桥梁施工中聚丙烯纤维混凝土应用

王宏伟

(山西交通建设监理咨询集团有限公司,山西 太原 030012)

0 引 言

在桥梁工程施工环节,需要对聚丙烯工艺进行优化研究,应该加大对聚丙烯化工工艺分析,保证聚丙烯的生产高效性,降低聚丙烯的生产成本,保证高收益。在具体施工环节,要结合当前的聚丙烯化工生产的工艺技术,同时引进新的技术,两者相互结合,提高桥梁工程的质量。

1 聚丙烯纤维混凝土概述

聚丙烯纤维混凝土是一种通过在混凝土中添加聚丙烯纤维以增强其力学性能和耐久性的复合材料。聚丙烯纤维是一种合成纤维,由聚丙烯聚合物制成,具有高强度、耐腐蚀性和良好的延性。在聚丙烯纤维混凝土中,聚丙烯纤维被均匀分散在混凝土中,形成一个三维的纤维网络结构。这种纤维网络能够有效地抵抗混凝土的开裂和裂缝扩展,提高混凝土的抗拉强度、抗冲击性和耐久性。聚丙烯纤维在混凝土中的添加可以改善混凝土的性能和工程特性。首先,它能够有效地控制和减少混凝土的塑性收缩和干缩裂缝,提高混凝土的抗裂性能。其次,聚丙烯纤维能够提供增强作用,阻止裂缝的扩展,提高混凝土的韧性和抗拉强度。此外,聚丙烯纤维还能够提高混凝土的抗冲击性和抗疲劳性能,延缓混凝土的损伤和老化过程。聚丙烯纤维混凝土在工程应用中具有广泛的用途。它可以用于各种混凝土结构,如楼板、梁柱、桥梁、隧道等,以提高结构的耐久性和抗震性能。此外,聚丙烯纤维混凝土还可以用于特殊工程需求,如地下工程、海洋工程和高温环境下的混凝土结构等。聚丙烯纤维混凝土通过在混凝土中添加聚丙烯纤维,能够改善混凝土的力学性能和耐久性,提高其抗裂性能、抗拉强度和抗冲击性能。这种复合材料在工程中具有广泛的应用前景,为工程结构的安全性和可靠性提供了有效的解决方案。

2 工程概况

公路桥梁施工项目建设长度为700 m,桥面宽度设计为12 m,根据二级公路标准开始建设。桥梁上部设计为30 m连续预应力混凝土箱梁,下部为柱式墩台,钻孔灌注桩的形式,桩体直径为1.4 m。按照设计方案的要求,现场的桥面铺设厚度为10 cm的聚丙烯纤维混凝土,强度C50,并且内部增加一层钢筋网,部件直径为12 mm,结构性能和强度满足要求。

3 聚丙烯纤维混凝土的配合比设计

根据本次桥梁工程的建设标准要求,聚丙烯纤维混凝土材料在制作时按照如下的标准进行。

(1)粗集料。应用硬度等性能合格的砾石材料制作,粒径在10～20 mm之间,洁净度符合要求。

(2)细集料。应用中粗砂材料制作,并且细度模数为2.27,含泥量控制在合理的范围内。

(3)聚丙烯纤维。按照标准和设计规范的要求,聚丙烯材料的加入比例为0.9%,也就是说,现场配制后每100 kg水泥内含有0.225 kg聚丙烯纤维材料。

(4)水灰比。按照该项目的工程要求,确定水灰比为0.38。

(5)水。使用洁净的应用汗水即可满足要求,加入比例按照每100 kg水泥38 kg水的要求。

(6)外加剂。本次工程选择应用缓凝减水剂,加入比例按照每100 kg水泥加入0.75 kg的外加剂。

上述配合比一经确定,现场任何人员不能随意改动,如果确需调整,积极和设计人员保持联系,经过论证、分析、试验后,才能做出调整。

4 聚丙烯纤维混凝土施工技术

在混凝土材料制作时加入聚丙烯纤维后,早期裂缝的问题的发生得到有效的避免,混凝土结构的质量达到很大的提升,预防发生早期裂缝的问题。在目前的聚丙烯纤维混凝土材料的制作中,严格执行工艺方案的流程,并且落实桥面铺装试验分析工作,对保证工程质量有积极的作用。

4.1 施工工艺流程

在本次桥梁工程项目中,聚丙烯纤维混凝土结构的施工工艺流程如下:清理、凿毛、立模、钢筋网铺设、混凝土拌和。

4.2 清除凿毛

在混凝土结构正式施工前,应该对梁体结构表面进行全面的清理处理,没有任何杂物影响工程的质量,最为主要的工作是进行梁体顶面铰缝部位的凿毛处理,为后续现场施工提供帮助。经过凿毛清洗完成后的梁体结构,确保桥面铺装层的混凝土与梁体有效粘结。

4.3 立模

在立模的环节,使得桥面的标高与桥面的平整度合格最为重要,所以在该环节应做好下述几项工作:(1)模板拼装监控。因为该项目施工现场的昼夜温差比较大,通常会达到20～-30 ℃,所以技术人员综合分析后确定应用槽钢作为侧模施工。模板拼接长度不超过6 m,并且侧模件有0.5 cm的缝隙,再应用8 mm的钢筋焊接连接,形成封闭的整体结构。(2)监测模板标高。因为后张法预应力箱梁施工受到环境温度的影响比较大,在不同时间范围内,梁体标高的差异比较明显,所以为了能够掌握标高随着时间变化的规律,需要在现场的梁体部位上安装仪器监测拱度标高,这样可以加强桥面铺装层的标高控制,对质量管控产生影响。本次工程中,测量后发现的梁上拱度标高变化见表1。

表1 梁上拱度标高随时间的变化规律表

分析表1的各项数据信息,发现梁上拱度标高在同一天内有不同的变化,所以进行桥面铺装层标高的控制,选择合适的时间进行立模施工。通常来说,应在每日清晨7∶00～8∶00立模,晚上22∶00～23∶00校模。

4.4 绑扎钢筋网

模板安装工作全部结束后,开始钢筋网的铺设、绑扎作业。钢筋网的铺设是混凝土结构中至关重要的一步,它能够增加混凝土结构的强度和稳定性。然而,在这个环节施工中,钢筋网的保护层厚度控制变得极为重要。保护层的厚度直接关系到钢筋网的抗裂能力和混凝土结构的耐久性。当保护层的厚度过大时,钢筋网无法充分发挥其抗裂的作用。这是因为保护层厚度过大会导致钢筋与混凝土之间的粘结力减弱,从而削弱了钢筋的作用效果。另一方面,如果保护层厚度过小,就容易导致铺装层发生裂缝的问题。裂缝的出现会削弱混凝土结构的强度和稳定性,甚至可能影响结构的使用寿命。因此,在钢筋网的保护层设置时,必须严格控制其厚度。相关施工人员需要按照设计要求进行测量和调整,确保保护层的厚度在合理的范围内。同时,在保护层设置的下部,还需设置支点,通常间隔距离为30～40 cm。这样的设置可以进一步加固钢筋网的固定性和稳定性,提高整个混凝土结构的抗震和抗变形性能。

4.5 混凝土的施工

(1)混凝土的拌和。本次桥梁项目的实施中,应用强制式搅拌机开展聚丙烯纤维混凝土的拌和作业,自动加料形成混合料。各种原材料严格执行配合比参数的要求进行添加,并按照砂石、纤维、水泥、水、外加剂的顺序投入到设备内搅拌处理。在加入聚丙烯纤维材料时,组织专人将其均匀洒在自动线状料筒内,并且自动传输到搅拌机内。搅拌环节,做好搅拌时间的控制,这是影响搅拌效果的关键,所以必须严格控制。通常来说,搅拌时间以2～3 min为宜。为了使得摊铺作业顺利的实施,加强混凝土塌落度控制极为重要。很多情况下,将聚丙烯纤维混凝土塌落度控制在5～7 cm之间为最佳。在混凝土搅拌均匀后,运输到现场即可浇筑施工。运输时,对混凝土表面进行覆盖处理,以免水分蒸发速度过快而影响塌落度,保证结构的性能合格,不会影响桥梁工程的质量。在运输到现场后,组织质检人员进行质量检查,各项参数都必须符合要求,达标后才能继续投入使用,否则应立即作废。

(2)混凝土的浇筑。在混凝土运输现场后,经过检查验收合格,立即组织人员浇筑施工。浇筑施工的高度通常要低于模板2～4 cm,以确保结构的性能合格。浇筑后及时插入振捣棒振捣,也可以选择平板振捣器处理,确保密实度符合要求。在振捣环节,加强对于混凝土结构的质量检查,达到均匀、密实的效果才算合格,防止存在漏振、过振等问题,以免影响工程的施工效果。在振捣工作结束后,及时进行表面的抹面处理。在本次工程的施工中,选择使用一刮、二滚、三纵、四抹的方法施工,从而使得结构平整度合格。抹面施工结束后,及时进行表面收浆处理,这是聚丙烯纤维混凝土桥面铺装的重要工序。在现场施工中,结合工程的需要选择最佳的收浆时机,比如天气状态、气候条件、风力等因素。收浆的时机会给桥面铺装层的平整性造成影响,也是规避早期裂缝的主要方式,从而提高桥面结构质量水平。此外,密切关注测温工作,控制混凝土的内外温差,以及近表面与外界环境温度之差不超过25 ℃。在混凝土终凝后即开始测温,在混凝土浇筑后3 d内应设专人进行温度检测。充分体现出混凝土内外的温差,及时反映温度变化,以便指导混凝土养护工作,是保温还是降温。

4.6 检测

要想使得聚丙烯纤维混凝土桥面的平整度符合规范要求,在现场施工中加强平整度检测是至关重要的一项工作。为此,在本次工程项目的实施中,施工人员采用了长度为6 m的铝合金尺杆进行平整度检测。平整度检测是通过使用铝合金尺杆在桥面表面进行测量,以评估桥面的平坦程度和水平度。施工人员会沿着桥面的不同方向进行测量,并记录下不同测点的高度差。这些测量数据会及时传达给施工人员,以便他们对后续工作进行调整和改进。

4.7 刻纹

在使用刻纹机进行刻纹之前,施工人员需要确保混凝土结构的强度性能达到设计要求的80%以上。这是因为如果混凝土结构的强度未达到一定程度,使用刻纹机可能会对结构产生不良影响,甚至导致损坏。刻纹机的操作需要经验丰富的施工人员进行,根据设计要求和现场情况选择合适的刻纹机和刻纹工具,并进行精确的操作。在刻纹过程中,施工人员会控制刻纹机的速度、刻纹深度和纹路形状,以确保刻纹的均匀性和一致性。完成刻纹后,施工人员会进行表面清理和修整工作,以确保刻纹效果的美观和质量。他们会清除刻纹过程中产生的碎屑和杂物,并进行必要的修复和养护工作,以保持混凝土结构的整体美观和耐久性。

5 结 语

从工程的应用效果来看,在混凝土材料内加入一定量的聚丙烯纤维,有助于提升混凝土结构的性能,抗压、抗弯的效果都比较好。本文从工程情况出发,针对于桥面铺装层结构使用厚度10 cm的聚丙烯纤维混凝土铺设施工,加强材料配合比、性能参数的控制,落实每个环节的质量监督与管理,提高混凝土结构性能,缓解早期裂缝问题,为今后同类型工程的建设施工提供参考意见。