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道桥快速修补混凝土的商品化及其应用

摘要：提出了道桥快速修补混凝土实现商品化的技术路线，研究了该特种混凝土的胶结材料、化学外加剂及工作性能、力学性能，已用于商品混凝土制备和石家庄市较大面积的混凝土路面抢修、抢建工程，取得良好效果。关键词：道桥；快速修补；商品混凝土；低坍损缓凝泵送剂；促凝增强剂　　现代化城市建设和交通运输业的快速发展，促进了交通工程材料与技术的进步。改革开放以来，公路、环城公路、高速公路、城市立交桥、城区改造等建设工程接连不断：并且，随着车速加快及大型车辆的增多，原有路面损坏加速、加重，维修任务相当繁重。出于环境保护的要求，特别是市区交通工程一般不允许现场堆积砂、石、水泥，不允许现场拌制混凝土：而且，现代生活的快节奏要求经济效益与社会效益的高度统一，需要在不断交或短时间断交的条件下进行抢修，4h～6h实现开放交通。在这种形式势下，我们开发了道桥快速修补混凝土的商品化及应用技术，在石家庄市中山路、仓安路大修工程中得到应用，于冬季、春季两种环境温度下施工，效果良好。1 快速修补混凝土性能研究1．1 水泥基道桥快速修补材料的施工局限性　　道桥修补工程，一般要求4h或6h实现开放交通，为此，人们开发了不少水泥基道桥快速修补材料。无论是国外或国内的该类产品，大都具有共同的技术特征，使用高强硅酸盐水泥或特种水泥，配用高效减水剂等多种化学外加剂，使其达到早强、高强的力学性能指标：为了实现这一目的，化学外加剂的作用主要是降低水肢比与促凝增强。施工方式多为现场拌制半干硬性或坍落度较低的混凝土；单次施工面积多为几平米到几十平米。显然，这类材料对于较大面积、较大混凝土用量的抢修、抢建工程施工存在难以克服的局限性：虽然强度性能可满足设计要求，但混凝土工作性能却远不能满足施工要求。　　以石家庄市功能建材有限公司研制的混凝土道桥快速修补材料为例，W 型适用于冬季，S型适用于夏季。按Q／STF03企业检验，1：2．5胶砂的力学性能如表1所列，用其配制的1：2．5～1：3．0混凝土已成功应用于郑州黄河公路大桥等多项道桥修补工程，混凝土力学性能如表2所列。但是，从混凝土现场拌制到完成浇筑的可操作时间仅为20min～30min，非常适用于小面积修补工程，却难以实现混凝土的外部供应及运输。　　　1．2 快速修补混凝土商品化的关键技术　　对石家庄市功能建材有限公司产混凝土道桥快速修补材料进行了改性研究，将其分解为“胶结材料一低坍损缓凝泵送剂～促凝增强剂一解凝剂”4个部分，认定它属于特种混凝土，应该使用性能特殊、具有专用性且来源不太困难的原材料：与其相对应，确立了分阶段实现道桥快速修补混凝土商品化的技术路线，关键技术在于能够调整和控制混凝土的凝结时间与坍落度变化，良好的工作性能是实现其商品化的先决条件。　　从混凝土拌制到运抵现场，称为该特种商品混凝土的第一阶段或缓凝阶段，必须确保能安全送到现场，不发生在罐内凝结、坍损过大、卸料困难的事故，可通过加入SFP一Ⅱ低坍损缓凝泵送剂解决。　　混凝土运达现场后，通过加入SFP—IV液态促凝增强剂，使混凝土迅速进入快凝、快硬与早期强度高速增长的阶段，称为该特种商品混凝土的第二阶段或促凝阶段，在保证获得足够的小时强度条件下，尽可能留足混凝土浇筑施工的操作时间。　　运输车在现场卸完料后，必须加入SFP—V解凝剂，以防止罐内残留的已加入促凝增强剂的混凝土发生结壁事故，称为该特种商品混凝土的第三阶段或解凝阶段，通过实施解凝技术，保证运输车能够安全地反复运行。1．3 快速修补混凝土的主要原材料1．3．1胶结材料　　以快硬硫铝酸盐水泥为主，配用少量硅酸盐水泥。二者性能互补，前者具有突出的早强、微膨胀、抗NaCl、Na 2SO4盐类侵蚀等特性，后者具有提高碱度、避免表面起砂等作用。按JC933—2003快硬硫铝酸盐水泥检验，初凝时间应不低于20min，终凝时间不大于60min：1d与3d抗压强度应分别高于42MPa与52．5MPa。在拌制快速修补混凝土时，为了提高早强的保证度，无必要使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料。1．3．2 SFP一Ⅱ低坍损缓凝泵送剂　　由减水剂、保塑剂、缓凝剂与引气剂等多种化学外加剂复合而成，粉状，溶于水。当环境温度为1 5℃ 左右时，在拌制混凝土时加入胶材用量的1．8% ，初始坍落度达210m ，60 min坍落度保留值为190m ：初凝时间130min，终凝时间1 56min。随环境温度的升高凝结时间会明显缩短，坍损增大。SFP一Ⅱ的加入量增加至2．5% 时，在25℃ 下，初凝时间可延至240 min。应结合计算从搅拌站至工地的运输时间，确定SFP一Ⅱ 的适宜加入量。该泵送剂是特种水泥的专用外加剂，当在现场加入促凝增强剂后，它的缓凝作用即告中止或破坏，并且，对混凝土快凝快硬性能的恢复及早期小时强度的发挥不构成有害影响1．3．3 SFP一Ⅳ 液态促凝增强剂　　由对特种水泥具有显著促凝、早强、增强作用的化学外加剂复合而成，易溶于水。在混凝土运至现场后，由专人住搅拌运输车中加入1．8% SFP一Ⅳ液态促凝增强剂，快速搅拌3 min，卸出的混凝土坍落度为160m ，初凝时间35 min，终凝时间50min：当SFP—lV液态促凝增强剂加入量减少到1．5% 时，卸出的混凝土坍落度为1 85m ，初凝时间延长至55min，终凝时间80 min。由于初、终凝时间间隔较小，一旦发生初凝，终凝很快到来，施工方不易掌握所以应根据工程实际情况与施工方的要求，在确保小时强度的前提下，适当延长凝结时间，尽可能留有较充裕的混凝土浇筑、抹平等操作时间。1．3．4防冻剂　　冬季施工，最低环境温度不超过-10℃时，选用石家庄市功能建材有限公司生产的GD一1型非早强性防：东剂，掺量2．5% ，与SFP一Ⅱ共同加入，不导致凝结时间和坍落度的明显变化。由于SFP一Ⅳ有足够的早强、增强与促凝性能，不主张在拌制混凝土时使用早强性防：东剂。如施工条件许可，也可将GD一1制备成液态防冻剂，在现场与SFP—lV共同加入。1．3．5 SFP—V解凝剂　　SFP—V含有专用缓凝与解凝组分，可以使SFP—lV的促凝增强作用中止或破坏，有效防止残留罐内的混凝土粘罐、结壁。1．4混凝土工作性能　　根据试验室试验及现场施工的经验教训，提出依施工季节不同所使用的混凝土工作性能控制指标，如表3所列。混凝土搅拌机的卸出料称为新拌混凝土，运至工地加入SFP—lV促凝增强剂后称为现场混凝土。在环境温度条件下，新拌混凝土坍落度、凝结时间应大于表中数值：现场混凝土坍落度、初凝时间应大于表中数值，终凝时间应小于表中数值。　　　

1．5混凝土的力学性能　　使用如表4的混凝土配合比，正定中砂，Mx2．66：鹿泉碎石，粒径5mm～31．5mm。C01是仓安路冬施用混凝土，Z01是试验室为中山路工程试配的配合比，Z02是中山路工程春季施工的实用混凝土。混凝土力学性能列于表5，其中4．8及4．1 1两编号混凝土为该日期的现场混凝土。结果表明，6h抗压强度可达31．7 MPa，抗折强度可达4．2MPa；当要求4h抗折强度达4 MPa以上时，应适当降低W／B，增加SFP一Ⅳ用量，将现场混凝土初凝时间调至20 min～30min。2 快速修补商品混凝土的制备与运输　　2．1搅拌站用于制备道桥快速修补混凝土的所有设备，包括水泥散装车、水泥储仓、螺旋输送机、搅拌机、搅拌运输车等，均须予先清扫或清洗干净，避免特种水泥胶结材料与普通水泥混放，避免该特种混凝土与普通混凝土混杂。不得使用清洗普通混凝土运输车后的高碱性水清洗装运该特种混凝土的运输车。　　2．2计量准确，特别是SFP一1缓凝泵送剂的加入量不得少加。　　2．3根据施工现场通知的混凝土开始浇筑时间，确定该特种混凝土的开始拌制时间，不得提前进行，防止所拌混凝土长时间在车内存留。　　2．4发往现场的搅拌运输车应保持一定的时间间隔，避免现场压车，每1 0 min～1 5 min发一辆车。　　2．5搅拌运输车上应携带液态SFP一Ⅱ，当运距较长或市区塞车时，中途应对车内混凝土进行检查，发现混凝土坍落度明显变小、有凝结趋势时，必须立即卒力口SFP一Ⅱ。　　2．6搅拌运输车到达现场后，由工程技术人员亲自上车、用手电照明、检查罐内混凝土干稀情况，确定应先加SFP一Ⅱ缓凝泵送剂以增大坍落度还是可以直接加入SFP一Ⅳ 促凝增强剂。这对于首次制备和应用该特种混凝土的场合，是十分必要的经过第1～3车的运输时间统计和工作性能调整后，很快就会进入稳定状态，易于掌握。　　2．7运输车卸完料后，由专人往空车内加入5kgSFP—V 液态解凝剂，以防止残留混凝土结壁。然后，方许可返回搅拌站、继续运料。　　2．8每班检验一次所拌混凝土初始坍落度、60min坍落度，每2班检验一次混凝土的4h、6h及1 d抗压强度。3 快速修补混凝土施工技术3．1调凝与卸料　　① 使运输车在浇筑现场就位，由专人加入规定量的SFP—IV促凝增强剂，快速搅拌3min，即开始卸料。　　② 前一车混凝土卸完开离现场，后一车混凝土即行就位。不允许在运输车就位前加入SFP—IV。　　③运输车应携带卸料加长装置，尽可能使卸料点合理分布，利于节省人力、快速浇筑。　　④ 加入SFP—IV后的混凝土，必须在10 min之内将料卸完。不管什么原因，均不得延缓卸料时间。3.2混凝土浇筑　　① 施工方必须严密组织队伍，确保每车运载的混凝土能在10 min之内完成浇筑，以确保下一车混凝土能按时卸料和连续浇筑。　　② 混凝土摊铺完成后，如仍为大流动性状态，可用方木刮杠迅速刮平；如已开始凝结变稠，应用平板振捣器或木抹子迅速找平。　　③ 混凝土初凝前，或混凝土表面明水失去时，进行表面压痕或拉毛操作。3．3养护　　①依混凝土浇筑的先后次序，逐块进行压痕或拉毛操作，一旦完成，立即覆盖塑料薄膜保水养护；不允许等待全部表面拉毛后才开始覆盖塑料薄膜。因为该特种混凝土初凝完成后很快终凝，水化热早期形成量大、混凝土内部温升高、表面水分急剧蒸发；加之夜间施工，与环境温差较大，如养护不及时，易于产生表面龟裂。　　② 单项工程浇筑完成后，应洒水养护至开放交通时，保持混凝土表面润湿：如有条件，可蓄水养护。冬施时，采取“薄膜一草栅一薄膜一草栅”双层保水、保温联合养护。3．4切缝　　当抢修抢建混凝土路段较长、设计要求切缝处理时，可在混凝土终凝后1．5h进行。4工程应用　　石家庄市胜利大街仓安路地道桥东西引道原为普通混凝土路面，东段长约80m，西段长约300m。数年前，在该段路面进行排水管道施工，回填土后，没有浇筑混凝土，而代之以铺设便道砖。因车流量大，经长期辗压，引道局部坍陷，多处凸凹不平，便道砖缺棱掉角、开裂严重，致使引道东西两端顺接段都有不同程度的破损。平时多有塞车现象，市民反映较大，政府限期治理。2005年2月4日20：00开始，对桥下东引道部分封闭交通，破除便道砖路面，立即将垃圾清除外运：然后，用蛙式打夯机对槽底进行夯实找平。开槽面积为80m*2．6m，槽深200mm。5日0：00开始浇筑如表4所列C01道桥快速修补防东商品混凝土，实现4h开放交通。　　中山路是贯穿石家庄市区东西向的主干道，两侧商厦、酒楼林立，政府机关、花园广场毗连，平时车流拥挤、人群不断，是标准的闹市区，常被称为展示省会形象的重要窗口。该路建于建国初期，由于当时设计标准较低和超期服役，机动车道和公交站台前混凝土路面存在地基下沉、路面断裂、翘起错台等严重问题。站台整修工程方案是首先利用水泥灌浆加固地基，然后创除旧混凝土路面，开槽尺寸为80m*4m，槽深250 rrn；立即将垃圾清除外运，用轧路机对槽底压实，铺上予制的钢筋网，再浇筑道桥快速修补混凝土：运行数天后，用添加聚酯纤维的沥青混凝土进行整体罩面。共整修站台13个，每个施工面积320m2，夜间施工，同时浇筑2个，需混凝土160m3。为了把对交通秩序和环境卫生的影响降到最低，确定4月7日～1 3日间，局部断交，20：00开始创除旧路面，0：00达到混凝土浇筑条件，使用表4所列Z02商品混凝土，2h内完成单个站台混凝土施工。设计、材料、混凝土商及施工单位多方配合，实现6h开放交通。　　道桥快速修补商品混凝土由河北大山建材有限公司及河北中建工程有限公司提供，由石家庄市功能建材有限公司提供技术服务。两工程经历不同的施工季节，单项工程施工面积达320m2，共施工4500m2，使用该特种商品混凝土近1 000m3，达到预期效果，受到上级与市民的好评。5结论　　① 利用以快硬硫铝酸盐水泥为主要组分的胶结材料及SFP一Ⅱ低坍损缓凝泵送剂、SFP一Ⅳ促凝增强剂、SFP—V解凝剂，实现了道桥快速修补混凝土的商品化。该技术的开发，完成了水泥基道桥快速修补材料因快凝快硬由以往的现场拌制混凝土、一次性施工面积较小到制备商品混凝土、可以进行较大面积施工的转变。　　② 石家庄市仓安路与中山路公交站台混凝土路面大修工程应用道桥快速修补商品混凝土近1000m3，施工面积4500m2；仓安路混凝土4h抗压强度达28．6MPa，抗折强度达3．8MPa：中山路混凝土6h抗压强度达29．4MPa，抗折强度达4．1MPa；分别实现了4h或6h开放交通。　　③ 根据道桥快速修补商品混凝土特性，结合工程实际提出的混凝土制备与施工技术，具有较强的针对性和可操作性，方便、快捷，省工、省力，切实可行，利于防止快凝快硬导致的运输与施工事故，利于防止表面龟裂，保证工程质量。　　④ 道桥快速修补商品混凝土技术，对于大中城市市区混凝土路面及混凝土公路、桥梁的抢修、抢建，特别是在抢修工程面积较大、混凝土用量较多时，可以缩短施工断交时间，减小环境污染，经济效益与社会效益显著，具有良好的推广应用前景。

原作者：李乃珍谢敬坦金治峰冯建东魏亚辉方俊秀范小响

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发布：2007-08-14 11:10 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

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