鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋪裝用STC超高韌性混凝土
概述:超高韌性混凝土,是由水泥、粉煤灰、礦粉、硅灰、石英砂、石英粉、鋼纖維、減水劑等多種外加劑,在工廠預(yù)拌混合的預(yù)混料,加水拌合后再經(jīng)凝結(jié)硬化形成一種具有高抗彎強度、高韌性、高耐久性的水泥基復(fù)合材
鋼結(jié)構(gòu)橋面鋪裝用STC超高韌性混凝土
一、超高韌性混凝凝土概述
超高韌性混凝土,是由水泥、粉煤灰、礦粉、硅灰、石英砂、石英粉、鋼纖維、減水劑等多種外加劑,在工廠預(yù)拌混合的預(yù)混料,加水拌合后再經(jīng)凝結(jié)硬化形成一種具有高抗彎強度、高韌性、高耐久性的水泥基復(fù)合材料,簡稱“STC”。
鋼結(jié)構(gòu)橋梁日益成為主流橋梁建造方式,但是,傳統(tǒng)鋪裝鋼橋面在超載重車的高頻率碾壓下,鋼橋面中的面板與縱肋、橫隔板間易出現(xiàn)疲勞開裂,使得鋼橋面板的局部剛度不足,導(dǎo)致橋面鋪裝極易損壞,不得不反復(fù)進(jìn)行大修。
超韌性混凝土(STC)的抗拉強度是傳統(tǒng)混凝土的10倍,其斷裂韌性是傳統(tǒng)混凝土的200倍,鋼箱梁與超高韌性混凝土組合成一個整體后,橋面局部剛度提高了40倍,鋼橋面疲勞開裂的風(fēng)險大大降低,超高韌性混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面壽命可達(dá)100年。
二、STC超高韌性混凝凝土的主要性能指標(biāo)
項目 |
依據(jù) |
技術(shù)指標(biāo) |
抗壓強度(MPa) |
試件尺寸40×40×160(mm) |
≥150 |
試件尺寸100×100×160(mm) |
≥120 |
|
抗彎拉強度(MPa) |
≥22 |
|
抗拉強度(MPa) |
≥9 |
|
抗壓/抗拉彈性模量(GPa) |
≥37.6 |
|
極限拉伸應(yīng)變(%) |
≥0.2 |
|
極限抗拉強度/彈性段抗拉強度 |
≥1.1 |
|
初始坍落擴展度(mm) |
≥700 |
|
1h坍落擴展度(mm) |
≥650 |
備注:每立方原材料重量(不含拌合水)為2250kg;性能指標(biāo)可以根據(jù)客戶要求定制。
三、STC超高韌性混凝凝土的應(yīng)用范圍
1、新混凝土橋面鋪裝用STC超高韌性混凝凝土
25~40mm STC超高韌性混凝凝土+40mm瀝青混凝土-防水層
2、舊混凝土橋面修復(fù)用STC超高韌性混凝凝土
40~80mm STC超高韌性混凝凝土(加鋼筋)+40mm瀝青混凝土-防水層
路橋修復(fù)后通行重載車輛該方案的優(yōu)勢在于:強度高,可降低橋梁自重,快速恢復(fù)通車。如四川某跨河大橋通過60mm的STC超高韌性混凝凝土鋪裝層,在不增加橋面重量荷載的情況下,完成了橋面的修復(fù),3天后可通行80噸重載礦車,韌性好,能夠承載礦車大量通行,并顯著提升橋梁使用壽命,施工周期僅為20天。
3、正交異性鋼橋面鋪裝STC超高韌性混凝凝土
STC超高韌性混凝凝土可大大減輕預(yù)制構(gòu)件尺寸和自重,且保證預(yù)制構(gòu)件承載力等力學(xué)性能;節(jié)點連接可大大簡化,便于施工,且節(jié)點更加牢固,地震作用下不會成為整個橋梁的薄弱點。
輕型組合橋面主要由正交異性鋼橋面板、STC層、粘結(jié)層及面層組成。
主結(jié)構(gòu)上層主要由STC層、栓釘和結(jié)構(gòu)網(wǎng)組成。
4、預(yù)制梁板濕接縫澆筑STC超高韌性混凝凝土
常規(guī)普通混凝土濕接縫設(shè)計方案存在很多問題:
⑴、濕接縫鋼筋分布密集,導(dǎo)致混凝土極難澆筑密實,施工難度大。
⑵、濕接縫寬度過大,現(xiàn)場工程量大。
⑶、濕接縫處受力情況復(fù)雜,易于破壞,屬于橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱點。
采用STC超高韌性混凝凝土澆筑濕接縫可以很好地解決上述問題:
⑴、極大減少濕接縫處鋼筋的數(shù)量,STC超高韌性混凝凝土流動性良好,無粗骨料,可以保證現(xiàn)場澆筑的施工質(zhì)量。
⑵、濕接縫寬度可以減少到1/3以上,大大降低現(xiàn)場施工的作業(yè)量。
⑶、STC超高韌性混凝凝土自身優(yōu)異的力學(xué)性能,可以保證濕接縫從原本的薄弱點變成現(xiàn)在的強點。
四、STC超高韌性混凝凝土橋面鋪裝材料的施工工藝
1、配合比
粉料:鋼纖維:水=10∶(1~3)∶9
2、攪拌
投入粉料到攪拌機,加水?dāng)嚢?~4分鐘(物料達(dá)到膠體狀態(tài)),加入鋼纖維繼續(xù)攪拌(當(dāng)鋼纖維用量較大時——通常不超過3%,可以逐漸或分次加入),待鋼纖維分散后均勻后進(jìn)行澆筑,并振動成型,而后進(jìn)行養(yǎng)生。
3、養(yǎng)生
STC層保濕養(yǎng)護(hù)用的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜應(yīng)由高分子吸水樹脂和不透水塑料面膜制成,其質(zhì)量應(yīng)符合JTG/T F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》中3.11.3規(guī)定。
高溫期施工時,宜選用白色反光面膜的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜;低溫期施工時,宜選用黑色或藍(lán)色吸熱面膜的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜。
五、包裝貯存
采用牛皮紙復(fù)合袋包裝,25kg/袋;
須貯存于干燥通風(fēng)的室內(nèi),包裝袋密閉,注意防潮、防凍。
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