桥梁施工中耐久防水材料的选择

毛俊翔

【摘要】随着人们对缩短工期和延误行驶时间的要求，预制桥面得到了越来越广泛的应用。当使用这种时，预制构件被带到施工现场，准备就绪就可以快速连接在一起。然后，一个混凝土封闭浇注完成连接。封口浇注材料的选择至关重要。本文论述了耐久封口浇注材料的选择步骤和方法。加速施工被量化为两类：封闭浇注材料的过夜固化和封闭浇注材料的7天固化。对于这两个类别，候选材料首先基于已发表的数据的文献综述以及抗压强度、流动性和可加工性的测试来选择。基于所选候选材料的耐久性试验，制定了两种类型耐久封口浇注材料的选择性能准则。这些耐久性试验包括冻融耐久性、收缩性、粘结性和渗透性试验。

【关键词】密闭灌浆材料;灌浆;高性能混凝土;氯离子渗透;冻融耐久性;收缩;性能指标;加速施工

1、引言

使用预制桥梁元件可以最大限度地减少交通中断，提高工作区安全，提高质量。该技术既适用于既有桥梁，又适用于新建桥梁[1]。对于现浇连接的预制桥面系统，预制构件被带到施工现场准备就位，并快速连接在一起，然后，用混凝土封闭浇注完成连接。传统上，不同类型的浆液用作具有现浇连接的预制桥面系统的封闭浇注材料[2]。2008年，Ghanem记录了2000年以后为避免封闭浇注的结合失效而使用的各种材料[3]。这些材料包括环氧砂浆、乳胶改性混凝土、水泥基灌浆、无收缩水泥灌浆、环氧砂浆灌浆、铝酸钙水泥砂浆和混凝土、甲基丙烯酸甲酯聚合物混凝土和砂浆、聚合物砂浆。环氧或聚合物改性灌浆可具有显著的优点，如6h内强度为41.4MPa 6 ksi，粘结性较好，氯离子渗透性降低，冻融耐久性提高，蠕变性较低。然而，它们通常明显更昂贵，并且与周围混凝土不兼容。此外，如果树脂使用量太大，反应热可能导致其沸腾，从而形成强度较低和松散的结合。2001年Lawler等应用水泥浆在预制施工中，比环氧树脂或聚合物改性浆料起到更好的效果[4]。水泥浆的主要缺点是收缩，以及由于使用液压水泥而导致的裂缝。无收缩灌浆通过在混合物中加入膨胀剂来补偿收缩。用无收缩灌浆，效果，收缩裂缝或夹带空气对力的传递被减到最低限度，ASTM C1107为预包装、水硬水泥、无收缩灌浆建立了强度、稠度和膨胀标准。

诺丁汉1996年报道，波特兰水泥浆的特性实际上保证了灌浆接头中的一些收缩裂缝，而与质量控制无关。预包装磷酸镁铵磷酸铵镁基灌浆料常用碎石作外延剂，能满足优质、低收缩、不渗透、高粘结、高早期强度、用户友好、低温固化等要求。许燕等人年进行了一项实验室研究，以比较使用两种不同灌浆材料的复合灌浆键槽试件：无收缩灌浆材料和磷酸铵镁砂浆，其中磷酸铵镁材料的性能优于无收缩灌浆[5]。梁鹏等人进一步检查了用于剪切关键方式的传统无收缩灌浆在选择方面的不足[6]。磷酸铵镁浆液在所有测试区域都优于无收缩浆液，包括直接垂直剪切、直接拉伸、纵向剪切、粘结、收缩等。许燕等对全深度预制混凝土桥面板与预应力混凝土梁连接处的水平抗剪性能进行了研究[5]，并且评价了两种类型的灌浆：乳胶改性灌浆和磷酸铵镁灌浆。对于两种灌浆，都添加了角豌豆砾石填料。磷酸铵镁灌浆的峰值剪切应力略高于乳胶改性灌浆。没有粗骨料延伸的灌浆通常称为纯灌浆，而具有粗骨料延伸的灌浆通常为12.7-mm 1/2-in。或9.5毫米3/8英寸。粗骨料，是延伸灌浆。与纯净灌浆相比，延伸灌浆具有以下潜在优点：1.与混凝土更相容;2.连接部件之间更好的互锁;3.密度更小，渗透性更差;4.干燥收缩和蠕变更小;5.袋灌浆体积更大，因此更便宜。然而，松本等人指出。延长灌浆要求更多的水泥浆比在预包装袋可用，导致较低的强度和较差的可操作性。

2、技术标准

以力学性能、抗压强度、收缩率、氯离子渗透性、冻融耐久性、粘结强度作为性能指标。如前所述，对于现浇/预制单元界面，重点必须是尽量减少这个位置的裂缝，以减少可能导致腐蚀的水的侵入;因此，需要调查收缩、氯化物渗透、冻融耐久性和粘结强度，以控制裂缝和腐蚀。为了制定过夜和7天固化的现浇材料的初步性能标准，已经进行了广泛的文献回顾。联邦公路管理局为公路结构的长期混凝土耐久性和强度定义了一组混凝土性能特征。对每个特性提出了标准实验室试验、样品制备程序和性能等级。由于标准试验方法有时提供不同的选择，Russell和Ozyildirim修改了一些高性能结构混凝土的改性性能特征等级。Tepke提供了使用可达到的高标准而不是通常做法来设计和施工混凝土结构的工作指南。开发了用于开发钢筋混凝土公路结构性能规范的工程设计工具，HPC的性能特征等级，建议进行相同或类似的标准实验室试验。在这两个标准中还建议了三个等级。对于冻融耐久性，它们有相似的等级限制。这两个标准一般都是针对包括梁和桥面的桥梁制定的。标准如下表所示。

结论：

为了加快桥梁建设，需要在桥面设置横向和纵向节点。选择用于这些甲板接头的封闭浇注材料对于长期耐久性考虑是至关重要的。提出并研究了兩类封闭浇注材料，即隔夜固化和7天固化。通过实验室测试和软件分析，对候选材料进行了比较，并对每类材料选择了两种封闭浇注材料。本文在大量文献综述和实验研究的基础上，基于所选候选材料的耐久性试验，制定了选择耐久封闭浇注材料的性能标准。这些耐久性试验，包括冻融耐久性、收缩、粘结和渗透性试验。

参考文献：

[1] American Concrete Institute. （2008）. “Building code requirements forstructural concrete and commentary.” ACI Committee 318， Farming-ton Hills， Mich.

[2]许燕，顾志斌.预应力混凝土预制梁桥次应力和挠度计算[J].东北公路，2003（3）：58-61..

[3]梁鹏，肖汝诚，徐岳.超大跨度斜拉桥的安装构形与无应力构形[J].长安大学学报（自然科学版），2006，26（4）：49-53.