超高性能混凝土在橋梁快速維護中的應用

韓東 凌俊

摘要：本文通過對超高性能混凝土的研究，采用當地產石英砂、以及當地可用的水泥和微硅粉，優化配合比，在橋梁快速修復工程中得以廣泛應用，短時間內開放交通，大大提高了修復效率，提高橋梁使用壽命。

【關鍵詞】超高性能混凝土；橋梁；維修；應用

隨著各地區路面交通量的增加，車輛荷載作用在公路橋梁上的強度不斷增大，使得橋梁呈現出超負荷荷載狀態。長此以往會導致橋梁橋面結構、橋梁面層等上部結構損害，因此要充分結合施工技術方案的細化，加強對橋面鋪裝層結構的加固處理，同時也要注意混凝土澆筑過程中凝結后導致的橋梁振動現象。

橋面混凝土結構進入維修養護期后，按養護周期7d～14d計算，待混凝土強度達到設計值時才可準許通車?；炷琉B護作業質量不僅影響橋梁交通順暢性、安全性，同時也對橋梁的使用壽命造成較大影響。因此，為縮短通車時間，應研發高效快速混凝土養護作業方法，力爭實現1d～3d內通車。此外，結合半封閉交通狀態下的，以橋面鋪裝維修為主要修補措施，加強對混凝土性能的影響，從而減少新澆筑修補混凝土性能降低帶來的損壞。

1.研究的目的及內容

超高性能混凝土的發展是具體技術的進步。超高性能混凝土可用于預制單元，長跨度橋梁和許多其他應用。使用超高性能混凝土時可以大大增強結構的耐久性，然而，在超高性能混凝土中使用的材料通常存在遠距離運輸，增加了材料的成本。此外，對水泥、外加劑和硅灰的化學性的嚴格要求增加了市售預包裝超高性能混凝土產品的成本。目前的工作重點是使用當地材料開發超高性能混凝土混合比例，來降低材料價格。具體來說，本研究使用了當地產石英砂、以及當地可用的水泥和微硅粉等來配置超高性能混凝土，大大降低材料成本，讓其在普通工程中得以廣泛應用。

項目通過對超高性能混凝土結構進行理論分析和試驗研究，旨在提出一種高效、耐久的鋼筋混凝土結構型式，用于橋梁的快速維修和加固改造，主要研究內容包括：

完成超高性能混凝土配合比設計。28d抗壓強度大于120MPa，抗折強度大于20MPa。（工地現場自然養護條件下抗壓強度大于100MPa，抗折強度大于16MPa。）

超高性能混凝土施工技術研究。通過應用高性能混凝土對實橋加固修復，獲得局部修復及大面積修復的設計要點、施工現場配合比控制、養護技術及其他關鍵技術。通過橋梁修復前后的對比，經濟社會效益分析，評價采用高性能混凝土的效果及其推廣應用前景。

2.配合比設計

超高性能混凝土由水泥、石英砂、微量二氧化硅，鋼纖維和高效減水劑組成。當以最佳劑量使用時，高效減水劑會降低水灰比，同時提高混凝土的工作性。添加微量二氧化硅通過填充空隙增強了漿料的機械性能，增強了流變性，并產生了二次水合物。石英砂對于其在熱處理期間的反應性是有用的，由于剔除了粗骨料改用石英砂代替，使得集料粒徑比較均勾，基體密實度提高，漿體的密實程度決定混凝土的性能。新鮮混凝土的流動性隨微硅粉含量的降低而增加。纖維有助于提高超高性能混凝土的延展性。

相比于普通混凝土，超高性能混凝土仍沒有系統的配合比設計方法，UHPC有更低的水膠比，其配合比設計較為困難。為獲得較佳的力學性能，在確定最終配合比之前，根據大量的實驗結果，優化后確定本試驗的配合比。其中鋼纖維的體積摻量為2%，減水劑摻量為水泥摻量的0.5%，本試驗所使用的基準配合比如表1。

3.在橋梁修復中的應用

某橋位于一級公路，重車多，交通量大。檢查發現橋面鋪裝局部破損嚴重，若采用普通混凝土施工，養護需半個月，交通壓力大。采用超高性能混凝土修復，2天便可通車，大大減少了施工對交通的影響，社會反應良好。

設計方案：橋面鋪裝破損嚴重的部分鑿除重做，橋面鋪裝形式為12cm厚超高性能混凝土，提高橋面鋪裝層整體強度、抗裂及抗沖擊性能。鋪裝層內設置單層D10冷軋定型鋼筋網片。

UHPC施工：施工日期在11月20日至11月22日，氣溫16℃～23℃，氣溫比較有利。粉狀超高性能混凝土及用水量采用電子秤計量，使用強制式攪拌機攪拌，十袋UHPC材料為一盤，干料攪拌3分鐘，加水攪拌時間為4～5min?，F場攪拌現場攤鋪。實測坍落度為250mm以上，可到達自流平。因混凝土從攪拌到澆筑時間很短，基本無坍落度損失，故振搗時間相對較短。采用養護毯養護，養護期1d，養護一天后開放交通。

為了解超高性能混凝土的強度增長規律，在施工現場留了混凝土試塊，并進行了1d，3d，7d，28d四個齡期的檢驗。各齡期強度見表2。

超高性能混凝土養護一天抗壓強度達到33MPa，抗折強度達到5.5MPa，達到開放交通要求。橋面鋪裝修復完成，運行至今，未見裂縫發展。

4.超高性能混凝土施工技術要點

超高性能纖維混凝土在橋梁維修加固中的應用，一般適合現場攪拌施工。超高性能纖維混凝土為粉末狀混合物，袋裝干混料，施工現場只需按照比例加水攪拌即可。

4.1雨天施工

超高性能混凝土澆筑應避開雨季施工。澆筑施工中如遇降雨，當降雨影響混凝土表面質量時應停止施工。施工時準備足夠的防雨篷及塑料薄膜。防雨篷支架宜用焊接鋼結構，材料宜使用帆布或編織布，以便在突發降雨時，遮蓋剛鋪好的混凝土。已被雨水輕微沖刷的，應及時進行局部修整使其能夠符合要求。對暴雨沖刷后。面層破壞嚴重的部位，應盡早鏟除重鋪。

4.2刮風天施工

在日照較強、空氣干燥的多風季節或山區、沿海經常刮風地區，要做好防護措施防止高性能混凝土面層發生塑性收縮開裂。影響塑性收縮的首要因素是風速，超高性能混凝土施工完一個節段后要及時進行保濕養護。刮大風，風力達到6級及以上時，要停止施工，同時對已澆筑的混凝土覆蓋養護毯或保濕養生膜，防止塑性收縮開裂。

4.3熱天施工

夏季，施工現場溫度高于30℃時，可避開高溫時段作業，應盡量選擇早晚或者夜間作業施工。若不能避開，應及時對成型后覆蓋保濕養護毯或養生膜的混凝土灑水保濕養生。無論在什么情況和條件下，混凝土拌合物的溫度不得超過35℃。

4.4冬季施工

超高性能混凝土應避開冬季施工。當施工氣溫低于5℃時，應立即停止施工。當施工氣溫處于5-10℃時，混凝土施工采取適當的保溫覆蓋措施施工。

5.結束語

本文通過利用當地產石英砂、以及當地可用的水泥和硅灰等來配置超高性能混凝土，經過材料優選以及配合比的優化，成功配制出滿足標準要求且性價比高的超高性能混凝土，并應用于橋梁快速維修改造，超高性能混凝土養護一天即可開放交通，大大提高了修復效率，縮短了交通封閉時間，減少了施工安全風險，社會效益明顯。

【參考文獻】

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