橋梁工程中膨脹混凝土的應(yīng)用探究

1、    橋梁工程中膨脹混凝土的應(yīng)用探究    趙紅星摘要：本文通過(guò)對(duì)預(yù)防橋梁裂縫的各種措施及其效果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)膨脹劑對(duì)于裂縫有著最好的控制效果，并對(duì)膨脹劑抑制裂縫的效果進(jìn)行了討論，對(duì)如何控制膨脹混凝土的質(zhì)量提出了幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：橋梁工程；膨脹混凝土；應(yīng)用探究引言目前，在橋梁工程的施工中，裂縫的產(chǎn)生對(duì)橋梁工程整體的質(zhì)量造成了非常嚴(yán)重的影響。盡管裂縫對(duì)于橋梁的承載能力幾乎沒有影響，但在鋼筋腐蝕等方面的影響則不容忽視。因此，在橋梁工程的施工中，往往會(huì)采取各種措施來(lái)對(duì)裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行控制。1.預(yù)防裂縫的各種措施及其效果1.1降低混凝土坍落度，延緩脫模時(shí)間混凝

2、土的單位水泥用量與其坍落度之間有著較為密切的聯(lián)系，當(dāng)降低單位水泥用量時(shí)，混凝土的單位用水量和水化發(fā)熱量也會(huì)出現(xiàn)一定程度的降低；當(dāng)降低坍落度和單位用水量時(shí)，則會(huì)使水泥的干縮量出現(xiàn)降低。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整混凝土配比，降低坍落度，將養(yǎng)護(hù)時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)，可以使裂縫的產(chǎn)生得到有效的減少，施工質(zhì)量得到提高。但該方案對(duì)于裂縫的寬度降低并無(wú)明顯作用。1.2加入高性能減水劑該方案通過(guò)將混凝土內(nèi)的單位用水量進(jìn)行減少，從而使坍落度得到降低。該方案對(duì)于裂縫產(chǎn)生的數(shù)量上有著一定的抑制作用，但對(duì)于裂縫的寬度降低并無(wú)明顯效果。1.3增加腹板鋼筋為了使箱梁腹板的裂縫能夠得到抑制，選擇在箱梁的腹板增加鋼筋量的方式，使腹板

3、配筋率高于極限配筋率。該方案對(duì)于裂縫的寬度有著一定的控制效果，但是對(duì)于裂縫產(chǎn)生的數(shù)量控制上則效果并不理想。1.4加入膨脹劑膨脹劑以其補(bǔ)償收縮、產(chǎn)生自應(yīng)力、膨脹纖維等功能和作用，通過(guò)引入化學(xué)預(yù)應(yīng)力，對(duì)于橋梁裂縫的蔓延能夠起到良好的抑制作用，對(duì)于混凝土內(nèi)部的裂縫也有著較好的控制效果，能夠有效的減少箱梁裂縫的產(chǎn)生和裂縫寬度。2.膨脹劑抑制彎曲裂縫分析相比于普通混凝土，通過(guò)在混凝土中摻加膨脹劑使其成為膨脹混凝土，能夠大幅度提高混凝土的抗裂能力。6%摻量的膨脹纖維混凝土就可以提高近90%的抗裂能力。其原理是由于膨脹纖維在混凝土中呈亂向分布，使得混凝土的塑性收縮和凍融應(yīng)力被減弱，同時(shí)由于膨脹纖維有著較高的

4、抗拉強(qiáng)度，因此也使得混凝土的韌性被大大增強(qiáng)，很大程度上使細(xì)微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到了抑制。由于膨脹纖維在生產(chǎn)的過(guò)程中采用了特殊的工藝對(duì)表面進(jìn)行了處理，使其與水泥基料之間能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的粘結(jié)力，所以可以和混凝土材料進(jìn)行輕易、迅速以及均勻的混合。此外，由于在混凝土中往往會(huì)加入一定量的鋼筋，這些對(duì)于混凝土能夠起到一定的約束作用，再加上混凝土的收縮變形，就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土拉應(yīng)變的極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。而膨脹混凝土的補(bǔ)償收縮功能能夠在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變，對(duì)混凝土的收縮變形進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)產(chǎn)生拉應(yīng)力進(jìn)行抵消，使得混凝土的抗裂性能大大提高。3.質(zhì)量控制措施3.1保證原材料質(zhì)量在膨脹

5、混凝土的原材料選擇上，要對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，選用強(qiáng)度等級(jí)不低于c40的水泥混凝土，水泥用量保持在360400kg/m3左右；所選用的粗骨料應(yīng)保證顆粒直徑小于31.5mm，含泥量不大于1%；壓碎值不大于20%，細(xì)骨料則宜選擇中粗砂。并保證其含泥量在3%以下。3.2嚴(yán)格控制水灰比根據(jù)大量的研究和經(jīng)驗(yàn)表明，在使用膨脹混凝土?xí)r應(yīng)保證水灰比在0.320.35之間。如果膨脹混泥土的水灰比過(guò)高，就容易使鈣礬石結(jié)晶顆粒的填孔效果降低，使混凝土的抗?jié)B能力受到不良的影響。膨脹混凝土的膨脹大部分是在早期發(fā)生的，此時(shí)的砼仍然處于可塑性狀態(tài)，如果此時(shí)有著過(guò)高的孔隙率，那么就會(huì)在塑性體孔隙的壓縮以及其他非主要受限方

6、向上消耗大量的膨脹能量，從而顯著減少了主要受限方向的有效壓應(yīng)變和預(yù)壓應(yīng)力的初始峰值，進(jìn)而導(dǎo)致了主要受限方向上的孔隙有效壓縮量減少，降低了膨脹混凝土的抗?jié)B和抗裂性能。如果在施工過(guò)程中沒有對(duì)水灰比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在運(yùn)輸、振搗等過(guò)程中任意進(jìn)行水的添加，都有可能導(dǎo)致質(zhì)量事故的發(fā)生。3.3控制膨脹劑的選擇和摻量目前常見的膨脹劑種類一般有：硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、氧化鈣-硫鋁酸鈣類以及氧化鎂等。其中以我國(guó)建筑材料科學(xué)研究院所研發(fā)的u膨脹劑的效果最好。膨脹劑的摻量則需要根據(jù)工程施工的具體情況進(jìn)行確定，一般存在以下幾種情況：（1）以抗裂為主要目的的工程施工，u型膨脹劑的摻量一般占水泥重的10%14%，此時(shí)混凝土

7、可以獲得良好的膨脹性能。在使用此摻量的膨脹劑時(shí)，非受限狀態(tài)下的膨脹砼的自由強(qiáng)度要比普通砼的自由強(qiáng)度降低5%10%，但在實(shí)際的工程中，由于砼往往會(huì)處于受限狀態(tài)，而此時(shí)膨脹砼的強(qiáng)度則要比普通砼增加10%30%，因此可以忽略非受限狀態(tài)下強(qiáng)度降低的不利影響。不過(guò)，當(dāng)摻量大于14%且膨脹砼處于非受限狀態(tài)，則不能忽視此影響。（2）以抗?jié)B為主要目的的工程施工，u型膨脹劑的摻量一般占水泥重的8%10%，此時(shí)混凝土的膨脹率較低，但砼的強(qiáng)度和抗?jié)B性能都得到了一定的提高。如果同時(shí)需要較好的抗裂性能，則可將膨脹劑摻量提高，并加強(qiáng)砼的強(qiáng)度等級(jí)。（3）當(dāng)膨脹劑摻量在14%16%左右時(shí)，由于混凝土膨脹率大幅度提高，而膨脹砼

8、的強(qiáng)度則有著明顯的下降，降幅超過(guò)10%。而受限狀態(tài)的加強(qiáng)能夠?qū)ψ杂蓮?qiáng)度的損失進(jìn)行補(bǔ)償，從而使混凝土的整體強(qiáng)度得到提高。因此只有當(dāng)體量較大且砼的受限狀態(tài)較強(qiáng)的情況下才適用此膨脹劑摻量。3.4控制施工質(zhì)量混凝土施工過(guò)程對(duì)于混凝土的質(zhì)量水平高低有著非常重要的意義。由于在混凝土中會(huì)加入一定量的膨脹劑，為了使膨脹劑能夠在混凝土內(nèi)均勻分布，就要適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌的時(shí)間，但要注意攪拌時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，避免造成膨脹劑纖維的損壞，對(duì)膨脹混凝土的質(zhì)量造成影響。在混凝土澆注的過(guò)程中，要注意澆注的時(shí)間間隔應(yīng)保持在1h以內(nèi)，澆注自由落距在2m以內(nèi)。如果施工時(shí)氣候較為干熱，或者運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，則可以適當(dāng)添加緩凝劑。在進(jìn)行混凝土振搗時(shí)

9、，要保證振搗工作的合理性，確保振搗密實(shí)，沒有漏振或者過(guò)振，從而使混凝土的密實(shí)性提高，避免蜂窩、麻面等問(wèn)題的出現(xiàn)。3.5加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作在混凝土澆筑完成后的前14天內(nèi)，要根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，通過(guò)在混凝土表面進(jìn)行飽水養(yǎng)生，進(jìn)而使膨脹率能夠達(dá)到峰值，使其抗裂和抗?jié)B性能得到提高。在以往的混凝土施工中，膨脹砼抗裂、抗?jié)B性能上出現(xiàn)的問(wèn)題，多數(shù)都是由于沒有重視早期養(yǎng)護(hù)而造成的。結(jié)語(yǔ)綜上所述，在混凝土中摻加膨脹劑使其變?yōu)榕蛎浕炷翆?duì)于提高橋梁工程中混凝土的質(zhì)量、減少裂縫的產(chǎn)生有著非常良好的作用，在施工中有著較高的應(yīng)用價(jià)值。由于膨脹混凝土的特性，在其配制、攪拌、膨脹劑選擇和摻量、施工以及早期養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)要加強(qiáng)管理和控制，從而使膨脹混凝土的施工質(zhì)量得到保障。參考文獻(xiàn)：1李鴻盛，光明，陽(yáng)華國(guó). 劉家峽大橋橋塔