時間:2023-03-23 15:24:06
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混凝土是當代最大宗的人造材料,也是最主要建筑材料。目前,世界水泥年產量已超過12億t,我國在數量上占居首位,其產量約為世界總產量的三分之一。混凝土年使用量雖未見準確的統計資料,但如以水泥產量推測,估計在我國混凝土年使用量可達6億m3以上,其工程量之多,社會與經濟意義之大,是人所共知的。針對我國今后發展的需要,本文擬在三個方面予以論述。
1預拌混凝土的現狀與發展
混凝土的集中攪拌是建筑工程生產管理方面一項意義重大的改革。預拌混凝土應用量比重的大小,標志著一個國家的混凝土生產工業化程度的高低。國外實踐表明,采用預拌混凝土之后,一般可提高勞動率200%~250%,節約水泥10%~15%,降低生產成本5%左右,還具有保證質量、節約施工用地、實現文明施工等方面的優越性。世界上第一座預拌混凝土工廠出現在德國,建造于1903年,以后受到各國的重視,得到迅速發展。到20世紀80年代初,統計結果表明,在經濟發達的國家里,預拌混凝土的供應量,已達到全部混凝土生產量的60%~80%。
在我國混凝土攪拌站始建于80年代初的上海、常州兩城市。20年來,由于建設規模逐步擴大,尤其是北京和東南沿海地區一些城市建設的高速發展,各級建設行政主管部門采取了一些扶植政策和措施,使城市的預拌混凝土產量每年以12%~15%幅度遞增。上海、北京、廣州、大連、常州等城市應用預拌混凝土量已達到該城市混凝土總用量的80%以上,接近經濟發達國家的水平。但是,預拌混凝土的發展是不平衡的,就全國而言,預拌混凝土占現澆混凝土量的比重還不到30%,有的地方甚至還沒有預拌混凝土站,與經濟發達國家相比,我國預拌混凝土尚屬起步階段。而且我國已建成的預拌混凝土站,多屬建筑企業或企業集團管理,而經濟發達國家預拌混凝土已成為獨立的新興行業,有許多專業公司專門生產和供應預拌混凝土。
在預拌混凝土行業迅速發展的同時,也暴露出不少需要重視的問題。如:混凝土定價不合理以及混凝土供需雙方配合不密切,出現供大于求而導致降低價格出售,因而無法保證預拌混凝土的質量。這樣惡性循環不利于預拌混凝土的長遠發展。
為了保證預拌混凝土的健康發展,必須注意以下幾點:
1)加強預拌混凝土廠的合理規劃和布置,預拌混凝土的生產規模應與當地的建筑和市場需求相匹配,避免盲目發展過度集中。
2)有計劃的組織在職人員培訓,提高人員素質及企業的技術和管理水平,加強有關標準的宣傳貫徹力度。
3)規范市場,加強有關部門的監督,使供需雙方必須遵守合同,增強合同的法律效力;并制定出合理的預拌混凝土價格體系。使預拌混凝土能在正常的競爭條件下得到發展。
2高性能混凝土的現狀和發展
為了弄清當前混凝土在不同用途中存在的缺點和薄弱環節,美國于80年代曾對很多土建工程單位進行了廣泛的調查。從調查結果可知,在眾所關注的抗壓強度以外,亟待改進提高的混凝土性能,依次為體積穩定性、抗滲性、流動性、抗折(拉)強度、護筋性、線膨脹系數等,當然還須降低成本。上述各種性能歸納起來就是強度、工作性和耐久性3大類,這正符合十幾年來幾個發達國家正在研究開發中的高性能混凝土(HPC)。
HPC的誕生與發展是近代工程發展的需要。例如高層、大跨度、大荷載、特殊使用條件和嚴酷的環境(如海上石油鉆采平臺、海底隧道等)以及對建設速度、經濟、節能等有更高要求;同時也由于混凝土技術的提高使HPC成為可行。HPC的先進性使混凝土的應用范圍得到擴大,使混凝土的社會經濟效益得到不斷增長。
發展HPC的主要途徑有:
1)高性能的原材料以及與之相適應的工藝。2)復合化:混凝土本身是水泥基復合材料。HPC必須有活性細摻料和外加劑特別是高效減水劑的加入,常常不僅需要二者同摻,有時還必須同時采用幾種外加劑以取得要求的性能,充分發揮復合化的作用,將是HPC取得更大效益的努力方向。
在我國當前條件下,HPC可采用下列原材料:
a)水泥。以42.5#或42.5R硅酸鹽水泥為主,也可選用某些特種水泥如鐵鋁酸鹽水泥,堿—礦渣水泥等,但水泥用量過大或細度過細均不利于耐久性。
b)集料。必須符合國家標準,要求堅潔,粒徑、粒形、級配和強度與工作性有關,宜先經過試驗。工地必須改變不重視集料的壞習慣。
c)活性細摻料。不僅為了節省水泥更重要的是為了滿足工作性(如易泵性)與耐久性的要求。因此,優質活性細摻料如硅灰或粉煤灰、沸石粉以及磨細礦渣已成為HPC的必需組分。二種細摻料復合作用,有時能帶來很好的效果。
d)外加劑。首先是高效減水劑,是HPC的必需組分。為的是大幅度減水以提高強度與耐久性。使HPC有足夠的流動性、易泵性和填充性,也使是泌水減到最小。摻加活性細摻料時必須摻加足夠的減水劑或高效減水劑;為了減少坍落度損失還必須摻加緩凝劑與引氣劑;為了早強,可摻加早強劑或采用早強減水劑;為了預防早期收縮可摻加適量膨脹劑。所以,外加劑的復合作用對HPC滿足各種功能要求是十分重要的。
HPC的復合化途徑除已用得很多的活性細摻料與高效減水劑的復合使用外,還有優質粉煤灰與磨細礦渣的復合,硅
灰與粉煤灰或稻殼灰的復合,沸石粉與粉煤灰的復合等。加入多種外加劑的復合在國內也愈來愈普遍。
我國現在已有條件在不同用途上采用HPC。如世界跨度最長斜拉橋—楊浦大橋和亞洲最高的建筑—東方明珠電視塔,以及龍羊峽、葛洲壩等水電站建設。只要我們掌握好混凝土的基本原理,運用已有的經驗,經過試驗,重視質量,我們完全有能力做好和用好不同用途的混凝土,滿足各種工程和制品的要求。在此基礎上繼續改進提高、不斷創新,在混凝土技術上、數量上和質量上走在世界前列。
此外,美英日等國近幾年在研究開發幾種特高性能水泥基新材料。其主要力學指標,大大超過高強度混凝土,而可與陶瓷、鋁、鋼等相比擬。例如抗壓強度可達300MPa,抗折強度可達150MPa,彈性模量可達50GPa。從這些新的發展,可以說明混凝土性能還有很大潛力,混凝土技術應用方面還有很大開發的余地,有待我們去努力。
3原材料的現狀和發展
1)水泥。由于我國水泥工業發展太快,粗放型帶來了嚴重后果,其中經過認證可用于結構工程的不到三分之一,小水泥廠水泥性較差,且不穩定,通過提出“限制、淘汰、改造、提高”,改變檢驗方法與ISO接軌。增產42.5#水泥和某些特種水泥,來滿足工程需要。
水泥摻加混合材是正確的、必要的,對性能、經濟、環保均有利。礦渣由于細度不足,活性未充分利用,應研究超細磨,將能夠節約更多水泥熟料,用作高性能混凝土。
其他如粉煤灰、磚灰、沸石巖、稻殼灰等活性細摻料均有利于混凝土性能的提高和經濟效益。現在國內正大力開發節能水泥、堿—礦渣水泥,低需水量水泥等,也將取得巨大的社會、經濟與環境效益。
2)集料。集料質量對混凝土的性能與經濟十分重要,我國混凝土質量不高、不穩定,影響工程質量與安全使用,這與集料的現狀有一定的關系。我國除少數大工地與大城市外,均以分散無計劃開采為主。
優良天然集料來源日蹙,資源浪費,環境破壞。因此必須重視集料的計劃生產加強質量控制與供應工作。否則要普遍提高混凝土工程質量與水平是不可能的。我國堿活性集料分布范圍較大,水泥含堿量也高,必須檢驗集料堿活性,及早預防堿集料反應的破壞,對于輕集料、人工集料,再生集料以及海砂利用也應重視。
3)外加劑。半個世紀以來,外加劑用得愈來愈普遍,我國在解放初即創造引氣劑與減水劑。到如今已發展到20類幾百個品種的外加劑。主要有減水劑系列、泵送劑、速凝劑、早強劑、緩凝劑、防凍劑、膨脹劑、防水劑、阻銹劑、引氣劑、消泡劑、著色劑等等。
在混凝土應用中,減水劑尤為重要,減水劑又分為普通型和高效型,高效減水劑具有以下特性:
1)減水率高,可減水18%~20%。
2)減少坍落度損失。
3)在保持強度恒定值時,則能節約水泥10%以上。
反射裂縫是指下層混凝土板的接縫或裂縫,由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復作用,在加鋪層的相應位置上產生裂縫。就瀝青混凝土路面開裂的原因,可分為兩大類,即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。通常是由于舊水泥混凝土路面接縫、裂縫處的豎向和水平位移所致。因此,需要對瀝青混凝土面層反射裂縫進行綜合防治。
根據反射裂縫的機理,主要應從結構和材料兩方面進行考慮。面層厚度應保證超過10cm,可有效防止受拉疲勞產生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應力。材料中適當增加瀝青用量,減小混合料空隙率,可延緩裂縫的擴展。設計采用應力吸收層,可用APP改性瀝青油氈、鋪設玻璃纖維格柵加強混凝土的抵抗差動位移(剪切強度)的能力。APP改性瀝青油氈貼在舊水泥混凝土板上,有效地防止地表水通過舊水泥混凝土板縫下滲到土基,又能減少地下水通過舊混凝土板間接縫進入加鋪層而浸濕加鋪結構層材料,防止無機結合料處治的粒料層強度降低,延緩瀝青混凝土面層出現剝落和松散。APP改性瀝青油氈鋪設在舊水泥混凝土板與加鋪層之間,能起到應力吸收夾層的作用,并將反射裂縫應力由垂直方向轉為水平方向,起到了消散水平應變和傳遞豎向荷載的作用,增強瀝青混凝土的整體抗拉強度,延緩反射裂縫的產生。
三、瀝青混凝土加鋪層厚度控制
瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個因素控制。舊水泥混凝土路面作為基層,強度較高,其上鋪筑瀝青混凝土結構層,強度滿足行車荷載需要,關鍵是防止反射裂縫的產生。多年的研究表明,過厚的瀝青混凝土面層由于溫度影響會產生裂縫。因此,設計厚度標準應與一般的瀝青混凝土路面設計一樣,在滿足承載能力的前提下,路面結構層厚度應有良好的水穩定性和高溫強度,瀝青混凝土面層應滿足使用功能的要求,加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型,同時為避免過多的破碎和替換混凝土板,考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況,注意將調坡與路面現有承載力調查法相結合。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結構,瀝青混凝土面層的最小厚度為8~10cm比較理想,一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層,一層為4cm左右的抗滑表層,實現與其他瀝青路面一樣,具有良好的平整度、構造深度和密實度等。
四、瀝青混凝土面層材料的選擇
原材料是影響瀝青混凝土質量的根本所在,嚴格把好進場材料關,對瀝青混凝土生產質量將產生至關重要的影響。生產瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料。關鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青,其性能、指標必須符合高等級路面施工要求。集料在瀝青混合料中起到一個整體骨架作用來抵抗路面的變形,集料本身的強度特性、集料與瀝青的粘附性、集料的棱角性和集料的級配對瀝青混凝土路面的強度、高溫穩定性和水穩性起決定性作用。石料應結合當地的地材情況,根據路面的使用性能和要求確定。要采用優質石料用先進的錘式破碎機生產。控制石料中的扁平狀含量,扁片顆粒含量多會增加石料的表面積和瀝青用量,也會降低混合料的抗形變能力。一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料,并且必須達到潔凈、無雜質、無風化,具有良好的顆粒形狀,抗壓強度應不低于三級,壓碎值小于25%,與瀝青材料粘結力不低于三級。礦粉要潔凈、干燥、無雜質,有30%能通過0.074mm篩,親水系數小于1.0,外觀無團粒、結塊。砂的細度模數為2.3-3.0,含泥率小于1%。
五、提高瀝青混凝土路面的抗滲性能
要保證路面結構的水穩定性和耐久性,預防水破壞是至關重要的。因此,應將路面抗滲性能作為一個重要指標來控制。尤其是粘附性有利于提高抗滲性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥,對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當選用摻加水泥時,應注意確保施工實際摻加劑量的準確性。此外,要選擇適當的級配范圍,提高瀝青用量及提高4.75~9.5mm規格集料的用量相應地都可以提高混合料的抗滲性能。
1前言
混凝土的耐久性是混凝土反抗氣候變化、化學侵蝕、磨損或任何其它破壞過程的能力,當在暴露的環境中,能耐久的混凝土應保持其形態、質量和使用功能。混凝土的耐久性探究內容包括摘要:鋼筋銹蝕、化學腐蝕、凍融破壞、堿集料破壞。混凝土的抗凍性作為混凝土耐久性的一個重要內容,在北方嚴寒地區工程中是急待解決的重要新問題之一。
我國地域遼闊,有相當大的部分處于嚴寒地帶,致使不少水工建筑物發生了凍融破壞現象。根據全國水工建筑物耐久性調查資料[1,在32座大型混凝土壩工程、40余座中小型工程中,22%的大壩和21%的中小型水工建筑物存在凍融破壞新問題,大壩混凝土的凍融破壞主要集中在東北、華北、西北地區。尤其在東北嚴寒地區,興建的水工混凝土建筑物,幾乎100%工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞。除三北地區普遍發現混凝土的凍融破壞現象外,地處較為暖和的華東地區的混凝土建筑物也發現有凍融現象。
因此,混凝土的凍融破壞是我國建筑物老化病害的主要新問題之一,嚴重影響了建筑物的長期使用和平安運行,為使這些工程繼續發揮功能和效益,各部門每年都耗費巨額的維修費用,而這些維修費用為建設費用的1~3倍。美國投入混凝土基建工程的總造價為16萬億美元,據估計今后每年用于混凝土工程維修和重建的費用估計達3000億美元[2。
2外加劑改善抗凍耐久性技術探究動態
2.1引氣劑
長期的工程實踐和室內探究資料表明摘要:提高混凝土抗凍耐久性的一個十分重要而有效的辦法是在混凝土拌合物中摻入一定量的引氣劑。引氣劑是具有增水功能的表面活性物質,它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力和表面能,使混凝土內部產生大量的微小穩定的封閉氣泡。這些氣泡切斷了部分毛細管通路能使混凝土結冰時產生的膨脹壓力得到緩解,不使混凝土遭到破壞,起到緩沖減壓的功能。這些氣泡可以阻斷混凝土內部毛細管和外界的通路,使外界水份不易浸入,減少了混凝土的滲透性。同時大量的氣泡還能起到功能,改善混凝土和易性。因此,摻用引氣劑,使混凝土內部具有足夠的含氣量,改善了混凝土內部的孔結構,大大提高混凝土的抗凍耐久性。國內外的大量探究成果和工程實踐均表明引氣后混凝土的抗凍性可成倍提高[3[4[5。
美國是最早開始探究引氣劑的國家,自1934年在美國堪薩斯州和紐約州道路工程施工中發現引氣混凝土,至今已有半個多世紀。挪威[61974年首次在大壩中使用引氣劑,經過20年運行后,摻引氣劑的混凝土表面完好無損,而未摻引氣劑的混凝土則已遭受較嚴重的凍融破壞。我國這方面的工作始于50年代。我國混凝土學科創始人吳中偉教授,在50年代初期就強調了混凝土抗凍的重要性,并創先研制了松香熱聚物加氣劑(引氣劑),應用于治淮水利混凝土工程,開創了我國采用引氣劑而提高混凝土抗凍耐久性的先河。范沈撫(1991年)分析了摻引氣劑混凝土的抗壓強度和抗凍耐久性,得出和上述同樣結論[7摘要:摻用引氣劑,使混凝土達到足夠的含氣量要求,可改善混凝土的孔結構性質,并明顯改善混凝土的抗凍耐久性。
國內外許多學者探究了影響混凝土抗耐久性的因素,Seibel,Sellebold,Malhotra,Pigen等人[8[9[10探究表明摘要:混凝土的含氣量、臨界氣泡間距、水灰比、骨料、臨界飽水度和降溫速度等因素綜合決定了混凝土的抗凍耐久性能。StarkandLudwig(1993)提出[11摘要:水泥熟料中C3A的含量的增加會提高其混凝土的抗凍耐久性,但會降低混凝土反抗鹽凍能力。OsamaA.Mohamed(1998)探究了水泥品種,引氣劑質量及引氣的方法對混凝土抗凍融耐久性影響,得出[12摘要:引氣能顯著提高混凝土的抗凍融性,然而,長期處于凍融循環的混凝土的抗凍能力則取決于天氣的惡劣程度及凍融周期的頻率。關英俊,范沈撫[13(1990)討論了提高水工混凝土抗凍耐久性的技術辦法,提出耐凍混凝土必須正確進行配合比設計,摻優質引氣劑,減小水灰比,合理選用原材料,還要嚴格按施工規范技術要求施工,加強養護。
范沈撫[14(1993)進一步探究得出摘要:混凝土孔結構性質是影響混凝土抗凍耐久性的根本所在。混凝土的抗凍耐久性隨孔結構性質變化而變化,當孔間距系數小于250μm時,混凝土抗凍耐久性指數基本能達到60%以上,即可經受300次快速凍融循環試驗。這一點和Powers的臨界孔間距概念相符摘要:早在50年代,鮑爾斯(T.C.Powers)等人首先開展了摻引氣劑硬化混凝土孔結構的測試分析探究,并提出了滿足混凝土抗凍耐久性要求的孔間距系數的重要概念摘要:即當孔間距小于臨界孔間距(%26lt;250μm)時混凝土是抗凍的。宋擁軍(1999)認為[15,只要引氣量合適,普通混凝土均能獲得較高的抗凍耐久性。引氣混凝土中氣泡平均尺寸及其間距隨水灰比的增大而加大,同時水泥漿中可凍水的百分率也相應加大,從而導致混凝土抗凍耐久性的顯著下降,因此,不能忽視對水灰比的限制。
朱蓓蓉,吳學禮,黃土元(1999)認為[16摘要:合理的氣泡結構是混凝土抗凍耐久性得以真正改善的關鍵,然而,氣泡體系形成、穩定和氣泡結構的建立密不可分,因此高度重視氣泡體系穩定性的新問題就顯得更加重要。他們根據國外的探究成果和部分實驗結果得出結論摘要:影響混凝土中氣泡體系形成和穩定性的因素有混凝土各組成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界條件,如環境溫度、攪拌、運輸和澆灌技術等。針對不同環境條件、不同工程要求的混凝土,必須進行適應性試驗,才能使得硬化混凝土具有設計所要求的含氣量和合理的氣泡結構,增進了混凝土工程界對引氣劑應用技術的熟悉。
由以上眾多學者的探究表明摘要:混凝土孔結構性質是影響混凝土抗凍耐久性及其它性質的根本所在。摻引氣劑可以改善混凝土孔結構性質,因此,測試硬化混凝土孔結構性質是探究混凝土抗凍耐久性能的有效途徑和方法之一。
引氣劑的摻入雖然是提高混凝土抗凍耐久性最有效的手段,但引氣劑的摻入同時會引起混凝土其它性能降低,如強度、耐磨蝕能力等。
2.2減水劑
目前,減水劑的應用也成為混凝土不可缺少的組份,使用減水劑可以大幅度降低混凝土的水灰比(水膠比),提高混凝土的強度和致密性,使混凝土反抗凍融破壞的能力提高,從而提高混凝土的抗凍耐久性。遲培云,李金波,揚旭等(2000)探究了在混凝土中摻入高效減水劑可取得的技術經濟效果如下[17摘要:(1)保持和易性不變,可減水25%,R28%提高90%,抗滲性提高4~5倍;(2)保持和易性不變,節約水泥25%,R28提高26%,抗滲性提高2倍;(3)保持用水量和水泥用量不變,R28提高27%,抗滲性提高3倍。
3活性的礦物摻合料改善混凝土抗凍耐久性技術探究動態
混凝土是各種建筑工程上應用最廣泛、用量最多的人造建筑材料,目前,我國正處在大規模的基礎建設時期,對混凝土的需求量也就更大。因此,有效地降低混凝土的成本,提高混凝土的各項技術性能,對于充分利用有限的投資,延長混凝土結構的使用壽命,減少自然資源的消耗,保護生態平衡,有著非常巨大的經濟效益和社會效益。
在混凝土的基本組成材料中,水泥的價格最貴,因此,在滿足對混凝土質量要求的前提下,單位體積混凝土的水泥用量愈少愈經濟。因此,用一些具有活性的摻和料(硅粉、礦渣、粉煤灰)來替代一部分水泥正在被廣泛的應用。
3.1硅粉的摻入
近年來,硅粉混凝土也已應用于混凝土工程各個領域,其抗凍耐久性新問題已引起人們的普遍重視,在丹麥、美國、挪威等國家,硅粉作為混凝土混合材已經得到了廣泛的應用。但有關硅粉混凝土的抗凍耐久性,各國學者結論各異。
日本的Yamato等人[18通過試驗得出結果摘要:非引氣混凝土當水/(水泥+硅粉)=0.25,不管硅粉的摻量如何,皆具有良好的抗凍耐久性。加拿大的Malhotra等人[19[20通過試驗得出摘要:引氣硅粉混凝土不管水灰比多少,硅粉摻量15%以下時都具有較高的抗凍耐久性。我國學者丁雁飛,孫景進(1991)通過實驗探索了硅粉對混凝土抗凍耐久性的影響,得出結論[21摘要:非引氣硅粉混凝土的抗凍耐久性和基準混凝土比較,在膠結材總量相同,塌落度不變的條件_下,非引氣硅粉混凝土的抗凍能力高。范沈撫(1990)得出[22摘要:在相同含氣量的情況下,摻15%的硅粉混凝土比不摻硅粉的基準混凝土,氣孔結構有很大的改善。硅粉對抗凍耐久性有顯著的效果,但硅粉的產量有限而且成本較高。
3.2礦渣的摻入
磨細礦渣和混凝土內水泥水化生成的Ca(OH)2結合具有潛在的活性,但磨細礦渣對提高混凝土的抗凍融性目前也不少探究。張德思,成秀珍(1999)通過試驗得出結論[23摘要:隨著礦渣摻量的增加,其混凝土的抗凍融性能愈差,但摻合比例合適時,抗凍性能和普通混凝土相比有較大改善。
3.3粉煤灰的摻入
國內外粉煤灰應用已有幾十年的歷史。最早探究粉煤灰在混凝土中應用的是美國加洲理工學院的R.E.Davis,1993年他首次發表了有關粉煤灰用于混凝土的探究報告。到本世紀五、六十年代,粉煤灰作為一種工業廢料,其活性性能被進一步探究和推廣,不僅僅是為了節約水泥,更主要是為了改善和提高混凝土的性能。美國加洲大學Mehta教授指出[24,應用大摻量粉煤灰(或磨細礦渣),是今后混凝土技術進展最有效、也是最經濟的途徑。
國內外有關資料表明[25[26摘要:粉煤灰混凝土的抗凍能力隨粉煤灰摻量的增加而降低,和相同強度等級的普通混凝土相比較,28d齡期的粉煤混凝土試件抗凍耐久性試驗結果偏低,隨著粉煤灰混凝土技術的深入探究和發展,引氣粉煤灰混凝土的抗凍耐久性探究已越來越多地引起人們的關注。LinhuaJiang等學者[27(2000)通過探究高摻量粉煤灰混凝土水化功能得出摘要:粉煤灰的摻量和水灰比影響了高摻量粉煤灰混凝土的孔結構,并且隨著摻量和水灰比的增加而孔隙率增加,但隨時間的延長,孔隙率會下降。這是因為粉煤灰的摻入改善了混凝土的孔尺寸,但最大摻量不得超過70%。游有鯤、繆昌文、慕儒等[28(2000)對粉煤灰高性能混凝土抗凍耐久性的探究表明摘要:水膠比在0.25-0.27范圍內,隨著粉煤灰內摻量的提高,不摻引氣劑,混凝土抗凍耐久性隨粉煤灰增加而增加。當摻引氣劑后,混凝土抗凍耐久性有先升后降的趨向,既存在最佳的粉煤灰摻量為30%。習志臻(1999)認為[29摘要:相對于許多混凝土而言,粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗滲、抗凍、抗碳化能力。田倩、孫偉[30(1997)討論了摻入硅灰、超細粉煤灰及兩者的復合物對抗凍耐久性能的影響以及鋼纖維的阻裂效應對混凝土抗凍耐久性能的功能。實驗證實摘要:當超細粉煤灰和硅灰相摻時,提高抗凍耐久性的效果尤為顯著,其凍融循環300次以后,動彈性模量和重量基本無變化,而鋼纖維的進一步復合有利于混凝土抗凍耐久性的改善。由此可見,雙摻或多摻礦物的復合效應對混凝土抗凍耐久性的提高是值得探究的課題。
4高強混凝土抗凍融技術目前狀況
目前,高強度混凝土已在工程中得到廣泛應用,但是,由于理論上認為高強度混凝土應具有較高的抗凍能力,所以對高強度混凝土的抗凍性的探究并不多。
導流施工包括導、截、攔、蓄、泄一系列環節,需遵循一定的流程。施工前通常要設計導流方案,在接到工程建設通知后,先綜合經濟技術指標加以考慮,對比多種方案,選出最佳的一種。若是進行一次性攔截導流,需涉及明渠、涵管等施工方式。所有工作結束后,還要對基坑進行全面檢查,以確保基坑沒有質量問題;若是采用分期導流的方式,需要考慮如何劃分工期、如何分段,以及各段的施工順序等問題,并制定應急方案以解決突發問題。包括導流之后的建設方法也是考慮的重點。確定大致方案后,需結合實際條件、工程要求加以優化,做更深一步地考慮。主要包括方案的可行性研究、施工所用設備、人力物力資源、建設成本、社會經濟效益等。如果有必要,還需根據方案建立起相應的模型,經多次論證后給出最終方案。
1.2導流條件分析
導流工作對水利施工非常重要,需綜合多方面因素加以考慮。首先是地形地質,施工現場可能是平原、也可能在山區或丘陵,地形不同,導流方式也有所差異。平原地帶多選擇明渠或分期導流的方式,如松嫩平原等地;山區施工則應根據地形具體考慮,如秦嶺使用隧洞導流比較合適。其次是水文條件,導流主要是對河流進行攔截引導,所以水流量、水流速度、泥沙含量及混合液等都應納入考慮范圍。夏季多數地方都是雨季,降水豐富,會使得河流水量增加,在河道較狹窄處,極易出現河水淹沒基坑的情況。泥沙含量較大又容易使基坑變淺,進而影響到施工進度。此時排水較為關鍵,多選擇河床、明渠等排水方式,盡量不要選擇涵管或隧洞排水;此外還要考慮樞紐因素,不同的樞紐類型,相對應的導流方式也不同。一般而言,混凝土樞紐多選擇分期導流,但在土壩施工中不太適用,土壩在水流的沖擊下容易被毀,所以多選擇攔截導流方式。如果是高水頭水利樞紐,盡量分區分段進行導流,先采用隧洞倒流的方式,然后利用泄水孔,最終促進工程順利完成。
2水利施工中的混凝土運輸
混凝土是水利施工中不可或缺的材料,隨著對水利工程要求的提升,對混凝土也提出了更高的要求。混凝土施工多經過攪拌配置、運輸、施工幾個環節,運輸則是指從配置點將混凝土運至倉面。
2.1運輸條件
混凝土在攪拌后通常需要立刻運至施工現場,若在途中發生質變、分離等情況,必將會影響到施工質量。所以要重視混凝土的運輸,以保證混凝土質量。在運輸中須確保容器的嚴密性,內壁要光滑平整,不能粘附太多的混凝土,應方便清洗;運輸要具有連續性,盡量不要中斷,否則可能會錯過施工的最佳時機;運輸道路要平坦,如果顛簸太過嚴重,極易出現離析現象。另外還需注意一些事項,攪拌后待混凝土完全凝固方可運輸,到達現場卸載時,高度不得超過2m,否則易破壞混凝土的穩定性。而且在卸載時,應保持出口通地面的垂直狀。
2.2運輸方式
混凝土攪拌好后運往施工現場多為水平運輸,包括混凝土泵、汽車、皮帶機、攪拌運輸車等。在運至現場后還需利用纜機、塔機等將混凝土運至指定地點,多為垂直運輸。運輸類型和運輸方式不同,在工具選擇方面有所差異,應根據實際情況而定。汽車運輸和機車運輸較為常見,前者比較靈活,為避免出現分離現象,對運輸距離和坍落度都有一定的要求。運輸距離不超過1.5Km、坍落度不超過5cm時。工程量較大時,要考慮經濟性,可選用機車運輸,無需過多的設備,作業效率較高,而且成本低、具有良好的適應性,在實際中有著廣泛應用。
3實例分析導流和混凝土運輸技術在水利施工中的應用
3.1工程實例
某工程為庫內取水工程,壩址附近地貌屬典型的河谷地貌,斷面呈“U”形,河床底寬116m,開口寬335m,右岸有殘存一級堆積階地發育,地形總體較平坦,微向河床傾斜。本流域的洪水是由暴雨形成的,暴雨多發生6月~9月,而7月中上旬到8月下旬一般是暴雨最為活躍的多發季節。本地區暴雨特點是面積小、強度大、歷時短。由于本流域下墊面為沙土丘陵區,遇到小雨時基本不產流,遇到大暴雨時,匯流速度快,歷時短,洪水陡漲陡落,一次洪水歷時最多不超過24h。
3.2施工導流
結合實際情況,從水庫抽水下排的方式為:將離心泵站設在壩肩一側,從水庫內抽水翻越壩頂排至下游河道;離心泵站由兩臺IS150-125-250型單極單吸式離心泵組成。關于擋水建筑物的設計,根據地勘所進行的區域地質調查,勘察區及與其相近區均無符合壩體防滲要求的天然土料,因此設計采用編織袋內裝粉細沙土來填筑堰體,防滲土工膜做防滲心墻的形式;上下游邊坡為1∶1.5,考慮交通及搶險,圍堰頂寬取7.0m。經計算,考慮波浪爬高和安全超高后的圍堰頂高程為1029.3m。
3.3混凝土運輸
該工程所需混凝土總量為0.94萬立方米,主要集中在岸邊泵站。運輸時選擇的是機車運輸,確保混凝土在攪拌凝結后及時運至現場,路面平坦干燥,沒有大幅的顛簸。最終混凝土在質量安全的前提下,及時運到現場,使得施工工作順利完成。
1.工程概況
地理位置:恰甫其海水利樞紐工程位于伊犁地區鞏留縣境內,壩址位于特克斯河中下游河谷的烏孫山峽谷中,距特克斯河與小吉爾尕郎河匯合口約300m處。
工程規模:特克斯河流域共規劃39庫31級電站,其中恰甫其海水利樞紐是流域規劃中最大的控制性工程,具有灌溉、發電、防洪、生態等綜合效益。樞紐裝機容量320MW,攔河壩最大壩高108m,總庫容19.61億m3,具有不完全多年調節功能,屬大(Ⅰ)型一等工程。其表孔溢洪洞為該樞紐的重要建筑物之一。
設計形式:表孔溢洪洞進口采用開敞式進口,洞身為明流洞泄洪形式,由引渠段、控制段、斜井段、反弧段、漸變段、洞身泄槽段、出口明渠段及消能段組成。校核洪水位1001.82m時,表孔溢洪洞下泄流量2200.06m3/s,設計洪水位998.75m時,下泄流量1625.62m3/s。由于下泄流量大,水流速度高等特點,整個洞身外觀設計為城門洞形,洞身由斜井段、反弧段、漸變段以及標準段組成,采用了底板流水面鋪設20cm厚C60硅粉混凝土,以提高抗沖蝕性能。
2.方案選擇
水工泄洪隧洞底板設計采用了C25、C60、C30三種不同標號的混凝土,要求依次將C25、C60、C30混凝土連續澆注起來,并不得有施工冷縫(即在混凝土澆注過程中,混凝土不得出現初凝現象)。
依據設計圖紙、規范的要求,解決好底板硅粉混凝土收面、邊墻弧形混凝土的水泡、汽泡以及澆注邊墻混凝土時從底板上返,是澆好底板混凝土的關鍵所在。因此選用的總體施工方案:在澆筑底板混凝土前,搭設兩側邊墻弧形段混凝土入倉滑槽及支撐架子,混凝土輸送管從中間向兩邊分,邊墻上部設滑槽,滑槽覆蓋整個倉面,表孔溢洪洞洞身底板和底板弧形段混凝土一次性進行澆筑。先澆筑底板C25混凝土至C60硅粉混凝土底面,再澆筑C60硅粉混凝土至流水面標高,人工開始收面,收面先用滾筒大致找平,然后利用滾筒搭設木板,人員站在木板上,先用木抹子拉平,再用鐵抹子逐遍抹平、壓光,同時澆筑邊墻弧形段C30混凝土。邊墻弧形段模板設計采用大小兩塊,大塊的安裝在下部,小塊的安裝在上部。下部大塊模板的安裝必須要利于拆除。邊墻混凝土澆筑完畢后,必須要掌握好倉內下半部混凝土的初凝時間,當該部混凝土剛剛達到初凝,且能保證上半部混凝土穩定的條件下(即混凝土不坍塌、不流淌),必須立即組織足夠的人員及時將下部大塊模板拆除,模板邊拆除邊對混凝土表面進行人工收面。上半部模板待混凝土終凝后,再拆除。
3.關鍵技術與主要施工工藝
表孔溢洪洞底板弧形混凝土襯砌采用一次性澆筑至邊墻230cm高度,便于二期全斷面鋼模臺車整體澆筑邊墻拱頂與底板連接的施工方法。
混凝土由混凝土拌合站供應,混凝土拌合站安裝JS-1000型混凝土拌合機,配有自動計量裝置,每小時可生產混凝土40m3,4臺6m3混凝土輸送車輸送混凝土至施工現場,由一臺HBT-60型混凝土輸送泵輸送混凝土入倉。混凝土結構的鋼筋在鋼筋加工場集中加工,施工現場人工安裝,混凝土振搗采用6臺插入式振搗器振搗,底板與邊墻灌漿管在澆筑混凝土前預埋固定,人工抹面收光方法。
3.1關鍵技術
3.1.1邊墻弧形模板設計
混凝土的外觀質量和幾何尺寸主要靠模板整齊規則和優質的加工以及掌握好拆模收面的時間來保證。弧形邊墻采用半徑為1.5M,1/4的圓弧設計,模板設計時考慮安裝方便和拆模收面的需要,特別是邊墻混凝土在初凝之時,混凝土能夠收面的情況下必須拆模收面,而弧形上部混凝土在初凝時拆模會坍塌,因此設計成上下兩塊,下塊拆除收面,上塊模注振搗好混凝土即可。拆模收面的目的:解決弧形部位混凝土振搗時聚積在鋼模內壁上大量的氣泡和水泡。
3.1.2混凝土入模順序
從底模設計圖中可以看出:混凝土設計采用了三種同標號,要連續澆筑起來。由此,先澆筑底板C25混凝土60CM厚至C60硅粉混凝土底部,再澆筑C60硅粉混凝土,澆筑C60硅粉混凝土時,將弧形邊墻兩側的C30混凝土位置留出,然后澆筑C30邊墻混凝土,澆筑弧形混凝土分三層兩側邊墻對稱澆筑,振搗密實。最終在C60硅粉混凝土收好面之后,對弧形邊墻拆模收面。無論是硅粉混凝土還是C30邊墻混凝土收面,均要掌握好時間,保證拆模收面的施工人員。
3.1.3抗風措施
由于底板流水面設計采用厚20CM的C60硅粉混凝土,而硅粉混凝土在澆筑后表層凝固相當快,1.5~2.0小時之內,表層5~8CM厚形成一層硬殼,在常溫下遇風凝固更快,30mih內可形成硬殼。隧洞開挖完成后,洞身斷面大(開挖最小斷面寬12.6M*高14.6M),洞身縱坡7%,因此,從洞中流過的穿堂風較大。為避免硅粉混凝土表面凝固太快,影響混凝土表面收面,必須采取抗風措施。其具體做法:每倉混凝土澆筑前,在底板混凝土一端用腳手架桿,架設5M高,再用花格布擋住,直至收面完成,混凝土表面覆蓋養生氈毯方能拆除。
3.2工藝流程
底板混凝土施工工藝:底板基底清理、巖面沖洗、澆筑墊層混凝土(找平,澆至設計開挖底標高)、鋼筋扎、支立模板、澆筑混凝土等工序。
3.3施工要點
3.3.1基底
基底清理干凈后,巖面清冼前使用質檢小錘敲擊,檢查基巖堅固情況,松動巖塊全部清除后再進入下道工序。巖面清洗干凈后,繪制地質素描圖,并會同設計、監理、業主、質檢站聯合驗收基底地質及開挖情況,注意保持巖面潔凈。
澆筑混凝土前將坑內積水排除,用拖把拖干,并用抹布將泥漿、石粉等灰塵擦洗干凈。
3.3.2模板安裝
按設計圖紙測量放線,每環節9.95m,模板安裝嚴格控制標高,加固穩定,防止變形和偏移。模板的面板涂脫模劑,提高混凝土表面的光潔度。安裝完工后進行位置檢測,主要測量模板中線與隧洞中線
偏差和模板控制點高差。弧形模板的安裝更為重要,由于模板是懸置在鋼筋上面,因此,預先設置支撐和內拉的錨桿,用錨桿控制模板的設計位置,使模板不得下沉和上浮。
3.3.3混凝土澆筑與收面
嚴格按照底板混凝土施工流程作業,特別控制好不同標號混凝土的澆筑位置。硅粉混凝土流水面收面,自制長10.5米φ200的鋼滾筒,一端靠在已澆筑好的混凝土底板上,另一端靠在檔頭板頂面用來控制高程的槽鋼頂面來回滾動找平混凝土表面。使用鋼滾筒的作用:一是來回滾動壓實混凝土表面有收平表面作用;二是來回滾動壓出混凝土的水泥漿易收平表面作用和提高表面混凝土強度。待混凝土將要初凝時人工用木抹子初步壓平,再用鋼抹子分三次進行抹面收光,因硅粉混凝土凝固快,混凝土澆筑完1.5~4小時內必須完成抹面壓光工作。弧形邊墻由于弧形半徑小(R=1.5米),振搗棒振搗混凝土冒出的氣泡和水泡大量地聚積在鋼模的內壁上,無處可能排除,待混凝土終凝拆掉鋼模時,就可發現混凝土表面有大量的氣孔,表面沒有平整度和光潔度,嚴重影響面層混凝土的強度和質量,高速水流通過時將從氣孔處沖開,將混凝土沖毀,嚴重影響溢洪洞的使用。而將弧形模板拆掉收面,既提高了混凝土的光潔度又提高了表層混凝土的強度。但要將1.5米高的弧形模板全部拆除是不可能的,因為澆筑完邊墻混凝土,待上部混凝土能拆模時,先澆的下部混凝土已凝固,因此,研究采用上下兩塊模板組合,僅拆下部大塊模板收面,上部模板內的混凝土靠認真搗固就可避免氣孔的發生。從而基本上可解決弧形模板所產生的氣孔問題。
4.實施效果
通過研究上述技術,恰甫其海表孔溢洪洞工程的底板混凝土,在施工過程中,完善了施工技術,使該技術得到了監理、業主及有關人士的認可,混凝土的質量得到了保證。
1火災現場的資料收集
火災事故一經發現,應盡可能早地進入現場或其周圍了解情況。在火災撲滅之后,更應在現場未經破壞時收集原始資料。
(1)起火時間、原因與滅火方式。建筑物的起火時間與火災延續時間應予詳細記錄。火災發生之后,有一個火勢從小到大的發展階段,再經過滅火或空氣、燃料耗盡而火勢減弱直至熄滅。要盡可能地找出火源所在位置,查明失火的原因,這對以后避免火災發生很有意義。不同的受災對象有不同的滅火方式,要說明滅火使用的手段。
(2)火勢蔓延的過程與過火范圍。從火源處開始,通過可燃物的燃燒,過火范圍逐步擴大。火勢常通過門窗、樓梯間、過道、天井等蔓延至其他位置與樓層。火勢能否蔓延與通風條件有很大關系。由于建筑物各部分火燒時間不同,受損的程度也還大有差異。
(3)可燃物品統計。特別對工礦企業,可燃物的品種、數量與存放方式各有不同,應分別查明,記錄在案。還需說明可燃物在火災后的燃燒狀況,如燒毀多少、殘存多少等。
(4)結構損毀程度。鋼筋混凝士結構受不同溫度不同時間的作用,有多種損壞情況。在各個過火區域要分別調查結構損毀程度,例如結構本體是否完好,外觀破壞程度,包括保護層剝落、鋼筋外露、裂縫開展以及構件變形等等。
(5)現場材料取證。火災現場一般都有各種金屬與非金屬材料,如銅、鐵、鋁、玻璃等、它們在經受溫度作用時會發生不同的物理化學變化,鋁與鋁合金在600~700℃、黃銅在900~1000℃、鑄鐵在1100~1200℃會有金屬滴產生;玻璃在700℃時軟化,而在850℃時熔化,在不同過火區域取證這些典型樣品,對火災的鑒定有很大作用。
(6)混凝土取樣。混凝土是組成結構的主要材料,其損毀程度與建筑物修復的關系最大。混凝土在高溫作用下會發生物理變化與化學反應,當溫度在300℃以下時,混凝土無變化,隨著溫度的升高,水泥水化物(主要是硅酸鈣與氫氧化鈣晶體)將會有顯著的變化。可通過掃瞄電子顯微鏡,拍攝到清晰的照片,再結合X射線衍射分析,能有效地鑒定混凝土受火的損傷狀態。
2火災的技術分析資料
根據現場勘測收集的資料,進行綜合分析,在技術上作出判斷與評估,這些技術分析資料主要有:
(1)結構受火溫度。可根據以下情況綜合分析:
混凝土表面顏色的變化與溫度有關:300℃以下顏色不變,300~600℃轉為粉紅至紅色,600~950℃轉為灰白至淡黃,大于950℃則為灰黃色;現場材料取證(見前述);構件外觀狀況:300℃以下無顯著變化,300~600℃表面開裂,石英質骨料發生爆裂,600~900℃混凝土剝落起殼,輕擊后脫離,部分鋼筋外露,表面疏松,900℃以上表面呈粉末狀,至1200℃熔融;掃瞄電子顯微鏡與X射線衍射分析;碳化深度檢測:混凝士正常碳化通常發生在表面,火災引起的碳化可出現在內部。用碳化深度可檢測受火表面溫度。
(2)混凝土高溫后力學性能。混凝土的抗壓強度、抗拉強度、粘結強度、應力-應變關系等均與溫度有關,當溫度確定后,均可予以推斷。混凝士強度還可用鉆芯取樣、回彈儀檢測、超聲檢測等方法直接測得,并進行綜合評價。
(3)鋼筋高溫后力學性能。包括屈服強度、極限強度、彈性模量等也與溫度有關,可通過由實驗得出的經驗公式計算獲得。
(4)結構殘余承載力。從混凝土與鋼筋高溫后的強度可計算火災后鋼筋混凝土結構的殘余承載力(結構承載力因受高溫作用而下降)。必要時可在火災現場不同區域選取典型構件進行加載試驗。
(5)結構損傷度。結構災后損傷程度分為4級:1級為輕度損傷,只是表面裝飾部分遭受損壞,或表面損傷輕微,結構本體完好。2級為中度損傷,損傷深度達到混凝土保護層,使保護部分剝落,但受拉主筋未受損傷,構件整體性好,變形不超過規范規定值。3級為嚴重損傷,混凝士保護層大片剝落、主筋外露,粘結力破壞,構件明顯變形。4級為嚴重破壞,混凝士構件表面大面積損傷剝落、嚴重開裂,結構變形很大,構件遭到嚴重破壞,已成為危險結構。
(6)修復措施。對于損傷度為1~3級的結構,可分別采取相應的技術措施予以修復,由有關部門應提出結構修復的技術文本。
3資料的系統歸檔
火災發生以后直至處理結束,應將所有資料系統歸檔,這些將由不同單位和不同方式提供的火災現場資料與技術分析資料有:
(1)火災現場資料。根據資料不同的性質,將分別由消防部門、業主、有關技術人員等提供。資料包括書面文件、材料樣品、照片、錄像等。除書面文件外,其他資料還應有詳細說明。
(2)專家技術人員的技術鑒定書。火災對結構破壞的技術分析,只能由專門技術人員作出,并提供技術鑒定書與評估意見。
(3)圖紙。由業主提供受災建筑物的設計圖紙。專家技術人員在檢測過程中,應對圖紙上每個構件編號,說明受損情況,以便采取相應的修復措施。由于建筑物受災程度不等,故進行全面檢測后,要對圖紙中標明的過火區域按不同損傷情況分區,劃為嚴重受災區、中等受災區、輕微受災區、未受災區等。
1.1設計圖紙的審核
路面工程施工前,首先需要對設計圖紙進行審核,這也考驗了監理人員的能力與水平,監理人員一般需要有一定工作經驗,要了解工程的重點環節,其在對設計圖紙進行仔細的閱讀時,要掌握圖紙的重點內容,并對路面特殊部位的施工進行多方論證,并改進與優化設計方案,保證設計圖紙的最優性。監理人員如果發現施工設計中有的環節施工難度較大,或者無法完成,應向施工單位提出,對施工技術進行更改,降低施工的難度,保證施工的質量。另外,在施工進行前,監理人員還要做好復測記錄,并與圖紙進行對比,發現問題后及時與設計人員溝通,這樣才能保證路面施工的順利進行。
1.2對瀝青混凝土等材料的檢測
瀝青混凝土是路面施工中經常用到的材料,這些材料的質量與性能影響著路面的質量,也影響著道路功能的發揮。對于拌制瀝青混凝土,監理人員要對其原材料進行嚴格的檢測,這樣才能保證拌制后的效果。在檢測的過程中,監理人員要按照國家相關要求與規程進行,還要與相關標準進行比照,如果發現材料不合格,一律不準進入施工現場。在公路路面工程中,對瀝青混凝土拌制中的原材料需要量比較大,所以,在檢測的過程中,可以選擇隨機抽查的方式,施工單位在選擇原材料時,不能只考慮經濟因素,要以保證材料的質量為原則,增加投入資金,在保證工程質量的前提下,選擇性價比最高的材料。
1.3對施工機械設備的檢測
施工機械設備的質量影響著工程的進度,在對施工機械設備進行檢測時,要重點對瀝青混凝土施工設備的性能進行測試,這也是路面工程的重點環節。監理人員需要對機械設備的性能、精準度進行測試與評判。另外,還要對瀝青混凝土混合料的拌制場地進行檢測,尤其是一些電子設備,要反復驗證其功能,這樣才能降低瀝青混凝土等混合料的配比誤差,才能保證混合料的質量。
2瀝青混凝土路面的施工技術
瀝青混凝土路面在施工的過程中,有著多項工作流程,而且需要用到多種技術,這也是路面工程的重點環節,如果在施工中應用的技術不夠完善,則會嚴重影響路面的美觀性,可能在投入使用后不久就出現裂縫等質量問題,這對道路使用安全也造成了不良的影響。下面筆者對瀝青混凝土路面在施工的過程中,工程的流程以及需要用到的技術進行簡單的介紹。
2.1瀝青混合料的拌制
瀝青混合料的拌制一般是在施工現場直接完成的,施工人員將檢測合格的產品,倒入攪拌機中,然后對瀝青混合料進行拌合,這一過程要嚴格按照施工流程以及設計進行,如果出現失誤,不但降低了材料的質量,還會增加施工的成本。為了保證拌合的質量,施工人員要對拌制的時間以及溫度進行嚴格的控制,其配合比必須符合設計的要求。
2.2瀝青混合料的運輸
瀝青混合料在拌制完成后,需要通過特殊的工具運輸到施工現場,在這一過程中,施工人員需要注意以下幾點內容。首先,要選擇正確的料場運輸機械,這些機械設備不能影響瀝青混合料的質量,而且運料機械的容積一般比較大,為了節省運輸的成本,施工單位一般選擇的是噸位自卸汽車,在裝料的過程中,為了降低離析率,施工人員需要對機械的位置進行移動。裝料完成后,運輸人員還要在自卸車上鋪蓋油布,這樣可以保證瀝青混合料的溫度。
2.3瀝青混凝土的攤鋪
瀝青混凝土在使用的過程中,施工單位要選擇正確的攤鋪方式,這一過程,往往需要利用二臺攤鋪機這種設備,其可以組成梯形隊進行聯合鋪筑,一般相鄰兩幅的攤鋪需要預留5~10cm的攤鋪重疊位置,而梯隊的間距是10~30cm之間。在對主路底面層進行是施工時,攤鋪機需要從外側走鋼絲,而里側需要控制好底面層的高程;在對主路頂面進行施工時,要對面層的高程以及坡度做好控制工作。鋼絲基準線的最大長度是200m,其直徑一般在2~3mm之間,其高程可以通過計算設計高程以及橫坡得知,然后將鋼絲放置在調制好的調節器支座上,這樣可以保證攤鋪機的正常使用。攤鋪時使用的瀝青混合料一般是剛剛運輸到現場的材料,這種混合料的溫度比較高,攤鋪的效果也比較好。施工人員需要在接茬處均勻地涂抹黏層油,并將預熱好的熨平板放置在離油面20~50cm的鋪筑面上,施工人員需要用預熱完成后的攤鋪機進行布料,另外,施工人員還要對冷卻接頭進行預熱,時間不能少于30min,而瀝青硂的溫度一般需要大于70℃。在攤鋪機正常運作時,還需要有一定工作經驗的人員進行橫接縫找細推平工作,其利用3m直尺檢測橫接縫的平整度,以保證虛鋪接縫位置的質量。攤鋪機在運作的過程中,施工人員要控制好其速度,而且不能隨意改變攤鋪機運行的速度,以免影響施工的質量。一般情況下,攤鋪機行駛的速度為3m/min。在雷雨天氣中,施工單位無法進行攤鋪,而且被雨水淋濕的瀝青混凝土也無法再次使用。如果在攤鋪的過程中,出現離析現象,則需要采取有效的措施及時找補。在攤鋪的過程中,嚴禁使用油量過大或者存在焦糊料的瀝青混合料,如果發現這類材料已經攤鋪,則需要立即清理出來,重新攤鋪。攤鋪最好一次性完成,不要進行反復修整,如果特殊部位,必須進行人工修正,則技術人員需要對攤鋪的溫度以及變化進行詳細記錄,使混合料的各項指標都達到設計要求。
2.4瀝青混凝土的碾壓
碾壓設專人測試攤鋪后的油面溫度,標出初壓、復壓、終壓施工段以插小旗方式控制,前方以跨越小旗半個壓路機身為控制線,后方以重疊5~8m為原則,以便指揮碾壓合理全面均勻的壓實。瀝青混合料在攤鋪刮平后必須及時進行碾壓,碾壓設備組合及程序應該有實驗路段確定。碾壓分三個階段:初壓、復壓、終壓。通常采用的壓實機械有輪胎壓路機、鋼輪壓路機、振動壓路機3種。初壓要求的是平整、穩定,因此,采用6~8t的雙驅雙鋼輪壓路機靜壓,初壓應該緊跟攤鋪機,初壓的溫度應該在130~140℃;復壓要求的是穩定、密實、成型,因此,可以采用11~13t振動壓路機及20~25t輪胎壓路機,使得瀝青混凝土的壓實度達到要求,復壓的溫度應該在100℃左右;終壓的目的是消除輪跡,一般采用寬幅重型壓路機。瀝青混合料的壓實階段應該嚴格按照試驗階段的相關數據確定碾壓的溫度、碾壓的遍數以及碾壓的密度。碾壓的過程比較繁瑣,主要分為初壓、復壓以及終壓三個環節。初壓的碾壓溫度最好控制在140℃左右,使用雙輪雙振進行正反向碾壓。復壓的溫度最好控制在130℃左右,一般情況下復壓的碾壓次數不能小于4次,同時根據實際需要采用多種型號的壓路機,從而確保路面的平整度。終壓一般采用雙輪雙振壓路機進行2次左右的靜壓。
2.5瀝青混凝土的接縫施工
2.5.1橫縫的處理
橫向接縫的碾壓采用雙輪振動壓路機橫向碾壓。壓路機輪寬的10~20cm置于新鋪的瀝青混合料上碾壓,壓路機位于壓過的鋪層上。然后每壓一遍逐漸橫向移向新鋪的混合料移動15~20cm,直到整個滾輪全部在新鋪層上為止,再改為縱向碾壓。開始時先用壓路機靜壓,然后振動碾壓。當相鄰攤鋪層已經成型,同時又有縱縫時,可先用壓路機沿縱縫碾壓一遍,其碾壓寬度為15~20cm,然后再沿橫縫作橫向碾壓最后進行正常的縱向碾壓。
2.5.2縱縫的處理
縱縫一般采用熱接縫處理,壓實方法如下,先壓實兩邊20cm以外的地方,最后跨縫壓實中間剩下來20cm的窄條,從而形成良好的結合。每天攤鋪結束后,都應該根據存料的情況縮短攤鋪機停機的位置,方便第二天的施工,減少裂縫的產生。
按照我國道路園林擠壓滑模原理來看,它主要是經電動機將混凝土拌料輸送至成型腔,在形成充實的混凝土墻體之后按照其設計要求確定其密實度,最后在利用擠壓機在已經形成的混凝土墻下不斷向前推移,具體的施工方法如下所示:(1)在混凝土澆筑完成后采用擠壓式邊墻機制做出半透明混凝土小墻;(2)在混凝土墻體中填筑墊層料;(3)按照設計要求在混凝土墻內鋪填壩料;(4)利用混凝土振動機將平面碾壓平實;(5)檢驗邊墻質量,若不合格則重復上述工序。
1.2擠壓式邊墻施工優勢
同傳統碾壓保護施工技術相比擠壓式邊墻施工技術主要有以下幾個優點,分別為:(1)施工工序簡單快捷。不論是混凝土邊墻還是壩體都能夠在施工中同步進行,混凝土成型2小時后便可以開始進行墊料層的鋪設,期間不會出現無故間歇的情況,從而確保施工的連續性與質量。(2)安全系數較高。在施工當中由于受到邊墻的限制,因此不許好對破面進行修整、填筑墊層,這樣一來實際上提升了一定的安全性。在具體的施工過程中壩體同上有壩腳幾乎同步誠信,這對于施工安全尤其是雨雪天氣施工的安全性有了極大保障。(3)現場施工管理方面。在壩體上游坡面采用新技術進行施工能夠極大的簡化施工設備與施工機具,邊墻工序得到簡化、坡面施工一次性完成,從而有效減少了人工修整作業量的提升,這對于提升把提的導流性、度汛的安全性非常關鍵。
2擠壓式混凝土邊墻技術指標分析
2.1擠壓式混凝土邊墻布置
一般來說,按規范的工程設計要求來看典型的邊墻截面,上游邊坡為1∶1.6,下游邊坡為8∶1。如下圖所示,邊坡截面高40cm,頂寬10cm。
2.2擠壓式混凝土配合比設計
在對擠壓混凝土設計配合比時首先要根據擠壓邊墻施工的具體技術指標分別對擠壓邊墻的混凝土原材料、混凝土性能指標、配合比進行試驗,其中混凝土原材料的試驗主要包括一下幾個方面:水泥、外加劑、砂石料等,具體如下:(1)水泥。由于邊墻墻體對強度、彈性的要求較低,因此在選擇水泥時要盡量選擇低標號的水泥,確保其強度與彈模達標。(2)外加劑。外加劑的選擇必須要充分結合施工現場的實際環境與條件,選擇合理的外加劑。(3)砂石料。要盡量選擇質量好、穩定性強的砂石料,同時合理設計砂石料級配。其次,需要注意的是,在設計混凝土配合比時要考慮以下幾個方面的因素:機械擠壓壓力。擠壓混凝土的設計必須要同時面子成型腔內所要求的混凝土密實度與滲透設計水平。擠壓混凝土彈性與強度。在選擇擠壓混凝土密實度時要盡量保持與墊層料密實度的一致性,在條件允許的情況下可以選擇彈性模量較低、強度低的水泥。從而確保混凝土在成型腔內對于墊層料變形的適應性,防止由于沖擊、荷載強度的加大而遭受破壞。混凝土配合比施工性。從擠壓機擠壓混凝土的設計及技術指標來看,我們在具體的施工當匯總可以逐步完成施工性混凝土的配合比設計。眾所周知,混凝土水灰比不論是過大或是過小都會導致擠壓機不行走問題的出現因此我們必須要對混凝土的水灰比加以合理設計。
3擠壓邊墻施工技術中存在的問題與施工要點研究
3.1擠壓邊墻施工技術中存在的問題
在具體的施工及應用當中,面板堆石壩擠壓邊墻施工技術在上游坡面施工工序、坡面保護、墊層料碾壓及面板施工條件等方面雖然具有一定優勢,但仍然存在一些問題,而這些問題都需要我們在實際的操作過程中予以研究和解決。
3.1.1面板約束
通常情況下,擠壓邊墻在很大程度上都會增加對面板的約束力。現階段我國工程界對這一問題的處理辦法主要是依靠噴涂乳化瀝青等柔性材料緩解擠壓邊墻對面板的壓應力,但實際上所取得的效果并不是很好。
3.1.2沉降變形
擠壓邊墻與面板縱向分縫垂直相交、是一種水平方向的層間結合結構。這一結構是否會對面板產生約束使其變形,當前工程界尚無定論。但在具體的施工當中一般采取沿面板分縫處邊墻切縫的形式來應對沉降變形的問題。
3.1.3平整處理
在具體的施工操作中,如果擠壓邊墻層間結合施工控制不當很可能會出現層面棱線的問題,從而加劇邊墻坡面不平整的現象,進一步加劇面板所承受的約束力,因此要想避免這一現象就必須要在面板澆筑之前對其進行必要的平整處理。
3.2擠壓邊墻施工技術要點研究
3.2.1平整場地
在進行擠壓混凝土施工之前必須要對施工作業場地加以平整方便擠壓機等施工設備的行走作業。在擠壓邊墻混凝土擠壓前和墊層料填筑之后要及時對墊層的平整度加以檢查,一旦發現問題要及時加以平整、修補。最后,在攤鋪碾壓工作完成后要確保場地的平整度,一般以2cm為宜。
3.2.2測量放線
墊層料高程要準確性要加以嚴格控制,擠壓機行走路線及邊墻下邊線設計要始終平行于畫線,同時擠壓機行進方向要始終與畫線平衡,確保成型腔位置的準確性、擠壓墻的平直。
3.2.3擠壓機就位
邊墻擠壓工作開始之前要確保擠壓機與擠壓墻面處于同一水平線之上,具體的位置調整過程應按如下規范操作:使用吊車將擠壓機運送至指定位置→現場調整→就位后沿內側邊沿放線→調整螺栓→水平之檢查→擠壓機出料口高度為40cm。
3.2.4擠壓成墻
根據施工現場實際情況采用機械施工或人工施工的方式,擠壓邊墻混凝土施工后2小時可采用機械進行墊層料進行攤鋪與碾壓施工。在條件允許的情況下可以將速凝劑添加器裝置放置于擠壓機進料口后方,最后再將已拌制好的混凝土運送至指定位置。
二、幾種常見的混凝土加固技術
建筑工程加固的主要要求在于經過運用加固技術對房屋進行修補、增強承受力、提高使用作用、滿足使用要求,所以,采取混凝土加固方案要圍繞提高建筑質量為根本任務。選擇不一樣的加固方案就會有相應的施工方式和質量評定標準相對應。
混凝土加固技術主要分為直接加固和間接加固兩大類,施工時主要按照實際的建筑條件和使用工恩呢該選擇合理的方案及加固技術。
(一)直接加固技術
1、加大截面加固法
加大截面加固法也叫做外包混凝土加固方法,這主要是運用相同的材料(混凝土和一般的鋼筋)對原來的建筑結構實行加固補強,經過加大混凝土和鋼筋截面扥面積和一螳構造方法,將加固部分與原構件緊密的結合,共同發揮作用,從而增強截面承受能力和強度。加大截面的技術要點在于設計構造時必須切實處理好新加部分與原來部門的整體連接、共同承受等問題。該技術要求簡單、適用性強,可普遍運用在柱頭、墻面、屋架等房屋混凝土結構的加固。然而,改技術需要工程量大,修護實踐長,在一定程度上影響了生產和生活,另外結構的截面加大后也會影響了建筑的美觀和房屋整潔。
2、置換混凝土加固法
置換混凝土加固法是將以前結構承受力低、韌度小的材料換成承受能力強、韌度高的材料。該技術主要運用在建筑承受能力要求高的部分的混凝土強度度或有嚴重的破損的部分加固。此技術簡單方便,耗費時間短,所占空間少,完全影響建筑的使用,而且造價比較低,經濟實惠。
3、外包鋼加固法
外包鋼加固技術是將型鋼(主要為角鋼、槽鋼)或者是鋼板包于構件的四角或兩角進行加固,運用此技術加固混凝土建筑構件時,必須使用環氧樹脂膠粘劑進行灌注,將型鋼和新加入的構架結合在一起,從而確保型鋼和原構件共同產生強大的承受力。該加固技術屬于比較先進的技術,承受能力強、加固效果好、所占空間少、施工簡單、耗費時間少、工程量少、安全隱患低。
(二)間接加固法
1、預應力加固法
運用異型材料(高強鋼筋或型鋼),增加預應力來迫使新材料與原材料緊密結合,產生共同的承受力,從而達到對混凝土的加固。該技術擁有能夠承受加固構建截面超重的能力、降低原構建裂縫寬度和繞度等特點。運用于要求增加構建承受力、剛度和抗裂度以及加固后占用空間小的混凝土受彎構件或變壓構件,然而,這種技術不能運用于溫度高于60℃環境下的混凝土,也不能使用與混凝土收縮變化大的結構。
2、增加構件法
在原來的結構的構件和構件中間重新增加一個構件,從而降低原來構件的負荷量,從而實現加固的作用。這一技術主要運用在單層工業廠房或者新增加構件后不會引起房屋質量的多層建筑的樓面梁、柱的加固,必須注意不能破壞原來的構造,保證建設安全。
2襯砌混凝土技術在水利工程渠道工程施工中的應用
2.1工程概況某水利工程渠道工程位于長江下游流域,屬于灌溉配套工程,灌區控制范圍約53萬畝,設計灌溉面積41.55萬畝。工程整體共包含6個渠系,設計施工工期為8個月。該工程處于河流沖擊平原上,地下水儲量豐富且水位相對較高。為了保證施工質量,提升渠道工程的穩定性和防滲能力,經現場勘查,決定應用襯砌混凝土施工技術進行施工,這里對其施工技術要點進行簡單討論。
2.2施工準備(1)地基處理:在水利工程渠道工程施工前,相關施工人員應該結合工程的設計方案,對施工現場進行測量放樣,確保放樣的位置與尺寸切實符合設計標準,同時盡可能減少誤差的存在。通常來講,在渠道工程施工放樣中,應該首先對渠口線和底腳線的位置進行明確,然后以此為前提,組織施工人員進行土方開挖和地基處理,在不影響施工工期的基礎上,通過自然風干的方式,盡可能降低地基土的含水量,確保地基的穩定性和承載能力,為施工提供良好的基礎保障。(2)模板架設:地基處理完成后,需要進行檢驗工作,保證其施工質量。確認合格后,可以組織專業技術人員進行模板的架設,嚴格按照規范的施工方法和施工流程進行,對于模板體系中重壓的結構,應該設置多個控制點,方便進行質量檢查和校正。模板的架設是襯砌混凝土施工的基礎,需要引起施工人員和管理人員的充分重視,保證模板相互之間拼裝的嚴密性和準確性,確保其表面平整,不存在變形、錯位、漏漿等問題。(3)混凝土配置:在襯砌混凝土施工中,混凝土的密實性將會直接影響整體施工質量,而其配合比則是影響混凝土密實度的關鍵,因此,做好混凝土的配合比設計,是非常重要的。一方面,應該嚴把材料質量關,對于進入施工現場的各種施工材料,如水泥、鋼筋、砂石等,都必須進行嚴格檢驗,確認合格后才能入場,對于不合格產品或者三無產品,應該禁止其進入施工現場,以免影響工程質量。另一方面,應該做好水灰比設計工作。在混凝土配置中,如果水灰比偏大,則會造成混凝土孔隙數量增多,影響結構穩定性和強度;如果水灰比偏小,則會造成材料的大量浪費,增加工程成本。對此,相關技術人員應該充分重視,嚴格按照國家相關技術標準,對水灰比進行合理設計。在我國現行的技術標準中,規定應該講水灰比控制在0.6以下。同時,在對混凝土進行拌合的過程中,需要重視溫度、濕度、攪拌速度等對于水灰比可能產生的影響,確保水灰比的合理性。(4)防凍脹材料選擇:防凍脹材料主要是鋪設在結構表面,以防止渠道因溫度的變化出現裂縫。在我國大部分水利工程襯砌混凝土施工中,防凍脹材料多是選擇聚苯乙烯泡沫塑料,利用其良好的吸水性、耐腐蝕性和抗老化性等優勢,確保襯砌混凝土工程的施工質量。
2.3技術要點(1)保溫板施工:水利渠道工程襯砌混凝土施工中,保溫板施工時第一道工序,同時也是混凝土澆筑的基礎,對于混凝土澆筑質量有著直接的影響。保溫板的鋪設應該在保證地基平整穩定的前提下進行,每一塊保溫板必須保證鋪放平整、拼接嚴密,不存在縫隙,同時利用木楔或者竹簽等固定在渠道坡面上,將相鄰兩塊保溫板連接位置的高差控制在2mm以內,避免裂縫的出現。(2)混凝土施工:在對襯砌混凝土進行施工時,必須嚴格依照先坡后底,最后壓頂的施工流程,以保證混凝土澆筑的全面性和完整性,避免出現漏澆或者重復澆筑的現象。當前,我國在渠道工程襯砌混凝土施工中,對于渠道邊坡的襯砌施工,一般都是采用分塊跳倉施工方法;對于渠道底部和壓頂的襯砌施工,可以按照特定的方向連續進行。尤其是同一塊混凝土板的襯砌,一定要保證施工的連續性,以確保施工質量。如果由于特殊原因導致施工中斷,應該盡可能將中斷時間控制在1h以內。在混凝土運到施工現場后,需要確保其及時流槽入倉,及時振搗,避免其性質出現改變。(3)拆模及養護:一般情況下,如果氣溫正常,在混凝土澆筑初凝后,就可以對模板進行拆除。拆模工作必須由專業人員進行,按照規定流程拆除,避免對混凝土結構的破壞。而拆模完成后,還需要進行相應的養護工作,對混凝土進行保溫保濕處理,如在表面覆蓋草席、澆水等,這個過程需要持續2-3周,以切實保證混凝土結構的質量和強度。