有效解决此问题,它是在混凝土中按比例掺加高效减水剂、细矿物粉料和粗细骨料制成的具有较高流动性能的自密实混凝土、只需轻微人工振捣抹面即可。
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之三是研制具有抗裂、耐磨及抗冲击性能的修补材料。针对导致薄层罩面混凝土路面易磨损、易开裂的问题,薄层罩面材料必须要有较小的收缩率、较强的粘结力和较好的耐磨性与抗冲击性能。聚丙烯纤维是目前较为广泛使用的一种有机合成纤维品种,它具有价格低廉、来源广泛的优点。由于聚丙烯纤维直径小, 在较少的掺量下就能获得很好的效果,常常用于抑制混凝土的塑性开裂。国外有研究表明,掺加适量的聚丙烯纤维与水泥用量相同的普通高强混凝土相比,耐磨强度可提高50%以上,还可以显著改善混凝土的抗冲击、抗疲劳等性能。
基于上述分析,本研究旨在对破损的混凝土路面进行超薄层结构补强或薄层罩面修复设计,并利用硅酸盐水泥、高效减水剂、膨胀剂、界面剂、矿物掺合料、聚丙烯纤维、细碎石、河砂等材料配制出自密实混凝土, 通过在某实际路面修复工程中进行应用, 为自密实聚丙烯纤维细骨料混凝土在实际超薄层加固路面工程提供技术依据。
2 超薄层混凝土罩面修补路面方案设计
超薄层混凝土罩面修补路面方案设计可以参考我国现行水泥混凝土路面加铺层修补设计方法,采用弹性地基上等效单层板方法设计结合式加铺层。设计步骤为:1按照现有规范对混凝土路面结构损坏状况进行调查、评估,确定加铺层形式;2用旧路面上测定的弯沉值反算得到当量回弹模量值,分别按等刚度原则转换成等效单层板, 得到等效单层板当量厚度;3按上述设计参数和等效单层板厚度,应用新建路面设计方法计算满足设计要求的等效单层板荷载疲劳应力和温度疲劳应力。再按层间结合条件,将单层板应力分摊到新加铺层和旧面层上,检验它们是否满足混凝土强度标准。
3 自密实聚丙烯纤维细石混凝土加固材料的制备
3.1原材料与试验方法
水泥为42.5R普通硅酸盐水泥;减水剂为聚羧酸盐减水剂,固含量40%,减水率30%;粗集料为5~10mm连续级配细碎石;细集料为中砂 ,细度模数2.6;膨胀剂、聚丙烯纤维等。
水泥、干粉膨胀剂和砂骨料要预先搅拌均匀,添加的高效早强减水剂和聚丙烯纤维必须预先与水拌合均匀,然后再将粉料与水料按配合比一次性搅拌,最后再加入细碎石骨料搅拌,制成现场浇捣使用的水泥复合细骨料混凝土。否则易造成硬化不均匀,严重影响超薄层罩面混凝土的质量。试验按照有关规范方法进行。
3.2 加固材料试验结果与分析
试验设计四组试样, 编号1 ~编号4试样分别为对照组、掺加外加剂组、掺20%的5~10mm粒径细碎石组和在编号3试样基础上掺加0.9kg/m3的聚丙烯纤维组,试验结果见表1(泌水率都为0)。
由表1可以知道,聚丙烯纤维细石混凝土(编号4) 的初始流动度达可到282mm,7d、28d弯拉强度分别为5.4MPa、5.8MPa,7d、28d抗压强度分别为45.1MPa、63.3MPa,满足极特重交通荷载5.0等级的要求。可以确定它是一种早强型加固材料。聚丙烯纤维细石混凝土膨胀率低,有利于减少界面处上下层出现剥离和滑移现象,增加新旧混凝土变形协调性,并有利上下层共同形成整体增强的复合结构。
4 超薄层加固路面施工工艺及工程应用
4.1 超薄层混凝土加固路面施工工艺
施工工艺对超薄层加固材料性能影响很明显,故对其技术要求应更为严格。施工工艺根据JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》的要求进行。 在铺筑前应先对原路面进行凿毛处理,以提高新旧混凝土的粘结性能,原则是要露出旧混凝土的骨料,尽量凿除骨料周围的水泥砂浆,并注意避免破坏其原有结构,同时要把混凝土表面的油污清理干净。然后用高压水清洗凿毛的混凝土表面,经过凉干后再涂刷一层混凝土界面剂以增强新旧界面粘结强度。
由于此类混凝土的水泥初期水化反应速度比较快,凝结速度也相对较快。因此,每批混凝土的拌料量不宜太大,并应尽量缩短拌合物到现场的运输距离。5cm以内的浇筑厚度采用人工压实抹平即可,如板块较厚时可采用插入式轻型振动棒捣实,然后再抹平混凝土表面,不得有蜂窝麻面,上述工艺过程应该在30min内完成。需要压纹也要在混凝土终凝前完成,视天气情况一般为2~4h。
因为水泥水化热快速释放的特点,当新拌混凝土的表面水分蒸发大于泌水速度时,混凝土就容易产生干缩裂缝。所以,在浇筑完毕后应立即覆盖薄膜或喷涂养护剂等,防止表面水分失水太快,避免出现裂缝等现象,影响到混凝土表面的强度和耐磨性。在浇筑完毕刻痕后,应连续不断浇水保湿直至达到强度要求开放交通。在施工时间选择上应该避免夏季白天高温时段和冬季晚上低温时段;施工中如遇大风和下雨天气也必须采取保护措施,防止水分的散失和雨水浸泡。
4.2 超薄层混凝土加固路面工程应用
某高速公路收费站的通道路面由于路基问题导致部分通车道的混凝土路面下沉开裂,造成收费站无法正常使用,分析原因是当时基础的碾压压实度不够, 混凝土路面的损坏状况评定等级为中等。业主方要求研制一种能满足快速可靠的修复方法。要求混凝土的结构层厚度最小要达到2cm, 最厚为原有路面沉降的最大值。其沉降差异最大达到15cm。考虑到通车压力, 经过调查验算并经得业主同意,采用先对混凝土板基础压注早强无收缩的C15水泥浆体以加固路基,在其之上加铺自密实早强型聚丙烯纤维高强细石混凝土结构层的修复方案。
原混凝土路面板的交通荷载等级为5.0, 长宽为3m×4m,厚度为25cm。板底基础注浆孔按梅花型分布,孔间距为1.5m,要求每块板要有一个注浆孔,埋注浆管深3m。浆液水灰比1.0~0.5, 注浆时掺入2%的高效早强减水剂和5%膨胀剂。注浆时浆液从稀到浓,在终止注浆时浆液水灰比达到0.5,注浆最大压力控制在0.5~0.6MPa范围内。在终止注浆前,维持注浆压力30min。
在对下沉开裂的路基进行注浆后,凿除所有下沉开裂的旧混凝土和不下沉的两端混凝土表面,两端混凝土的凿除厚度不小于2cm, 并且凿除到露出原来混凝土骨料为准。清理疏松的混凝土,再用高压水枪冲洗干净,晾至表干,然后涂刷界面剂,1h后浇注自密实早强型聚丙烯纤维高强细石混凝土。浇注混凝土后,在初凝后终凝前完成路面刻痕,然后覆盖塑料薄膜和土工布, 洒水养护7d后检验弯拉强度为5.3MPa、抗压强度为42.5MPa,达到通车条件,恢复路面标线后开放交通。后续检验28d的弯拉强度为5.5MPa、抗压强度为60.9MPa, 满足道路交通荷载为5.0的等级要求。经过一年多的使用观察检查,铺筑的混凝土表面无开裂和磨损现象,达到了设计的预期效果。工程效果如图1所示。
5 结语
(1)新旧混凝土的界面粘结强度是影响路面修复效果的关键因素。
(2)通过试验 ,配制出了初始流动度为282mm,7d、28d弯拉强度分别为5.4MPa、5.8MPa,7d、28d抗压强度分别为45.1MPa、63.3MPa的自密实早强型聚丙烯纤维细石混凝土, 满足交通荷载5.0等级的要求。
(3)通过对旧混凝土道路表面的有效处理能进一步提高新旧混凝土的界面粘结强度,加强后期养护措施,自密实聚丙烯纤维高强早强细石混凝土可以满足现场工程的需要。经某高速公路收费站通道路面一年多的使用实践表明,该技术是可行的。
参考文献
[1]刘春华.水泥混凝土路面快速薄层修补材料[D].长沙:湖南大学,2008:5.
薄层水泥混凝土 篇5
1 材料特性及施工要点
1.1 抗滑材料
国内目前常用的道路抗滑材料种类较多, 抗滑材料力学性能如表1所示。
1.2 耐磨碎石
路面薄层抗滑材料主要依靠提高抗滑层表面的耐磨碎石与车轮之间的摩擦力而改善其抗滑性能。因此, 耐磨性较好的碎石能显著提高抗滑层的抗滑性及耐久性。
1.3 施工要点
施工步骤及要点如下:交通管制-初步清除水泥混凝土路面浮浆-清扫路面-对水泥路面进行打磨处理-吹风机清洁-搅拌抗滑材料-摊铺抗滑层-材料满撒耐磨碎石-养护-清除多余碎石。
2 脱落病害原因分析法及应对措施
2.1 混凝土基面强度不够
在以水泥混凝土路面为基面施工抗滑薄层时, 要求水泥混凝土具有足够的强度。对于新建水泥混凝土路面而言, 应有足够的龄期 (一般要求在20天以上) 。为了满足通车要求, 在路面混凝土l0天龄期时就开始施工路面抗滑薄层。此时, 混凝土内部水分尚未充分干燥, 水分挥发引起混凝土胀缩进而导致抗滑薄层出现局部脱落。再者, 混凝土强度不够, 使得抛丸机凿毛处理不充分, 路面不够粗糙, 减少了黏结料和路面间的接触面积, 降低了其间的黏结力。在后期的抗滑薄层脱落病害治理过程中, 我们还发现, 部分抗滑表层脱落并不是薄层与混凝土之间脱落, 而是薄层连带着一层约1～2mm厚的混凝土一起脱落。这说明, 在抗滑薄层与混凝土基面就黏力足够的情况下, 若混凝土基面强度不够, 照样会出现病害。
因此, 混凝土强度足够是保证抗滑薄层效果的基本条件。如果混凝土强度不够, 采取其他保证措施都是徒劳的。这就要求我们在以后的抗滑薄层施工过程中, 首先要保证混凝土路面养生充分及龄期足够。
2.2 施工温度超出的许可范围
本项目使用的抗滑薄层的黏结材料主要成分为环氧树脂, 最佳施工温度范围为20～30℃, 日均气温在13℃左右, 较最低可施工温度低7℃, 施工温度偏低, 黏结材料将在很短的时间内冻结, 致使环氧树脂无法充分地流动、渗透, 降低了其与混凝土基面的接触面积, 从而降低了黏结材料的附着力。
因此, 在计划施工抗滑薄层时, 一定要关注天气状况, 避开低温时间段, 如无法避开时, 要采取一定的保温措施。
2.3 施工界面影响 (水分及灰尘影响)
该段抗滑薄层地处挖方段, 两侧边坡高达三十多米, 山体水分向路基聚集, 造成地下水丰富, 路基潮湿, 路面板之间经常有承压水渗出;且地处山区, 空气潮湿。路表形成一层薄薄的水膜, 水膜在一定程度上阻断了黏结材料与混凝土基面间的有效接触, 影响了其间的黏结强度。其次, 该段存在交叉施工, 施工车辆川流不息, 且拌和场就在施工段附近, 施工场地尘土飞扬, 凿毛处理后的路面被灰尘污染, 降低了黏结料和路面间的有效接触面积。
因此, 在对潮湿的路面施工抗滑薄层时, 应选择晴朗的天气, 并使用带电热功能的吹风机, 对路面进行干燥处理, 同时还应对施工段前后300m范围内实施交通管制。
2.4 受超薄结构形式的约束
薄层抗滑层是一种超薄形结构形式, 其对抗硬物刺伤的能力是有限的。如果施工后的路面上有铁钉、螺帽等硬杂物, 在车辆快速行驶所带来的强烈冲击力作用下易形成应力集中点, 可能会将抗滑层刺穿, 直接引起该处路面的强度削弱.并成为雨水进入抗滑层和路面基面之间的界面通道, 从而加速抗滑层的脱层, 形成早期破坏。
建议在运营期间和养护过程中加强对防滑路面的监管力度, 一经发现异物存在应及时清除, 若有损害要及时处理, 以免降低防滑路面的使用寿命。
2.5 车辆行驶因素
路面抗滑薄层一般施工在路面长下坡段、隧道进出口及小半径处, 车辆行驶在抗滑薄层上不是刹车就是加速, 在刹车或加速的过程中, 柔性抗滑层和刚性混凝土路面之间产生强大的剪切应力, 柔性抗滑层产生弹塑性变形, 当日积月累塑性变形 (疲劳变形) 达到一定程度时, 就会形成抗滑薄层的疲劳破坏。通过提高黏结材料的抗拉疲劳寿命, 可以有效提高抗滑薄层的使用寿命。尽管抗滑薄层具有较强的抗腐蚀能力, 但仍然是有限的。一旦有油类物质或者强酸、强碱和强氧化剂等化学物品洒漏在路面抗滑薄层上, 仍可能对抗滑薄层带来不同程度的破坏, 轻则强度减弱、抗磨耗性能迅速下降, 经过车辆 (特别是超重车辆) 一定时间的反复碾压形成脱层, 重则直接导致脱层或者开裂。建议在日常养护工程中, 一经发现抗滑薄层路面受到污染, 一定要及时清理、维修, 防止因油污继续腐蚀带来更大的破坏。
3 后期治理措施
该路段抗滑薄层病害治理时, 采取了如下的施工方法以预防病害的再次发生。然后用钢刷刷出新鲜的混凝土面, 再用高压电热吹风机清洁原路面, 以保证路表面足够的清洁和干燥。其他工序同原施工工序。治理过程中采用大间距刻槽, 黏结料深入到沟槽, 增加了接触面积, 这样, 每隔50mm就形成了一道“加筋”骨架结构, 使整体强度得到提升。
4 结论
实践证明, 路面抗滑薄层的工作耐久性受施工时基面强度、环境温度、施工界面干净干燥程度及运营时的路况条件等因素的影响较大, 并受到自身特性的限制, 施工时应该考虑这些因素的影响, 并采取一定的保证措施。
参考文献
[1]崔溦.山区高速公路沟谷软基处理技术研究[D].天津:天津大学, 2005.
薄层水泥混凝土 篇6
1.1 工程简介
河北奥林匹克体育中心-体育场工程根据设计要求,对地上外围护墙体材料采用300mm、200mm厚蒸压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块墙体,具体应用部位及技术要求如表1所示。均为非承重填充墙体材料,并能实现自保温。
压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块相关标准执行国家建筑标准设计图集《蒸压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块和板材建筑构造》（06CJ05)、《蒸压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块和板材结构构造》（06CG01)。本工程AAC砌块的主要技术性能指标选用图集06CJ01P3页所标注部分,密度级别B05,强度级别A3.5,见表2。
1.2 蒸压轻质砂加气混凝土砌块(AAC)简介及优点
1.2.1 蒸压轻质砂加气混凝土砌块简介
蒸压轻质砂加气混凝土砌块是以硅质材料(砂)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料,掺加发气剂(铝粉),通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔,故名加气混凝土,英文:Autoclaved aerated concrete (AAC)。
1.2.2 蒸压轻质砂加气混凝土砌块优势
(1)绿色环保:AAC砌块的原材料为天然无机材料,无放射性,在高温下不会产生有毒气体,使用健康,安全,是国家大力推广的绿色建材产品,主要原材料为石英砂、石灰、水泥和水。砂加气块是以石英砂替代了粉煤灰充当硅质材料,不但使砌块的强度得到提高,而且在抗渗性能、干燥收缩、γ射线照量等方面有了质的飞跃。由于非烧结工艺,成为建筑粘土AAC砌块砖的升级换代产片。由于该产品具备出色的保温隔热性能,无需额外的保温材料,可简化外墙维护保温系统,最大限度降低建筑物在使用过程中的空调能耗。由于该产品的生产只需一个立方米的体积的原材料就能制造出五个立方米的砂加气混凝土产品,产品轻,可浮于水面。
(2)保温隔热:采用AAC砌块作为建筑外围护墙体结构,不用外铺或内贴其它任何保温材料就能满足建筑节能和保温隔热的舒适性要求,保温砌块能实现外围护和保温节能的双效合一。其原理在于AAC砌块材料的内部结构中:砌块中分布数以百万的微观的孔隙充满了空气,来帮助积攒热量和防止能量的流失。
经相关实验验证,经过24h后,对粉刷成黑色的AAC砌块墙体表面在阳光照射下劲性测量,在室外温度的浮动大约在16℃左右,在室内温度的变化仅仅在20.3℃～24.4℃的变化,即使在不使用空调的条件下,也能确保舒适的室内温度环境。
(3)防火阻燃:由于AAC砌块原材料和产品本身均为无机物,不燃烧。在高温下产生有毒气体,100mm厚砌体的耐火极限大于4小时,可满足建筑设计防火规范对防火墙的设计防火要求,可广泛应用于防火墙。
(4)隔音降噪、抗渗防潮:AAC砌块内部结构像面包一样,内部均匀地分布着大量的封闭气孔,直径约1～2mm,具有吸音和隔音双重性能。由于封闭的气孔存在,可有效的阻止水分的扩散和渗透。
(5)轻质高强:AAC砌块的容重在300～625kg/m3,为粘土砖的1/4,灰砂砖的1/3,混凝土的1/5,可有效的减轻建筑物的自重,减少基础和结构投入,降低施工时的劳动强度。由于AAC砌块采用六面切割,尺寸精确,采用了配套的专用粘结剂采用薄层砌筑施工工艺,是的砌体的强度利用系数大大提高。通过实验测知,AAC砌块的砌体强度约为砌块本身强度的80%。
(6)施工便捷:经过进场的AAC砌块实际测量,在长、宽、高方向的公差在±1.0mm左右,远远优于国内普通砌块优等品的要求,由于外形尺寸的精确,可采用专用粘结剂薄层砌筑的干法施工,并有效改善砌体开裂的质量通病。由于本身材料的质轻,该材料可浮于水面,可大大提高施工速度,并具备普通砌块的可锯、可钻、可钉、可挂等材质特性,以实现墙体管线的埋设,该材料可以简单的加工成任意形状,能像木材一样易于加工,无需敖贵耗时的切割,可满足后续装饰装修要求。
(7)总体造价低:由于AAC砌块轻质高强,大大较少了建筑基础和结构投资和人工成本,薄层干法砌筑,减少了施工工序、缩短了工期,加快了资金周转;保温隔热,无需一般的外围护结构的其它保温材料,实现了围护和节能的合二为一,减少了保温费用,并能增加建筑使用面积。
1.3 编制依据
AAC砌体设计及施工相关的依据如下:
(1)设计图纸及相关的图纸会审、工程变更单、工程洽商记录。
(2)《砌体工程施工质量验收规范》(GB50203-201 1)。
(3)《蒸压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块和板材建筑构造》（06CJ05)。
(4)《蒸压轻质砂加气混凝土(AAC)砌块和板材建筑构造》（06CJ01)。
(5)《砌体填充墙结构构造》(12G614-1)。
2 AAC设计及构造要求
2.1 AAC砌块适应范围
(1) AAC砌块为蒸压轻质砂加气混凝土(简称AAC)砌块,采用薄层砌筑工艺砌筑。
(2) AAC砌块适应于非抗震设计及抗震设防烈度为8度和8度以下地区(抗震设防烈度为9度地区另行设计)。
(3)适应于钢筋混凝土结构、钢结构和其他结构的非承重围护墙体和内隔墙。
2.2 设计要求
(1) AAC砌块采用配套的专用粘结剂,M7.5专用干粉砂浆进行薄层砌筑,砌筑灰缝厚度应为2～3mm。
(2) AAC砌块墙体采用专用连接件(L形铁件)或拉结筋与主体结构可靠连接。
2.3 结构构造要求
2.3.1 AAC砌块墙体与竖向结构构件的连接
(1)与柱交接处,沿柱全高每隔500mm设L形铁件或2Φ6拉结筋,拉结筋深入墙内的长度,7度及以下时不应小于700mm,8度时宜沿墙全长贯通。
特别说明:
(1)构造柱一、二适用于抗震设防烈度为8度的地区,构造柱三、四适用于抗震设防烈度为7度及7度以下地区。即在7度及以下地区AAC砌体墙体的构造柱采用直槎,不同于普通加气混凝土砌块墙体的构造柱。
(2)当墙体高度超过4m时,在墙体半高设置与柱连接且沿墙全长贯通的水平配筋带或钢筋混凝土水平系梁。
由于AAC墙体采用2～3mm的薄层砌筑工艺,其水平灰缝内不满足直接铺设拉结钢筋的要求,需要对AAC砌块扣V形槽或者两U形槽,槽内采用聚合物水泥砂浆填满,如透视图所示,该处区别于普通加气混凝土砌块。其中,V形槽可委托AAC厂家开设。现常规对墙体超过4m高一般设置钢筋混凝土系梁,则可按设计施工。本工程对要求当墙体高度超过4m时在墙高一半处加设现浇带,厚度70mm,内配2Φ10/Φ6@300钢筋网片,纵筋锚入两端墙柱内,现浇带在洞口部位按照过梁配置。
2.3.2 AAC砌块墙体与水平结构构件的连接
(1)当内隔墙墙体长度>5m时,墙体顶部每隔1200mm用L形铁件与梁板拉结。
(2)抗震设防烈度为7度及7度以下,且内隔墙长度≤5m时,墙体顶部与梁板之间的缝隙可用粘结材料或发泡剂填实。
(3)为围护墙体,当抗震设防烈度为7度及7度以下时,墙顶每隔1 200mm用L形铁件与梁板底拉结;8度时,墙顶每隔600mm用L形铁件与梁板底拉结。
2.3.3 其它要求
(1)当墙长超过层高2倍或墙长超过6m时,应增设钢筋混凝土构造柱,做法见2.3.1。
(2) L形连接铁件:AAC砌块墙体与结构构件的连接铁件经过防腐蚀处理。
(3) L形铁件与钢柱之间的焊接要求。
2.4 建筑构造要求
2.4.1 AAC产品规格及配套材料
(1) AAC砌块主要技术性能指标如下表3。
(2)产品规格:AAC砌块分为有槽砌块、带手柄砌块(便于材料搬运)、无槽砌块,长度一般为600mm,高度250mm、300mm两种,墙体厚度根据设计要求可加工制作。
(3)聚合物水泥砂浆为1:3水泥砂浆加水泥用量1 0%的丙烯酸酯共聚物乳液或1 5%改性聚乙烯醇(801建筑胶)。
(4)座浆及灌封用砂浆:砌块墙底部与主体结构之间的座浆用1:3水泥砂浆。
(5) AAC砌块专用配套材料包括专用粘结剂、界面剂、修补材料、腻子粉等。
2.4.2 墙缝处理
为使AAC墙体适应主体及结构及自身变形,在AAC墙体和梁柱之间留设10～15mm的缝隙,墙体和主体结构之间采用柔性连接:对刚度较大的钢筋混凝土结构的中小型建筑墙体墙缝填入聚合物水泥砂浆或粘结剂;对高层建筑混凝土和钢柱的墙体与主体结构间的缝隙打PU发泡剂,或填岩棉(有防火要求时)。
2.4.3 墙面防裂措施
(1)通长的AAC砌块墙,每≤6m设置一构造柱(不论有无丁字墙),构造柱可为钢筋混凝土柱或钢柱,构造柱和AAC墙缝在墙面处理时加贴耐碱玻纤网格布,宽度≥200mm。
(2) AAC砌块框架填充墙在墙面处理时,在不同材料接缝处加贴耐碱玻纤网格布,宽度≥200mm。
(3) AAC砌块墙和不同材料的梁、柱相接的阴角缝处,可在批刮腻子时勾出4～5mm宽的凹缝,打入白色密封胶,待干后在做涂料墙面。
2.4.4 管线布置及开槽要求
(1) AAC墙体管线开槽前,应先弹线,然后沿槽两边用切割机切槽,再用凿子或专用镂槽工具剔出槽口,要求平整整齐,控制槽深≥管外径+15mm。
(2)对墙上镂槽埋设暗管的墙体,应避免水平方向开槽;竖向开槽深度不宜大于1/3墙后,否则应采取防止墙面开裂的可靠措施。
(3)尽可能避免交叉或者墙体双面开槽,必须交叉或者双面开槽时,宜使双面开槽的部位相距至少600mm范围以外,穿越墙体的水管应严防渗水。
(4)管线开槽埋管固定牢固,用聚合物水砂浆分两次补平,第一次填实至距表面5～8mm处,待干后再用聚合物水泥砂浆补平,为提高抗裂性,在做腻子时,可沿缝贴200mm宽耐碱玻纤网格布或加设镀锌钢丝网增强。
3 AAC砌体薄层砌筑施工工艺及要点
3.1 施工准备
3.1.1 技术准备
(1)砌筑前,认真熟悉图纸,重点核实门窗洞口位置及洞口尺寸,明确预埋、预留位置,计算出窗台及过梁顶部标高,并熟悉上述相关的建筑、结构构造及材料要求。
(2)使用经过校验合格的测量工具。
(3)施工前,工程技术人员结合设计图纸及AAC厂家作业指导书,编制出专项施工方案和技术交底等技术性文件。本工程通过样板引路,在砌筑样板时,邀请AAC厂家技术人员对项目人员和劳务作业人员进行技术指导,过程中及时检查。
3.1.2 材料准备
(1)本工程所用AAC自保温砌块规格为长×宽×高度:600×300×250mm、600×200×250mm两种规格。
(2) AAC砌块必须具有出厂合格证,其强度等级及干表观密度必须符合设计及施工规范的要求。
(3) AAC砌块为蜂窝状块体材料,在出厂前必须采取遮雨措施,为了运输和装卸过程中的块体成品质量,AAC砌块下部铺设木质底盘,并铺设50mm厚的同材料AAC垫层,以减少运输和装卸过程中砌块破损,使用叉车实现装卸材料。
(4)材料进场后,采用人力平板车运输,搬运到楼层后进行交定摆放,便于AAC砌块水分散发,可较少上墙砌块的含水率。
(5) AAC砌块砌筑采用砌筑专用粘结剂,采用无机硅酸盐胶凝材料和天然矿物骨料,配以高分子聚合物保水因子,各组分经过充分混合,为粉状产片,加水搅拌即可使用,经充分养护凝固的粘结剂具有持久的粘结性能。使用方法为:每20kg加4～4.5kg净水,用电动工具搅拌均匀制成胶泥状,砌筑使用刮勺或齿状泥板,粘结厚度为2～3mm。专用粘结剂参考用量为27～30kg/m3。专用粘结剂严禁淋雨、受潮,调均后的粘结剂应在4小时内用完,施工温度应在3℃以上,储存期6个月。
(6)施工时AAC砌块不得浇水湿润。
3.1.3 主要机具
(1)机械:塔式起重机、施工电梯、物料提升机。
(2)配件与工具。
3.1.4 作业条件
(1) AAC砌筑前,将楼面、地面基层水泥浮浆及施工垃圾清理干净。
(2)弹出楼层轴线及强身边线、经复核、办理相关手续。
(3)根据标高控制线及窗台、窗顶标高,预排出AAC砌块的皮数线,皮数线可划在框架柱、剪力墙上,并标明后植拉结筋标高,钢筋混凝土系梁、过梁尺寸、位置,皮数线经过技术部门进行技术复核,办理相关手续。
(4)根据最下面一皮砌块的标高,拉通线检查,如水平座浆灰缝超过20mm,先用C15以上细石混凝土找平。
(5)构造柱钢筋绑扎完成,隐蔽验收完毕。
(6)将AAC专用粘结说明书对工人进行技术交底,并在现场砌筑点做好挂牌说明。
(7)“三宝”配备齐全,“四口”和临边做好防护。
(8)临空的围护墙体施工时,外防护脚手架随着楼层AAC砌筑进度搭设完毕,墙体距离外架间的空隙进行水平防护,防止高空坠落。
3.2 AAC砌体砌筑施工工艺
3.2.1 AAC砌体工艺流程
AAC砌体砌筑施工工艺流程如下:
3.2.2 操作工艺要点
(1)结构验收合格后,将砌筑基层楼地面的浮浆残渣清理干净并进行弹线,AAC墙体的边线、门窗洞口位置准确,偏差控制在规范允许范围。砌筑前对楼地面浇水湿润。
(2)砌筑前根据墙体长度进行砌块的排列,部分砌块长度需进行切割,切割时用直尺在AAC砌块上先划切割线,用粗齿锯或者切割机依据切割线进行切割。
(3)专用粘结剂的配置:根据水灰比在桶内先放水,然后均匀地撒入粘结剂干粉,用电动工具充分搅拌均匀,粘结剂自搅拌完成后需在4小时内使用完毕,严禁使用超过保质期的产品或搅拌完成4小时后超过在加水搅拌使用,以确保粘结剂的粘结强度。
(4) AAC墙体底部采用20mm厚1:3水泥砂浆座浆,厚度一般控制在10～30mm。
(5)安放第一批砌块时,在垂直侧面用专用刮勺抹专用粘结剂,并用皮锤敲击砌块上表面以保证与砂浆粘结密实,用水平尺和橡皮锤校正墙体的边线、水平、垂直位置,并使砌块之间的粘结剂挤浆,保证粘结剂的粘结牢靠。
(6)第一批砌块砌筑完毕,在顶面刮抹粘结剂,,进行第二皮砌块砌筑时,必须待第一皮砌块的水平砂浆凝固后方可进行。砌筑时,要校正水平与垂直位置,并做到上下皮砌块错缝搭接,其搭接长度一般不宜小于被搭接砌块长度的1/3,且不得小于100mm。
(7)砌筑完两皮砌块后,砌块墙体与砼柱(墙)相接处应设置专用连结件(L形铁件)进行拉结,L形铁件一侧用射钉与砼柱(墙)连接,另一侧用3只50mm铁钉与砌块连接。L型铁件安装时应选用长度为25mm以上的射钉和适配的子弹,射钉与混凝土梁柱边的距离应≥50mm。
(8)构造柱位置设置L形铁件,水平面贴紧砌块顶面用钉子固定,垂直面深入直槎构造柱,并预置50mm铁钉3只。L型铁件的设置高度应该从第一皮开始计算,每砌筑两皮砌块高度设置一道。
(9)当墙体长度超过层高2倍或墙体长度超过6m,应设置钢筋混凝土构造柱。本工程抗震设防烈度为7度,故构造柱截面为250mm×墙厚的直槎构造柱,其施工工艺同普通加气混凝土构造柱。
构造柱与墙体用L型铁件进行拉结,每砌筑两皮砌块高度设置一道。
(10)当墙体高度超过4m时,在墙体半高设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。
(11)对于外围护墙体,抗震设防烈度为7度时,以及当内隔墙长度超过5m,砌块墙体墙顶每隔1 200mm应用L型铁件与梁底拉结。
(12)砌块墙体与主体结构之间应留10～15mm缝隙,墙顶和梁板之间留10～20mm缝隙,缝隙填塞PE棒后填充发泡胶,最后使用弹性耐水腻子封闭外墙外侧槽口缝隙。
3.3 AAC砌体施工质量控制要点
3.3.1 材料的关键要求
(1) AAC砌块砌筑时的产品龄期应超过28天。
(2)砌筑砂浆用水复核国家现行标准的规定。
(3)钢筋材质应有出厂合格证和质量证明单及复试报告。
3.3.2 技术质量的关键要求
(1)厕所、淋浴间等有水房间,AAC墙体底部设置现浇混凝土坎台,高度不小于200mm。其余墙体底部与楼板结构采用1:3水泥砂浆座浆,厚度20mm左右。
(2)框架柱、剪力墙侧面等结构部位采用L形铁件与AAC墙体连接。
(3) AAC砌体施工中要轻拿轻放,避免砌块的破损。
(4) AAC砌体的灰缝饱满度要满足规范要求,尤其是外墙,防止粘结剂不饱满、假缝、透明缝等引起渗漏。
(5) AAC墙体砌筑至梁板底时,留设一定的空隙,其做法参照2.3.3。
(6)在正式施工前,需邀请AAC厂家对现场工人进行技术指导。
3.3.3 职业健康安全关键要求
(1)工人进入工地必须佩带经安检合格的安全帽。
(2)电工和机械操作工必须经过安全培训,并持证上岗。
(3)工人高空作业之前进行例行体检,防止高血压或有恐高症者进行高空作业,高空作业必须佩带安全带。
(4)工人作业前,需检查临时脚手架的稳定性、可靠性。
4 质量标准
4.1 AAC砌体质量标准
AAC砌体质量标准同蒸压加气混凝土砌块填充砌体标准。
4.2 AAC砌块出厂尺寸偏差及外观质量指标(表4)
4.3 AAC专用粘结剂主要技术指标(表5)
5 实施效果
河北奥林匹克体育中心体育场AAC砌体工程,自20 1 4年3月份施工,至201 5年4月份结束,总砌筑方量约4千立方,经现场实测实量施工效果良好。
摘要：随着建筑工程科技水平的不断进步,新型、优异的建筑材料将得到广泛推广应用,与新型材料配套的施工技术也将得到普及和推广,蒸压轻质砂加气混凝土砌块(AAC)作为建筑工程的一种新型的保温节能材料,集保温、隔热、隔声、耐火、防水等优点于一体,本文对蒸压轻质砂加气混凝土砌块(AAC)在工程实施中的主要及关键技术进行阐述。