巫向忠

1 概述

混凝土外加劑——UEA是以補(bǔ)償收縮為主要功能的混凝土膨脹劑,摻入U(xiǎn)EA膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土,習(xí)慣稱“UEA補(bǔ)償收縮混凝土”。UEA加入到普通水泥混凝土中,與水泥組分共同作用,生成大量膨脹結(jié)晶水化物——水化硫鋁酸鈣,即鈣礬石(3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O),這就是 UEA 補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹源,吸水膨脹后,對混凝土產(chǎn)生膨脹壓,致使混凝土體積膨脹,使混凝土孔隙率大大降低。

滬寧高速公路江蘇段擴(kuò)建工程在施工過程中,由于受力、構(gòu)造和施工的需要,該擴(kuò)建工程橋梁采取在原橋外側(cè)新建橋梁,并與原橋通過澆濕接縫和橫隔板混凝土橫向拼接成一體,成為完整的一座橋梁。因此確保上部拼接部位混凝土質(zhì)量是橋梁拓寬的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,且由于該工程是在保證全線通車的施工條件下進(jìn)行的,全線橋梁眾多,工期緊,一年四季均有橋梁施工,對于橋梁拼接部位的濕接縫按一般施工進(jìn)行,很難保證拼接部位混凝土不出現(xiàn)收縮和不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫。而滬寧高速公路擴(kuò)建工程全線橋梁拼接部位采用了UEA補(bǔ)償收縮混凝土,基本解決了這些問題,保證了擴(kuò)建工程橋梁拼接的施工質(zhì)量。

2 拼接部位裂縫控制

2.1 用UEA收縮補(bǔ)償混凝土控制裂縫分析

由于本工程橋梁的加寬是新、老橋通過濕接縫的拼接來實(shí)現(xiàn)的,老橋通車10年后進(jìn)行加寬擴(kuò)建,老橋的沉降基本穩(wěn)定,新老橋沉降速率不一致,導(dǎo)致不均勻沉降存在,對拼接處的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力,容易產(chǎn)生裂縫;在混凝土中摻入膨脹劑,使混凝土產(chǎn)生適度膨脹,在鋼筋和新老橋梁板的約束下,拼接部位鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力,與此同時(shí)該部分混凝土對約束面產(chǎn)生0.2MPa～0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力,這就相當(dāng)于提高了混凝土的早期抗拉強(qiáng)度增長足以抵抗收縮產(chǎn)生的拉力,該部分混凝土的膨脹抵消混凝土開裂的全部或部分拉應(yīng)力。因?yàn)閾?jù)文獻(xiàn)[1]介紹,對考慮各種不同影響因素的50組混凝土試驗(yàn)結(jié)果繪出膨脹率與時(shí)間曲線分析,90%以上的限制膨脹發(fā)生在14 d內(nèi),說明膨脹穩(wěn)定期比收縮期短,膨脹穩(wěn)定后膨脹并未停止,只是混凝土的膨脹與壓應(yīng)力下的徐變基本穩(wěn)定,因此能避免早期開裂。同時(shí)膨脹劑還改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),使毛細(xì)孔減少、變細(xì),增加了致密性,基本消除了混凝土干縮裂縫的先決條件。膨脹混凝土性能指標(biāo)見表1(GB 50119-2003)。

表1 膨脹混凝土性能指標(biāo)

2.2 UEA混凝土的配合比設(shè)計(jì)

1)原材料選擇。UEA膨脹劑質(zhì)量應(yīng)符合JC 476-2001混凝土膨脹劑建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。膨脹劑運(yùn)到工地后應(yīng)進(jìn)行限制膨脹率試驗(yàn)檢測,合格后方可入庫、使用。

2)混凝土配合比設(shè)計(jì)。一般UEA摻量(替代膠凝材料率)為10%～12%,對于低摻的高性能UEA為6%～8%。但是,由于水泥的活性和組成不同,化學(xué)外加劑的品種和摻量不同,必須根據(jù)現(xiàn)場原材料和混凝土坍落度的要求,以及根據(jù)GBJ 119-2001混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的要求,補(bǔ)償收縮混凝土最重要的技術(shù)指標(biāo)是限制膨脹率,因此配制的UEA補(bǔ)償收縮混凝土的水中14 d的限制膨脹率不小于0.015%,同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí),以膨脹率預(yù)定值確定UEA的摻量。

膨脹劑摻量的確定與一般化學(xué)外加劑摻量的確定方法一樣,必須通過試驗(yàn)的方法確定,確定混凝土膨脹劑摻量的正確方法是按照《混凝土膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的試驗(yàn)方法,使用實(shí)際工程原材料,進(jìn)行限制膨脹率試驗(yàn),以達(dá)到工程設(shè)計(jì)的限制膨脹率和強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)的膨脹劑摻量為準(zhǔn)。同時(shí)要求膠凝材料(水泥+膨脹劑)用量不得小于300 kg/m3,水灰比不宜大于0.5。UEA混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度與對應(yīng)部位的梁體所用混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度相同。為保證UEA混凝土質(zhì)量,不允許摻加粉煤灰。

3)UEA摻量的計(jì)算方法:設(shè)基準(zhǔn)配合比水泥用量為mc0,UEA替代水泥用量為 me=mcok,則水泥實(shí)際用量為mc=mc0-me。

2.3 UEA混凝土施工注意事項(xiàng)

1)工地現(xiàn)拌或攪拌站拌料必須按確定的UEA補(bǔ)償收縮混凝土配合比投料,尤其UEA膨脹劑不得少摻或誤摻。2)混凝土攪拌時(shí)間要比普通混凝土延長30 s。3)混凝土坍落度要滿足施工要求,澆筑時(shí)間間隔不宜超過1.5 h,運(yùn)距較遠(yuǎn)或炎熱天氣施工可摻入緩凝減水劑;低溫下施工可摻入早強(qiáng)減水劑或防凍減水劑。4)澆筑時(shí)混凝土的自由落距應(yīng)控制在2 m以內(nèi),振搗要均勻,密實(shí),不漏振、不欠振、不過振。每一振點(diǎn)的振搗時(shí)間長短,應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿,混凝土不再下沉、不再冒出氣泡為止。振搗棒移動(dòng)間距小于振搗棒作用半徑的1.5倍,插入深度為到達(dá)下層混凝土10cm,振搗棒與旁邊的結(jié)合面保持10cm的距離。5)混凝土終凝前,要反復(fù)抹壓,防止表面收縮裂紋出現(xiàn)。6)補(bǔ)償收縮混凝土澆筑后的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)是施工的關(guān)鍵。澆筑后應(yīng)立即覆蓋無紡?fù)凉げ夹钏B(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d,以充分供應(yīng)膨脹過程中所需要的水分。覆蓋的無紡?fù)凉げ家竺扛? h蓄水一次,灑水補(bǔ)充其水分以確保飽水狀態(tài);在中午前后一段時(shí)間,由于蒸發(fā)速度快,要求每隔1 h蓄水一次。由于UEA補(bǔ)償收縮混凝土不泌水,容易產(chǎn)生早期塑性收縮裂縫,因此,必須注意早期養(yǎng)護(hù)。7)寒冷天氣下施工要保證混凝土入模溫度大于5℃,澆筑后立即用塑料薄膜和保溫材料進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。8)在30℃以上的炎熱天氣施工,混凝土中要適當(dāng)調(diào)高UEA摻量,降低混凝土入模溫度和早期養(yǎng)護(hù)溫度,特別要加強(qiáng)濕養(yǎng)護(hù)。補(bǔ)償收縮混凝土的澆筑溫度不宜超過35℃。9)由于補(bǔ)償收縮混凝土不泌水,凝結(jié)時(shí)間較短,所以抹面和修整的時(shí)間可以提早,不宜過晚。10)施工縫的處理:在施工縫表面鋪上2cm厚的1∶2比例的UEA水泥砂漿界面劑,然后再澆筑UEA混凝土。11)缺陷的修補(bǔ):如澆筑完的混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面和裂滲等缺陷,可鑿去松動(dòng)部分或開縫,清洗干凈后,用1∶2比例的 UEA水泥砂漿修補(bǔ)完好。12)拼接部分濕接縫混凝土澆筑時(shí),橋梁一聯(lián)須一次完成連續(xù)澆筑。

2.4 UEA混凝土的質(zhì)量控制

1)UEA補(bǔ)償收縮混凝土的配合比必須達(dá)到規(guī)范(或設(shè)計(jì))要求的限制膨脹率,按規(guī)范要求制作試塊,試驗(yàn)結(jié)果必須達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)和抗?jié)B標(biāo)號(hào)。連續(xù)澆筑的UEA補(bǔ)償收縮混凝土,每200 m3混凝土要制作測定限制膨脹率的試件不少于2組(每組3件),測定水中養(yǎng)護(hù)7 d和14 d的伸長率。現(xiàn)場主要措施為事先進(jìn)行混凝土試配,加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督。

2)工程完工后要試水觀察,任何部位不允許發(fā)生滲漏現(xiàn)象。若局部出現(xiàn)滲漏,可將滲漏處有缺陷的混凝土徹底清除,將其表面鑿毛,沖洗干凈后,抹 UEA水泥砂漿,如滲漏嚴(yán)重,先用堵漏材料止水,再用UEA水泥砂漿抹面。

滬寧高速公路擴(kuò)建全線橋梁拼接濕接縫全部采用了此種UEA收縮補(bǔ)償混凝土,通過施工后觀察證明所有橋梁拼接施工質(zhì)量情況良好,混凝土表面致密、無裂縫。

3 結(jié)語

通過將建筑業(yè)的UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)應(yīng)用到橋梁拼接施工中,實(shí)踐證明取得了較好的效果。隨著高速公路拓寬擴(kuò)建增多,該技術(shù)將會(huì)在更多的橋梁拼接施工中得到廣泛應(yīng)用。

[1] 游寶坤,李乃珍.膨脹劑及其補(bǔ)償收縮混凝土[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[2] 孫柏峰.UEA膨脹劑在新安大橋中的應(yīng)用[J].浙江建筑,2004(8):44-45.

[3] 鞠金熒.UEA膨脹劑及UEA補(bǔ)償收縮混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].公路,2006(5):109-113.