透水混凝土范文
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篇1
伴隨著我國經濟的發展而來的還有日益嚴峻的環境問題,因此,在建設環境友好型社會的今天,維持生態環境的平衡,進行可持續發展已經成為了我國經濟建設中的關鍵部分。透水性混凝土的研制能夠對城市氣候的調節、城市環境的協調發展起到很好的效果。我國使用透水性混凝土的起步較晚,且它的適用范圍也相對較小。因此,為了擴大透水混凝土在我國的使用范圍,研究影響其強度的因素就顯得尤為重要。
一、透水混凝土的基本含義和種類
(一)含義
透水混凝土的構成包括水泥、水、和骨料等材料,將它們攪拌在一起進行混合而形成了一種透水性和透氣性好的材料就是透水性混凝土。透水混凝土之所以有很好的透水性,是因為它孔隙較多,這種混凝土用來做河流堤壩能夠為生物提供棲息的空間,將它用作城市隔板也能有效的防止城市噪音。下圖1我們可以看到透水混凝土的強大透水效果。
圖1 透水效果示意圖
(二)種類
1.水泥透水混凝土
水泥透水混凝土又叫無砂大孔混凝土,在配置這種混凝土時,通常會加入少量的高效減水劑來保證混凝土的強度。水泥透水混凝土的配置所需要的各種材料的比例分別是:水 :灰 至 ;骨 :灰 至 。經過硬化的水泥混凝土的內部的連通孔隙是 到 ,并且它的透水性和抗壓性都較強,同時制作這種混凝土的成本不高,制作方法也相對比較簡單,工程上經常用這種混凝土來鋪路,由于它的特殊用途,應該著重考慮提高它的抗磨損性,一次來延長道路的使用壽命。
2.高分子透水混凝土
高分子透水混凝土時用一些高分子材料如瀝青等作為交接材料,并用大孔隙的粗骨料配置而成的。因為高分子材料的不同,也可以用所使用的高分子材料為這種混凝土命名。高分子透水混凝土與水泥混凝土相比雖然強度較高,但是卻需要大量的投入成本,因此,這種混凝土不適宜用來鋪路。
3.透水混凝土制品
在礦物粒狀物里面加入漿體進行攪拌,再通過高溫燒制而成的材料就是透水混凝土制品,這種磚塊材料的強度、抗磨損性都較好,且它的使用壽命長,很適合用于道路建設,但是由于這種透水混凝土制品的成本較高,所以只能適用于那些檔次高且用量小的道路工程中,不適于大范圍使用。
二、透水混凝土對城市建設的有利作用
(一)維護城市生態平衡
由于透水混凝土的內部結構孔隙大,使它擁有非常好的透水性能,將這種混凝土用作城市道路建設,能更快的對雨水進行滲透,減少城市內澇現象的發生,同時下滲的雨水能夠轉化成地下水,使城市的地下水資源得到很好地補給,增加城市的濕度,改善城市的氣候和環境,讓人們在干凈舒適的城市環境中生活。
(二)營造良好的城市環境
由于透水混凝土的大孔隙,使得城市路面能夠和土壤之間保持相通,這樣就為城市積攢了很多熱量,對城市的溫度和濕度有一個很好的調節作用,改善了城市環境,增加了城市地面的透水性和透氣性。另外,透水混凝土路面還能有效減少城市噪音,營造出了一個舒適、健康的城市環境。
三、影響透水混凝土強度的因素
(一)原材料對透水混凝土強度的影響
首先,透水混凝土的強度與水泥的強度是一致的,水泥的強度越大,當然由它配置成的透水混凝土的強度也就相對較強,而水泥的化學成分又決定了水泥的輕度,高強度的水泥制作出來的透水混凝土隨著時間的不斷推移,水泥的化學結構發生變化,混凝土的強度也會發生變化,使其內部強度變得不均勻;其次,粗骨料是制作透水混凝土的骨架,粗骨料的品種對混凝土強度也有一個很大的影響,碎石做骨料的過程中,由于它的表面不規則,攪拌時碎石之間的摩擦能夠增加混凝土結構的穩定性能。因此,在配置透水混凝土中對骨料的選擇要多選用形狀不規則的碎石,而不是表面光滑的卵石,這樣能夠增加透水混凝土的強度。此外,透水混凝土強度還會受到減水劑的影響,減水劑能夠減少混凝土中水分的流動,沒有了水的,混凝土的強度也就自然增強了。
(二)配合比參數對透水混凝土強度的影響
透水混凝土中,水和灰的比,漿集比和孔隙率的參數都能對混凝土的強度產生一定的影響。水泥與水的重量之間的比例適中,能夠使混凝土硬化之后的結構更加穩定,因此要依據實際情況來配置水泥和水的重量;骨料的體積和水泥漿體積之間的比例適當增加能夠增加混凝土的強度,但是如果掌握不好程度,使漿集比增加較大,就會影響到透水混凝土的透水性,因此把握一個適當的量非常重要;另外,透水混凝土的孔隙率太大會使混凝土的強度降低,因此在配置透水混凝土時還要注意適當減小混凝土的孔隙率。
(三)成型工藝和養護對透水混凝土強度的影響
透水混凝土有一個十分顯著的特點,就是一旦保證它的透水率就會降低它的強度,因此它的成型工藝十分重要,這就要求在配置這種混凝土時要嚴格控制各部分的不利,此外還要對其采取相應的防護措施,減少由于天氣等外力因素對透水混凝土造成的傷害,影響其強度。
四、影響透水混凝土強度的因素實驗探究
(一)實驗方法
1.混凝土攪拌
(1)在 ― 攪拌機滾筒加入一定量的水進行濕潤;
(2)加入 的水和一定量的石子,進行 的攪拌,保持每塊石子表面濕潤;
(3)將一定量的水泥和其他材料加入,進行攪拌, 后水泥和石子會充分混合在一起;
(4)把剩下的水倒進攪拌機滾筒,進行 攪拌后出料。
2.透水混凝土的成型
(1)將攪拌完成的 × × 的混凝土裝入實驗模型中,裝到模型的三分之二時,進行錘擊 次,將模型全部裝滿時,錘擊 次;
(2)重復以上的實驗步驟,即將攪拌完成的 × × 的混凝土裝入實驗模型中,裝到模型的三分之二時,錘擊 次,模型裝滿時,錘擊 次;
(3)繼續重復以上實驗步驟,在混凝土裝到模型的三分之二時,錘擊 次,將模型裝滿時,錘擊 次;
(4)最后一次各進行 次錘擊,透水混凝土成型。
3.測定透水混凝土的孔隙率
(1)將一組三塊體積為 × × 的混凝土試件放在標養室進行為期 天的的養護后放入溫度為 攝氏度的烘箱內進行烘烤,烘干后測出它的體積( );
(2)將該試件放入水中稱重( )后進行二次烘干,再計算它的重量( );那么它的孔隙率的計算公式為:
= ×
(3)取每組數據的平均值,三組數據的最大值與中間值的差距有一個超過 ,那么將這個中間值作為恒定值,若兩個差值全部超過 ,那么,此次測試失敗。
4.測定透水混凝土的透水系數
(1)準備一個正面有刻度的上下開口的方柱型塑料桶;
(2)在混凝土試件上臺上透水儀,并將透水儀與試管間的縫隙用橡皮泥固定;
(3)向方柱型塑料桶內注水,水面刻度到 時記錄時間( ),水面刻度下降到 時,記錄時間為( ),經過試件表面的水體積是 ,耗費時間是 - ,那么透水混凝土的透水系數計算公式為:
=
(4)每個試件分別測試三次,再取他們的平均值。
試驗所需要的方柱型塑料桶如圖2所示:
圖2 方柱形塑料桶
(二)試驗結果分析
1.水灰比對透水混凝土強度和透水系數的影響
上面試驗所用的水、石子、水泥的重量的比例都是固定的,這就說明透水混凝土的強度與水與水泥之間的比例有關,如果水的重量增多,會使透水混凝土的強度增加,但隨后強度又成降低趨勢。因此,在配置透水混凝土的過程中,適當的是水灰比十分重要,它是影響透水混凝土強度的一個關鍵因素。因為,透水混凝土時要求其強度和透水性的,所以多透水混凝土水和水泥重量的選擇就變得更加重要了,剛才提到水灰比增加,透水混凝土的強度先增加再達到某個限度時就變得固定了,然而透水系數與水灰比的增大成反比。我們將水與水泥之間的比例從 開始,有0.02個單位進行增加,增加到 時結束。這個過程的水灰比與透水混凝土的強度和透水性的關系如圖3所示:
圖3 水灰比與透水混凝土強度和透水性的關系示意圖
2.孔隙率對透水混凝土強度的影響
試驗中對試件進行錘擊的次數,對透水混凝土強度的影響十分規律,透水混凝土的密度和強度會隨著錘擊次數的不斷增加而加大,當錘擊次數不斷增加,增加到21次左右之后,我們能夠發現,透水混凝土的密度和強度已經達到了一個相對穩定的狀態。這是因為,錘擊能夠將透水混凝土的內部孔隙減小,而錘擊次數不斷增多,又使得其內部的孔隙變得越來越小,讓透水混凝土變得異常的鞏固和結實,當錘擊的次數達到某個程度之后,透水混凝土的強度也就基本固定了。
從試驗中得出的孔隙率計算公式我們可以看出,透水混凝土的總體積減掉實際不部分的體積,就是孔隙率的體積。而孔隙率越低透水混凝土的強度也就越大,但是隨著孔隙率的降低,透水混凝土的透水性又會變差,因此,掌握一個孔隙綠的平衡,綜合考慮到透水混凝土的強度和透水性是十分重要的。
結語
隨著透水混凝土的適用領域的不斷擴大,研究影響其強度的因素也變得非常必要,實驗中我們可以看出影響透水混凝土強度的兩個重要的因素就是透水混凝土的水灰比和它的孔隙率。但是影響其強度的還有其他因素,比如灰集比、集料粒徑和強度等都能對透水混凝土的強度產生影響。隨著科學技術的不斷發展進步,影響透水混凝土強度的因素也一定會被逐漸解決,讓透水混凝土能夠得到更大范圍的使用,建設環境友好型社會,全面進行可持續發展。
參考文獻
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篇2
【關鍵詞】透水混凝土;建筑工程;透水性能
中圖分類號:TV331 文獻標識碼: A
1 .透水混凝土的基本概念
透水混凝土 又稱多孔混凝土,無砂混凝土,其是由骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質混凝土,它不含細骨料,由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構,故具有透氣、透水和重量輕的特點,也可稱無砂混凝土。無砂透水混凝土,是指粗骨料在硬化水泥膠結作用下形成的多孔堆聚結構,從其內部結構可以看到很多的孔隙,因此使得其保持著較好的透水性,在噪聲污染、排水速度等方面都發揮著重要作用,由此使得城市的生態環境處于良性的循環狀態,實現了經濟效益和社會效益之間的融合發展,符合可持續發展的要求。
2 .無砂混凝土性能研究
2.1 工作性能
現階段,我國在新透水混凝土工作上沒有統一的行業標準。這主要是由于其在本質上屬于干硬性質的混凝土,不可能出現坍落,也就難以使用傳統的測試方法來界定其坍落度。也有相關領域提出以跳桌法測試流動度評價其工作性,但是其實際的效果也不是很理想。由于在此方面的研究工作不斷開展,一系列的標準和方法也不斷出現,以長安大學的盛燕萍等人為主,其認為富余漿量比(即富余漿量與混合料總質量的比值)為指標評價透水混凝土的工作性,倡導以多因素正交設計來開展試驗,在此基礎上得到評價富余漿量比的回歸公式。
透水混凝土在制作過程中,是因為水泥漿用量偏少,水灰比較小,才使得其保持良好的黏聚性,由此才使得其沒有出現泌水和離析的現象,但是因此而使得其流動性欠佳。砂率變化,主要影響著骨料的總面積以及孔隙率,合理數量的砂子可以使得其保持科學的強度和流動性,但是如果超過一定的范圍,其孔隙率會受到嚴重影響,從而難以有效的發揮其自身的優越性。
2.2 抗凍性
無砂透水混凝土在抗凍性和力學性能上有著相似的特點。假設漿骨比相同,如果此時的水灰比出現增大的趨勢,其抗凍性也會出現提高的趨勢,但是這樣的對比關系是有限度的,一旦水灰比超過了0.31的范圍,耐凍系數就會不斷降低;水灰比相同時,水泥漿量越高,混凝土耐凍系數越大。無砂透水混凝土中的孔隙比較大,是水泥石的幾倍,其不僅僅可以承受結冰現象下的膨脹,還使得其表現出良好的抗凍性特點,但是值得注意的是在此過程中,總會有部分水分會向毛細孔慢慢移動,出現膨脹壓力和滲透壓力,從而導致混凝土內部結構出現損害,嚴重的情況甚至會出現裂縫,久而久之,將會出現混凝土毀壞的現象。
基于上述研究成果,以0.31水灰比、(4.75~9.5)mm 粒徑骨料的分配來實現配置過程,使得其孔隙率為22%, 透水系數可達7mm/s, 抗壓強度超過20MPa, 在經過50多次的凍融循環時,其耐凍系數可以保持在80%左右。在整個試驗的過程中,混凝土28d抗壓強度達到C20的水平,此時車輛的噪音可以保證一定程度的降低,即使出現降雨情況,也不會出現積水現象。
2.3 排水性能
排水功能,也是透水混凝土路面材料優勢的一個方面,其在降雨的情況下,可以使得地表的雨水迅速的滲入到路面結構,通的方式實現水分的循環,不會導致地表積水的出現,使得路面長期處于良好的狀態,極大的延長了其路面的使用壽命的同時,保證了行人的安全。基于孔隙率和滲透系數的理論,以定水位試驗方法為手段,積極探析透水混凝土排水性能的發揮。依據其研究的結果:有效孔隙率會因為整體孔隙率的變化而變化,呈現出正比的關系,但是,孔隙率一旦不斷增大,將使得其抗壓強度不斷降低。
3.透水性能結果分析
以計算孔隙率為指標分析,得出影響透水混凝土計算孔隙率因素的重要性從主到次依次是:目標孔隙率、集料級配、粉煤灰摻量、水灰比;但是以透水系數為指標分析,得出影響透水混凝土透水系數因素的重要性從主到次依次是:目標孔隙率、粉煤灰摻量、集料級配、水灰比。
計算孔隙率、透水系數均隨著目標孔隙率的增大而增大,計算的孔隙率與目標孔隙率基本上保持一致,目標孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關性。用目標孔隙率作為技術參數來進行配合比設計是可行的。
隨著細集料比例的增加,計算孔隙率有減小的趨勢,透水系數有增加的趨勢。當采用單粒徑集料時,混凝土的透水性能較好;隨著集料中小粒徑顆粒比例的增加,大顆粒間隙被填充,混凝土的孔隙率呈下降趨勢;當小粒徑集料比例進一步加大時,由于小顆粒對大顆粒的干涉作用將大顆粒撥開,混凝土的透水系數又逐漸增大。
隨著粉煤灰摻量的增加,計算孔隙率減小,透水系數有增加的趨勢。粉煤灰在早期的水化產物不多,填充空隙的能力差,宏觀上則表現為計算孔隙率較大,透水性比較好。
隨著水灰比的增加,計算孔隙率減小,透水系數有先減小后增加的趨勢。在水灰比較小時,水泥漿少,填充的集料的孔隙少,試件的孔隙率會較大;但是隨著水灰比的增加,水泥漿數量增加,填充的空隙會增加,形成的有效的孔隙率會減少,透水性能會有所下降;水灰比到一定值后,試件中自由水的數量會增加,導致形成連通的孔隙,透水性能又會增加。
4.結論
(1)以計算孔隙率為指標分析,得出影響透水混凝土計算孔隙率因素的重要性從主到次依次是:目標孔隙率、集料級配、粉煤灰摻量、水灰比;但是以透水系數為指標分析,得出影響透水混凝土透水系數因素的重要性從主到次依次是:目標孔隙率、粉煤灰摻量、集料級配、水灰比。
(2)計算孔隙率、透水系數均隨著目標孔隙率的增大而增大,計算的孔隙率與目標孔隙率基本上保持一致,目標孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關性。用目標孔隙率作為技術參數來進行配合比設計是可行的。隨著細集料比例的增加,計算孔隙率有減小的趨勢,透水系數有增加的趨勢;隨著粉煤灰摻量的增加,計算孔隙率減小,透水系數有增加的趨勢。隨著水灰比的增加,計算孔隙率減小,透水系數有先減小后增加的趨勢。
【參考文獻】
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篇3
透水混凝土由歐美、日本等國家針對原城市道路的路面的缺陷,開發使用的一種能讓雨水流入地下,有效補充地下水,緩解城市的地下水位急劇下降等等的一些城市環境問題,并能有效的消除地面上的油類化合物等對環境污染的危害;同時,是保護自然、維護生態平衡、能緩解城市熱島效應的優良的鋪裝材料;其有利于人類生存環境的良性發展及城市雨水管理與水污染防治等工作上,具有特殊的重要意義。同時透水混凝土系統擁有系列色彩配方,配合設計的創意,針對不同環境和個性要求的裝飾風格進行鋪設施工。這是傳統鋪裝和一般透水磚不能實現的特殊鋪裝材料。
一、透水混凝土的主要特性
透水混凝土在美國從上世紀七、八十年代就開始研究和應用,不少國家都在大量推廣,如德國預期要在短期內將90%的道路改造成透水混凝土,改變過去破壞城市生態的地面鋪設,使透水混凝土路面取決得廣泛的社會效益。透水混凝土應用如此之快,取決于透水混凝土一些優異的特性。
1.1 高透水性。透水混凝土施工成型后,擁有15%-25%的孔隙,能夠使透水速度達到31-52升/米/小時,遠遠高于最有效的降雨在最優秀的排水配置下的排出速率。
1.2 高承載力。通過相關資料以及經國家檢測機關鑒定結果,透水混凝土的承載力完全能夠達到C20-C25混凝土的承載標準,高于一般透水磚的承載力。
1.3良好的裝飾效果。透水混凝土擁有色彩優化配比方案,能夠配合設計師獨特創意,實現不同環境和個性所要求的裝飾風格。這是一般鋪裝材料很難實現的。
1.4 易維護性。透水混凝土施工完畢并經過一定時間養護成型正常使用后,其日常維護也非常容易。在日常維護中,不需要擔心孔隙堵塞問題,透水混凝土特有的透水性鋪裝系統使其只需通過高壓水洗的方式就可以輕而易舉的解決。
1.5 抗凍融性。透水混凝土因它的結構本身存在較大的孔隙,所以該鋪裝比一般混凝土路面擁有更強的抗凍融能力,不會受凍融影響面斷裂。
1.6 耐用性。透水混凝土的耐用耐磨性能優于瀝清,接近于普通的瀝青混凝土路面,避免了一般透水磚存在的使用年限短,不經濟等缺點。
1.7 高散熱性。材料的密度本身較低(15-25%的空隙)降低了熱儲存的能力,獨特的孔隙結構使得較低的地下溫度傳入地面從而降低整個鋪裝地面的溫度,這些特點使透水鋪裝系統在吸熱和儲熱功能方面接近于自然植被所覆的地面。
二、透水混凝土施工工藝
2.1 路基素土夯實。按設計要求確定標高和路面坡度,挖掘路基土至適當深度,清理地基土中雜物并分層夯實至設計壓實度。在軟土地基、鹽堿地、淤泥質土壤、渣土、滲透性極差的粘性土質情況下,需考慮更換土壤。
2.2 透水混凝土攪拌。透水混凝土拌合物中水泥漿的稠度較大,且數量較少,為了使水泥漿能夠保證均勻的包裹在骨料上,宜采用強制式攪拌機,攪拌時間為4-6min,拌合中必須準確掌握配合比、投料順序,同時嚴格控制加水量;在鋪筑之前,路基必須先用水濕潤,原因是透水性混凝土中的攪拌水量有限,如果路基材料在吸收其中部分拌合水,就會加速水泥的凝結,減少用于路面澆注、振搗、壓實和接縫的時間,并且快速失水會減弱骨料間的黏接強度。
2.3 鋪設準備。在鋪設前首先要確定標高,兩側有路沿石且最終標高與其平齊的可利用現有路沿石作為攤鋪輥的滑軌,這時首先需要用塑料薄膜進行保護,路面寬度大于6米的還應在其中一側粘貼伸縮條;若現場條件不允許用路沿石作滑軌(路沿石高度比路面高、施工方向與路沿石延長方向垂直、場地寬度大于攤鋪輥有效長度等),這時應沿攤鋪垂直方向鋪設鋼軌。
2.4 輥壓。導軌鋪設完畢后,先人工初步攤鋪新鮮的透水混凝土料,使其高度約高于設定高度20~30mm;然后將“反沖擠壓透水混凝土攤鋪機”架設到軌道上,啟動液壓動力站,調節攤鋪機轉動速度和方向,按一定速度拉動攤鋪輥兩到三遍,滾壓過程中應隨時注意補料,使鋼輥轉動時始終牌濕料富余狀態并隨時清理壓輥。
2.5 收邊。經“反沖擠壓透水混凝土攤鋪機”攤鋪的透水混凝土鋪面已確保了面層骨料的一致性、必要的密實度及骨料之間良好的粘結,但在結合處會有一定的富余濕料,這時需要隨時進行清理并用手動壓輥進行碾壓,必要時用抹子抹平。
2.6 養護。透水性混凝土由于存在著大量的孔隙,易失水,干燥很快,所以養護非常重要,尤其是早期養護,要注意避免混凝土中水分大量蒸發,通常透水性混凝土拆模時間比普通混凝土短,如此其側面和邊緣就會暴露于空氣中,應用塑料薄膜及時覆蓋路面,以保證濕度和水泥充分水化。
2.7 分割縫
透水混凝土采取與普通混凝土相同的分割縫法對路面進行分割,但縫間距可比普通混凝土稍大,一般可為6米,結構沉降縫采取施工預留法,伸縮縫采用切割法,施工縫和伸縮縫應彩彈性材料填充。
三、透水混凝土在淮安市政設施中的應用實例
鑒于上述透水混凝土的優良特性,淮安市引進并應用了這種新型材料。有淮安市市政設施養護處施工的淮海南路人行道改造工程中,大量使用了這種材料。應用彩色透水混凝土,即使淮安處在雨季中時,也能充分保持人行道路面的干燥及抗滑系數,大大方面的市民的出行;同時透水混凝土的顏色多樣性也給淮安的市容增加了更多的色彩
在淮安,透水混凝土也被應用于機動車道的公交停靠站中。具體施工方法為:在已經施工完畢的瀝青混凝土面層上,加鋪一層5mm厚的彩色透水混凝土,既增加了公交車的抗滑性能,又自然區分了公交車停靠站與其他車道的區分。
四、結語
透水性混凝土作為一種新的環保型、生態型的道路材料,已日益受到人們的關注。現代城市的地表多被鋼筋混凝土的房屋建
筑和不透水的路面所覆蓋。與自然的土壤相比,普通的混凝土路面缺乏呼吸性、吸收熱量和滲透雨水的能力,隨之帶來一系列的環境問題。混凝土一直被認為是破壞自然的元兇,但是只要使連續孔隙得以形成,就能創造其與自然環境的銜接點,極大的改變過去的形象。因此,透水性混凝土對于恢復不斷遭受破壞的地球環境是一種創造性的材料,將對人類的可持續發展做出貢獻。
篇4
關鍵詞:透水性混凝土;孔隙率;護坡板;施工工藝
中圖分類號: TU528 文獻標識碼: A
近年來,國家的建設速度大幅增加,道路交通、礦山開采、大壩水庫、河流運輸的開發建設,帶來了大量的坡面,隨之而來的問題就是水土流失和地質災害隱患。因此,加強對邊坡災害防治是一個長期、緊迫的維護生態安全的重要任務。
一.誘發滑坡的主要原因
造成山體滑坡的因素有多,降雨是其中最重要的誘發因素,在雨季或大的降雨之后,常常會發生邊坡破壞,降雨對邊坡的穩定性的影響是通過地表水轉化為地下水,通過地下水和巖土體的共同作用影響邊坡穩定.
作為護坡材料,可以具有一定的透水能力來避免坡體表面徑流的產生,同時也需避免滲水太多造成坡體土的飽和,反而造成滑坡。本試驗研究的透水性混凝土具備一定的強度、滲透系數可以根據坡體土質的特征來改變,將其制備稱透水性混凝土護坡板具有一定的應用前景,透水性混凝土護坡板一方面能滿足一定的強度要求,而且對于護坡土質、雨水控制方面有一定的作用,降雨時可以防止雨水沖刷,緩沖雨水入滲速度,避免了土體流失和短時間內達到飽和,對坡體土質起到保護作用,另一方面,透水性混凝土護坡板的多孔隙,能夠有效地鋪筑于土質邊坡上,提高護坡板與土體的結合程度,對于護坡板和土體間由于剛度差異產生的剝離有很好的緩解作用。
二.透水性混凝土定義
目前,對透水性混凝土的定義有多種說法,美國混凝土協會在2002年將此種混凝土描述成“一種由水泥結合而成的開放級配混凝土”;日本混凝土協會在2004年對透水性混凝土的描述為“擁有連續孔隙率約20%的混凝土”;我國建筑科學研究院對它的描述是“由水泥、粗集料和水拌合而成的無砂混凝土” [1],結合前人研究,筆者將透水性混凝土定義為:一種多孔混凝土、無砂混凝土,通過不同的材料、制作工藝制成的,具有特殊結構和表面特征,有一定的強度,且有透水性的一種生態混凝土。
三.透水性混凝土護坡板的制備
(一)厚度設計
透水性混凝土護坡板的厚度設計可以參考《堤防工程設計規范》(GB50286-98)附錄D中的公式(D3.3)計算,計算公式如式。
該公式考慮了水文、風向等條件,設計相對比較保守,而公路護坡同堤防工程不一樣,對于透水性混凝土護坡板,厚度影響雨水入滲路徑和時間,厚度越大,雨水滲透的時間越長,越能緩沖對坡體的沖刷,但是另一方面隨著厚度的增加,透水性混凝土的自重增加,增加了對坡體的負荷,加上雨水的動力效應,反而對坡體穩定不利,容易造成滑坡。本研究在參考堤防規范規定的護坡厚度同時,考慮透水性混凝土護坡板的自身特點及施工荷載,擬確定透水性混凝土護坡板的厚度60mm。
(二)形狀設計
透水混凝土護坡板的形狀應遵循以下原則:
1.避免鋪筑時產生通縫,保證鋪裝完成后的整體性
2.形狀均勻、力學性能好
筆者分析研究了以下幾種形狀的優劣(如圖1)
圖1各種形狀鋪裝簡圖
由圖1的鋪裝簡圖可以看出,正方形、長方形、梯形、L形、三角形無論是采取平砌、豎砌、斜砌還是交錯砌,都必定會在橫向或者豎向方向上產生通縫,這樣容易造成護坡板在坡體上分層自身解體,對坡體整體性及穩定性不利。
從形狀本身角度來講,十字形、T形、H形雖然不會產生通縫、但是90度的彎折對于材料的抗剪性能不利,在荷載的作用下,容易造成剪應力集中而產生剪切破壞,這對于護坡板單體本身的整體剛度也是不利的;H型、方形斜砌、六邊形從形狀上來講能夠很好的咬合,且在鋪裝過程和使用過程中,不會因為單個板塊的破損或者破壞而影響整個護坡,如圖2(圖示陰影部分為破損、破壞板塊)。因此,筆者綜合以上分析,認為透水性混凝土護坡板的形狀選取以正六邊形為最優。
圖2塊體損壞示意圖
(三)配合比選取
考慮公路邊坡土質問題,主要以目標孔隙率作為配合比設計的重要指標。強度與透水系數呈反比關系,透水性混凝土護坡板的強度要求雖然不高,但是必須要能滿足施工期間基本荷載、竣工后使用過程中的基本荷載或維護荷載,從獲得透水性混凝土抗壓強度值可知,目標透水系數根據邊坡土體的透水系數來確定,透水性混凝土護坡板的透水系數一方面不能超過土體的透水系數,另一方面必須滿足當地降水時最大降水量的排解,避免雨水匯集產生徑流。
(四)透水性混凝土護坡板厚度、寬度計算確定
由于透水性混凝土護坡板不含鋼筋,且強度比普通混凝土要低,如何根據試驗測得的透水性混凝土試塊抗壓強度來推算透水性混凝土護坡板的厚度以及邊長是研究的重點。為了確定合理的尺寸,給實際應用一定的參考建議,本研究做了如下的假定:
1.六邊形板按面積相等用正四邊形近似代替計算,其形心重合。
2.透水性混凝土護坡板極限承載力按試驗獲得的數據14.8MPa,其抗拉強度取抗壓強度的1/10,為1.48MPa。
3.此法為近似算法,計算時荷載考慮施工荷載,即施工時人站在透水性混凝土板上不發生破壞,人荷載取800N,按集中荷載布置于跨中,暫不考慮板自身重量。
4.計算時考慮最不利狀態,兩邊鉸支,考慮最大彎矩狀態。
圖形變換及計算簡圖如圖3。
圖3計算簡圖
5.計算過程
當不考慮板自身重量時:
當最大正應力小于其抗拉強度時,可以認為其達到最大承載能力,即tσ45.3mm。
考慮正常施工時的搬運,透水性混凝土護坡板的邊長不宜過大,同時為了方便生產方便,規模化。暫取透水性混凝土護坡板的邊長為200mm,厚度適當增大取60mm,經計算得六邊形透水性混凝土護坡板自重為11.2kg,此重量能夠滿足普通搬運要求。
四.透水性混凝土護坡板施工工藝
透水板的施工工藝基本順序為:施工前期準備工作材料準備鋪筑清理場地
(一)施工前期工作
施工前期準備工作包括:勘察地質條件、邊坡穩定性分析評價、確定削坡施工方案、平整坡體四個部分。
(二)材料準備
透水性混凝土護坡的主要材料為透水性混凝土護坡板,此板可以在工廠定做或者現場制作,預制的透水性混凝土進場施工前必須對其進行外觀檢測,要求透水性混凝土護坡板無邊角破損、無塊體孔隙過大等現象;透水板的形狀、平面尺寸和厚度等均符合要求。
(三)鋪筑
透水性混凝土護坡板在鋪筑前,必須先定好鋪筑起始點和鋪筑高度,次序可以采用自下而上、自坡體始發段到結束段。鋪筑時注意輕裝輕卸,認真仔細,塊與塊之間搭接緊密,一般塊與塊之間的縫寬不超過5mm,鋪筑時注意左右均衡,避免發生斜向的折裂。
五.透水性混凝土護坡板施工特點
1.透水性混凝土護坡板為預制構件鋪筑,施工現場作業無需大型機械的進場,對施工隊伍的專業技術素質要求不高,有基本的混凝土預制件砌筑能力即可。
2.預制構件的現場施工速度快,少量構件出現破損或破壞時及時檢查補齊即可,不會影響其他構件的工作性能。
3.透水性混凝土施工采用簡單鋪筑方式,雨季對透水性混凝土護坡的施工影響較小。
六.結論
從理論上簡單設計了透水性混凝土護坡板的厚度、形狀,且對透水性混凝土護坡板的邊坡穩定進行了分析,簡單介紹了透水性混凝土護坡板的施工工藝,得出以下結論:
1.透水性混凝土護坡板形狀擬確定為正六邊形,建議邊長可取200mm,厚度可取60mm。
2.從坡體滑坡的原因,確定了透水性混凝土護坡坡體穩定性分析應采用透水介質邊坡穩定分析方法。
3.透水性混凝土護坡板施工工藝初步確定為:施工前期準備工作材料準備鋪筑清理場地。
4.透水性混凝土護坡板對施工要求不高,受雨季的影響較小。
由于未進行現場施工試驗,本章給出的透水性混凝土護坡板的形狀和厚度僅供生產和施工參考之用。
篇5
關鍵詞 鐵路工程混凝土透水模板布滲透性
中圖分類號:TU375 文獻標識碼:A 文章編號:
改革開放以來,社會經濟不斷發展,各種技術也在不斷發展當中,鐵路事業的發展也有了突飛猛進,鐵軌的制作哈研究也越來越深入和專業,現在運用的透水模板布對鐵路混凝土性能也有很大的影響,本文就是要簡單的研究一下具體的影響結果。
透水模板在日本應用已有十多年的歷史,并且取得了很好的經濟效益。我國清華大學曾對透水模板的應用技術展開過系統的研究,但實際應用目前尚未見到公開報道。透水模板具有特別設計的排水通道,能夠排出混凝土中多余的水分,因而有利于從各方面改善硬化混凝土的性能。混凝土的表層抗滲透性是決定混凝土耐久性的重要指標,盡管導致混凝土耐久性能降低的因素很多,但都與環境中液體、氣體及有害離子等通過混凝土表層向混凝土內部滲透有關,因此提高混凝土的表層抗滲透性是提高混凝土耐久性的重要技術措施。鐵路混凝土要求很高,因為火車的安全問題是重中之重,所以必須加強鐵路安全,透水模板布對鐵路混凝土性能影響也是必要的研究之一。
透水模板布是一種有效提高混凝土表層性能的技術措施,透水模板布又稱滲透可控混凝土模板襯墊,是一種安裝在混凝土模板內側,以排出混凝土表層多余水分和空氣,并截留混凝土表層顆粒的纖維結合體,透水模板布一般由過濾層和透水層復合而成。國內關于透水模板布的研究和應用較少,但在深圳鹽田港、杭州灣大橋和蘇通大橋等少數大型海港工程中已開始應用透水模板布產品,應用效果良好。鐵路工程條狀結構及露天服役環境決定了其混凝土結構必然要經受外部氣候和所接觸土體和水體的腐蝕作用,但透水模板布還較少應用于鐵路工程中,采用透水模板布施工能使混凝土外觀顯著改善,表面力學性能大幅提高,同時混凝土表層滲透性大幅降低。透水模板布能有效提高混凝土表層性能,進而提高混凝土結構的耐久性。由于這些原因,本文研究了透水模板布對鐵路混凝土性能的影響。
看了上面介紹的透水模板布和混凝土的介紹,截下來看看混凝土的配制問題,配制混凝土時應該使用盡可能低的水灰比。滿足水泥的水化作用所需的水約占水泥用量20%~25%。但在不使用外加劑的情況下,即使配制干硬性混凝土,其水灰比也遠大于0.25。滿足一定的施工和易性要求所需要的水約占膠結材料總量的40%~75%,超過水泥的水化作用所需要的水在混凝土的澆筑工序完成后就成了混凝土中的有害成分:混凝土的離析使骨料與水泥砂漿分離;骨料之間由于缺乏水泥漿的粘結作用而形成薄弱的界面連接;水泥砂漿在硬化過程中的體積收縮在混凝土中留下許多空隙與裂縫;水分的局部積聚形成大量宏觀大孔與毛細孔,,其結果必然導致混凝土強度的下降,混凝土的長期性和耐久性也隨之下降。使用透水模板澆筑混凝土,可以排除混凝土中多余的水分,因而可以提高混凝土的長期性和耐久性。
為了了解透水模板布對鐵路混凝土性能的影響,做了個實驗,其中實驗原料為①水泥 P·O42. 5 水泥; ②粉煤灰Ⅰ級粉煤灰,燒失量 2% ,細度 7% ; ③礦粉 S95礦渣,比表面積 421m2/ kg; ④細骨料 河砂,細度模數 2. 6; ⑤粗骨料 5 ~ 16mm,10 ~ 25mm 兩級配碎石,連續級配; ⑥外加劑 AN4000 聚羧酸系高效減水劑,減水率 27% ; ⑦水是地下水。
接下來是實驗過程,考慮到透水模板布的排水量與混凝土體積有關,且實際工程中多為大體積混凝土,混凝土體積越大,澆筑高度越高,排出水量越多,本文試驗采用大尺寸混凝土試驗墩,尺寸為 2m × 1m × 2m。共澆筑4 個大尺寸混凝土試件,其中兩個采用普通鋼模板刷油施工,另兩個采用透水模板布鋼模板施工。混凝土表面回彈強度參照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJT23—2001 進行。混凝土吸水性通過鉆芯取樣的試件參照《海港工程混凝土結構防腐蝕 技 術 規 范 》JTJ275—2000 附 錄 E. 2. 1 進 行測試。然后測試電通量,鉆芯取樣的試件,保留混凝土表層,參照《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》附錄 A 的規定進行測試。混凝土表面氯離子滲透性能采用 permit 氯離子滲透性測試儀測試。
通過以上實驗,得出了實驗結果,現在分析實驗結果,可以看出,采用涂油鋼模板的試驗墩表面有大量的孔洞存在,具有較多的缺陷。而采用透水模板布的試驗墩表面均勻致密。這是由于透水模板布是由過濾層和排水層組成。過濾層允許水分子和空氣分子通過,但不允許水泥顆粒通過這樣就把富集在其表面的水和空氣排出,一方面減少了因為這部分水和空氣形成孔洞的可能; 另一方面,滲出的水同時帶動水泥顆粒向混凝土表面運動,這樣澆筑的混凝土表面均勻密實,幾乎看不到孔洞。
由實驗可知,對于涂油鋼模板施工的試驗墩,其3d 和 28d 抗壓強度與同條件養護試件相當,28d 抗壓強度達到 C35 強度等級要求。采用透水模板布施工的試驗墩 3d 和 28d 抗壓強度均大大高于涂油鋼模板施工的試驗墩,3d 和 28d 抗壓強度比涂油鋼模板施工試驗墩抗壓強度分別高出 76% 和 60% 。這是由于透水模板布能夠將混凝土表面多余的水排出,降低混凝土表面水灰比,從而使混凝土表面抗壓強度明顯提高。采用涂油鋼模板澆筑的試驗墩吸水量顯著高于采用透水模板布澆筑的試驗墩,后者 24h 吸水量僅為前者吸水量的 1 /2 左右。由此可以看出,采用透水模板布可明顯增加混凝土表面的密實度,提高表面混凝土的抗滲性。采用涂油鋼模板澆筑的試驗墩吸水量顯著高于采用透水模板布澆筑的試驗墩,后者 24h 吸水量僅為前者吸水量的 1 /2 左右。由此可以看出,采用透水模板布可明顯增加混凝土表面的密實度,提高表面混凝土的抗滲性。
permit 試驗是由北愛爾蘭女王大學的 P. A. M.Basheer 教授等基于穩態電遷移試驗的基本原理改進而成。該方法具有試驗設備簡單便攜、試驗過程時間短、易于操作、試驗數據自動采集的優點。試驗設備已投入商業生產,是一種比較成熟的能夠現場測定混凝土保護層氯離子滲透性的試驗方法,試驗結果與穩態電遷移試驗結果具有很好的相關性。
通過計算可知,采用涂油鋼模板澆筑混凝土的氯離子擴散系數為 2. 09 × 10-12m2/ s; 而采用透水模板布澆筑混凝土的氯離子擴散系數僅為 0. 38 × 10-12m2/ s。采用透水模板布可大大降低混凝土表面的滲透性。
在實驗中鉆芯取樣試件,保留試驗墩表層混凝土,測試其電通量,采用涂油鋼模板 施 工混凝土電通量1 731C,而采用透水模板布施工的混凝土電通量僅為 303C,大大低于采用透水模板布襯里施工的混凝土,表明采用透水模板布施工能提高混凝土密實性,進而提高混凝土耐久性。
結語:采用透水模板布施工能有效改善混凝土外觀質量,消除孔洞等表面缺陷。透水模板布能夠將混凝土表面多余的水分排出,降低混凝土表面水灰比,從而使混凝土表面的強度顯著提高。 吸水率、permit 測試、電通量等測試結果表明,使用透水模板布施工的混凝土表面滲透性大大降低,能夠有效提高混凝土耐久性。透水性模板的使用頻率的增加,混凝土表面的強度,壓縮強度和抗滲透性的外觀的質量有不同程度的減少。采用透水模板施工工藝作為一種混凝土有效減縮措施,對鐵路混凝土性能也有所影響。
【參考文獻】
[1] 浙江省交通工程建設集團有限公司. JT/T736—2009 混凝土工程用透水模板布[S]. 北京: 人民交通出版社,2009.
篇6
中圖分類號:TU535文獻標識碼: A
一、前言
在城市建設中,大多數的城市道路、停車場、廣場等一些公共場所的路面多采用密級配瀝青路面或者水泥混凝土路面,雖然這種材料鋪裝簡單、成本低廉,但對城市的生態環境和人居環境的負面影響日漸突出。一方面這種不透水鋪裝使大部分降雨通過城市的排水系統排走,大大減小滲入地下的雨水,嚴重影響其有效利用;另一方面大降雨使得地面徑流量急劇增高,既降低了車輛行駛的舒適性和安全性,又加重了城市排水系統的負擔。透水性瀝青路面憑借其良好的透水性,成為解決洪峰流量增大,城市水資源匱乏,城市排水系統在大雨期間癱瘓等問題的有效手段。
但由于環境、氣候條件、結構、交通量、超限車輛等因素的影響,透水性瀝青路面也不可避免地出現了各類病害,降低了其使用壽命,給路面的養護管理帶來了較大的難度。隨著透水性瀝青路面的推廣,如何采取經濟、高效、合理的養護手段來減少各類病害的發生,恢復透水性瀝青路面的結構功能,延長使用壽命是擺在技術人員面前的一大課題。
二、工程概況
慶春路地處杭州市中心繁華地帶, 全長約4km ,紅線寬40 m,是杭州市傳統的商業服務街,也是聯系西湖景區與城市東部的主要通道。無論從商業功能還是交通功能上講,慶春路都是杭州市中心區十分重要的東西向城市主干道。市委、市政府為緩解杭城交通“兩難”進一步改善城市環境、提升城市品位,提出“一縱三橫”四條道路綜合整治的目標及要求,為提高雨天行車的安全性,降低交通噪音、防止路面積水、改善道路環境,在慶春路整治中采用透水性瀝青混凝土面層。
三、透水性瀝青路面透水機理研究
透水性路面是指用較大空隙率的混合料作為路面結構層、允許路表水進入路面或路基的一類瀝青混合料結構的總稱。為了保證路面具有良好的透水性,透水性瀝青混合料一般都采用多孔的開級配結構,空隙率高達15%-20%[5]。這種結構使降雨直接透過路面表面層滲至基層,最終到達土基。可以有效的補充城市的地下水,減少城市污染。
四、透水性瀝青路面存在的問題
1、抗凍性差
在寒冷地區,道路必須考慮其抗凍能力,透水性瀝青路面也不例外。目前針對透水性瀝青路面的抗凍性有兩種觀點:一種認為透水性瀝青路面由于其大空隙而易發生凍融破壞,透水性瀝青混合料也易凍融,并且持續的時間也比較長。另一種認為由于透水性瀝青路面內部含有大量的連通空隙,而使凍結產生的凍脹力得到釋放,緩解凍結產生的破壞。無論哪一種情況,由于透水性瀝青路面內部存有大量的水,在寒冷地區都會因凍脹而發生病害。因此,為適應寒冷地區,透水性瀝青路面需要采取相應的措施來減緩凍融破壞。
2、滲透性衰減
一般來說,透水性瀝青路面的滲透性能在2-3年后會發生明顯衰減,在使用5-6年后,其滲透性能大概會下降50%,有研究表明:新建透水性瀝青路面的透水時間是25-75s,在使用3年后,其透水時間為80-100s,使用9年后透水時間為160-400s。透水性瀝青路面的滲透能力衰減是不可避免的,因此,應該采取相應的措施來改善透水性瀝青路面的滲透性能,延長其功能壽命。
3、地下水污染
透水性瀝青路面通過各結構層的吸附、過濾和生物降解作用,能有效的減少可溶性污染物,緩解地下水污染。研究表明,透水性瀝青路面可消除85-95%的懸浮沉積物、65-85%的含磷化合物,80-85%的含氮化合物、30%的硝酸鹽以及98%的金屬化合物。其中,對硝酸鹽的消除效果很差,比較容易污染地下水。因此,在不影響滲水性能的基礎上改善地下水污染成為以后研究滲水性能瀝青路面的重點。
五、施工工藝
1、施工步驟:
(1)下面層準備
在攤鋪柔性基層前,對水穩碎石基層的高程、寬度、橫坡度、壓實度等指標進行全面的檢測,檢測不合格者必須采取適當措施進行補救,使其達到規定要求;攤鋪前用風力滅火器吹除封層表面浮塵,局部有土塊污染處,用鋼絲刷刷后再吹干凈。下面層各項技術指標滿足規范要求。 (2)機械準備
攤鋪柔性基層前必須認真檢查拌和、攤鋪和碾壓設備確保其完好狀態,以免由于機械故障造成中途停機,影響工程質量。加強攤鋪現場與拌和場之間的聯系,以應對緊急情況。
(3)施工放樣
本工程采用基準鋼絲法進行調平,為了避免由于基準鋼絲繩的垂度影響上基層攤鋪的平整度及高程,其定位樁縱向間距設為10m,并用緊線器拉緊,鋼絲拉力應不小于800N,同時做好明顯標記,防止現場工作人員擾動鋼絲繩,以免造成攤鋪面的波動。掛線高程=底層設計高程+松鋪系數*壓實厚度+10cm。在每側距邊緣線40-50cm處打入鋼釬,作為定位樁。鋼釬要牢固,位置要準確。定位樁縱向間距10m(曲線段上為5m)。定位樁上掛Ф4.0mm高強度鋼絞線,其張緊長度控制在200m左右。半幅中間位置擺放鋁合金以引導攤鋪,并且在攤鋪前及時進行高程、橫坡度等指標的檢查,發現問題及時處理。
(4)混合料拌和
瀝青混合料采用瑪蓮尼4000型拌和站進行拌和。
瀝青加熱160℃~170℃,礦料溫度比瀝青溫度高10-20℃,瀝青混合料出場溫度170℃~185℃,廢料溫度為195℃,拌和場卸料口下專人測量混合料的出場溫度,當溫度過高,影響瀝青與集料的粘結力時,混合料不得使用。間接式拌和機每鍋拌和時間宜為45~50S(其干拌時間不得少于10S),拌出的混合料應均勻一致,所有礦料全部包裹瀝青,無花白、結團或離析現象。
(5)運輸
混合料采用15T以上自卸汽車進行運輸,運輸前車廂應清掃干凈,并適當噴灑隔離劑,不得有余液積聚在車廂底部,防止混合料中的細集料及瀝青與車廂板粘連。卸料時,應當先前后兩頭后中間,以防粗集料發生離析。同時在卸料后注意對粘結細料清除。
連續攤鋪過程中運輸車應距攤鋪機20~30cm處停車,嚴禁撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車應掛空擋,輕踩剎車,靠攤鋪機推動前進。
(6)攤鋪
采用兩臺福格勒攤鋪機聯合攤鋪,攤鋪寬度11.25m,攤鋪時以10-20米間隔成梯隊前進。來料攤鋪溫度控制在165-170℃。
瀝青混合料的松鋪系數采用1.2,攤鋪前做好三塊12cm厚的墊木,攤鋪機就位后將墊木放于熨平板底下,另墊薄墊木以控制好高程,加熱熨平板至100℃時方可進行攤鋪,攤鋪機起步前應將傳感器調整到合適位置,以保證攤鋪混合料高程與設計高程相一致。
攤鋪瀝青混合料應緩慢、均勻、連續攤鋪。攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓。攤鋪速度一般為1-1.5m/min。鋪筑過程中,攤鋪機螺旋布料器應不停地轉動,兩側應保持有不少于送料器高度2/3的混合料,保證在攤鋪機全寬斷面上不發生離析。在攤鋪過程中,每攤鋪3-5米應及時拉線檢測攤鋪面的高程和松鋪厚度,不符時及時調整。攤鋪后的瀝青混合料不應用人工反復修整,人工找補混合料應在現場主管人員指導下進行。每天施工結束時應及時反饋實際用料量和實際攤鋪的平均厚度,不符合要求時應根據攤鋪情況及時調整。
(7)碾壓
瀝青混合料的壓實度采用大噸位少遍數的原則用雙鋼輪進行碾壓。初壓的時候用11T雙鋼輪第一遍前進靜壓,后退振動。第二、三遍用13T雙鋼輪前進后退均為振壓。第四、五遍用17T雙鋼輪前進后退均為振壓;壓實速度宜為1.5-2KM/h。振動過后,用11T雙鋼輪進行趕光,控制速度3-4KM/h。碾壓注意事項: 初壓溫度為150-160℃,壓路機應緊跟攤鋪機,振動壓路機應盡可能減少灑水量,為保證壓實過程中不出現粘輪現象,振動壓路機水箱應加入少量洗衣粉類表面活性劑, 為防止振動振碎粗骨料,采用高頻低幅,相鄰碾壓帶重合20cm左右。 初壓時,壓路機驅動輪朝向攤鋪機,碾壓路線和方向不應該突然改變,而導致混合料產生推移起步,停車應減速緩慢進行。碾壓時應遵循由底向高的順序進行。壓路機倒車時應先停止振動,并在向另一方向運動后再開始振動,避免造成混合料形成鼓包。壓路機由兩端折回的位置應階梯形推進,折回處不應在同一橫斷面上。 壓路機不得在未碾壓成型并冷卻的路段上轉向、掉頭或停車等候。碾壓區域設置標志,以明確分區檢測溫度和碾壓遍數。
(8)橫縫處理
采用平接縫。在施工結束時,在預定的攤鋪段末先灑好沙子,并將熨平板稍稍抬起駛離現場。用人工將端部混合料鏟齊后再碾壓。然后用3m直尺檢查平整度,趁尚未冷透時垂直刨除端部厚度不足的部分,并注意接縫的直順度。
(9)開放交通情況
因大碎石混合料空隙率較大,表面粗糙重車通行下表面易松散,施工完成后要避免車輛駛入,或在盡可能短的時間內鋪筑瀝青面層。
六、透水性瀝青路面的養護措施
在自然環境和行車荷載的影響下,路面保持其使用性能時間長短的能力,即為混合料的耐久性。其性能保持的時間越長,耐久性越好。但是,大空隙路面在使用一段時間以后,由于灰塵等污染物的堵塞,空隙率會降低,同時受空氣、陽光、紫外線的影響,路面易老化,所以,透水瀝青混合料的功能壽命一般都低于使用壽命,透水性瀝青路面需要加強養護以延長其壽命。
對透水性瀝青路面來說,其結構功能主要表現在路面的透水性。根據國內外養護經驗,要延長透水性瀝青路面的透水功能壽命,需要高效規律的養護維修技術,可分為一般性養護和特殊性養護。
1、一般性養護
一般性養護主要應用于透水性瀝青路面的日常養護工作中,及時清理路面表面的雜物以及處理輕度的病害。主要包括以下四個方面:
(1)應盡快清除透水性瀝青路面表面泥漿等沉積物。清除時,應保持路面干燥,并且應該選擇合適的地點處理廢棄的材料、垃圾。
(2)透水性瀝青路面每一年必須至少檢測一次,查看路面是否有裂縫、沉降、剝落、磨損、路基沖刷、侵蝕等狀況,若有,應盡快維修。
(3)透水性瀝青路面冬季養護的重點是防止路面結冰,若結冰,應盡量減小除冰時對路面的損害。不能為了加快融雪的速度而在透水性瀝青路面上灑砂、砂礫等,因為這些緩解抗滑的材料將會堵塞路面空隙,降低透水性能。如使用融雪器具,則應避免在路面行駛過慢而對路面的損害更大。
(4)透水性瀝青路面應該在新修建的幾個月里多次進行檢測,以后也應保證每年都對路面進行定期檢測,查看在大雨過后,路面是否有水洼、積水、空隙堵塞、出水設施堵塞等狀況,若有,應盡快維護。
2、特殊性養護
特殊性養護一般應用于透水性瀝青路面出現較大的問題時而采用的一種處理方法,主要包括以下兩種措施:
(1)透水性瀝青路面每年至少清洗4次,最好在春秋季,建議使用真空吸塵沖刷車或者清洗車以及高壓噴射車周期清洗,如若定期維護,可使其使用壽命延長。 (2)透水性瀝青路面的功能壽命達到要求后,路面仍有可能被一些沉積物堵塞,需要對表面層或基層進行維護修補。路面坑槽和裂縫可使用常規的透水瀝青混合料修補,累計修補面積不超過整個透水面積的10%。若仍不能恢復透水功能,可能需重建。
七、結束語
篇7
關鍵詞:均勻設計;非參數回歸;透水系數;透水性混凝土
Abstract:Combined with water-permeable concrete permeability coefficient test, introduced the uniform design and non-parametric regression in the study of the application of scientific experiments. In this paper, uniform design of the four factors of 10 in test, control factor for the cement, wollastonite, water cement ratio and water reducing agent, the level of each factor of 10 to test the permeability coefficient of the material, using non-parametric Regression analysis of the test results are analyzed, results showed that the permeability coefficient and a negative linear relationship between water-cement ratio, and the set cement ratio is proportional.
Key words:uniform design;non-parametric regression;permeability coefficients;water-permeable concrete
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
在科學試驗研究中,采用正交試驗設計是目前常用的一種試驗設計方法。當試驗中有個因素,每個因素有個水平時,如果進行全面試驗,共有種組合。正交設計[1]是從這些組合中挑選出個試驗,其試驗的次數隨因素水平數的平方而增加,以至于難以進行試驗研究。而均勻設計只考慮試驗點在試驗范圍內均勻分布,以尋求通過最少的試驗來獲得最多的信息,因而其試驗次數比正交設計明顯的減少,使均勻設計特別適合于多因素和多水平的試驗及系統模型完全未知的情況。在試驗數據的分析中通常采用參數回歸的分析方法,但在回歸分析中一般假設回歸關系具有特定的函數形式,但在實際情況下,多因素多水平的試驗其函數形式是未知的,由于函數形式的選擇不當將會造成實際情況與假設的模型出現較大偏差的問題。
基于上述原因,結合透水性混凝土透水系數試驗,引入均勻試驗設計[1]和非參數回歸分析[2]這兩種方法。由于影響透水性混凝土的因素和水平較多,利用均勻設計可極大地降低試驗的次數,它只需要與因素水平數相等次數的次試驗即可達到正交設計的至少做次試驗所能達到的試驗結果。而非參數回歸分析并不事先假設函數形式,而是根據數據的特征尋找特定的函數形式,從而獲得了與試驗數據結果相適應的函數形式。
1試驗設計
均勻設計一般通過均勻設計附表進行試驗設計,每一個均勻設計表有一個代號表示為或,其中“”表示均勻設計,“”表示要做次試驗,“”表示每個因素有個水平,“”表示該表有列。的右上角加“*”和不加“*”代表兩種不同類型的均勻設計表。通常加“*”的均勻設計表有更好的均勻性,應優先選用。
由于影響透水性混凝土透水性能的因素主要有水泥用量、硅灰用量、水灰比及減水劑用量[3],所以本試驗主要考慮以上4個因素,每個因素考慮10個水平,如采用正交試驗設計則需要做次試驗,其試驗數量將難以完成。本試驗的均勻設計附表選用[1]進行設計,見表1;根據的附表選用了第1、3、4、5列進行試驗,見表2;試驗設計見表3。
表1 設定的因素和水平
表2 試驗組配表
表3 試驗設計
3試驗過程
透水系數是反映透水性混凝土透水效果的一個重要的定量參數(單位為mm/s),由于國內目前還沒有相應的測量透水性混凝土透水系數的標準和檢測儀器,所以本試驗透水系數的測定采用自行設計的透水儀,見圖1、2,并參考了日本混凝土工學協會推薦的大孔混凝土透水性試驗方法并根據達西定律測量透水性混凝土的透水系數[4]。
自行設計的透水儀分上下兩層,外套筒的直徑為250mm,在上下兩層之間的面開了一個直徑為150mm的透水孔,其中為溢水孔、為出水孔、為排氣孔。在測量前首先將混凝土試件兩個相對非成型側面以外的其他四個面用石蠟封住,只測量混凝土試件的上下兩個透水面,之后將試件透水的一面放于A面開孔的上方,試件四周與A面的接縫用玻璃膠封住,以避免水從接縫處流入下層,影響透水系數的測定。
試驗時水首先從外套筒的上方注入,當水的高度超過試件的高度時,水通過試件進入到下層,之后從出水孔流出,在持續加水的同時,透水儀上層的水通過溢水孔流出。當加入的水量與溢水孔流出的水量達到平衡時,測量孔流出的出水量,同時記下出水的時間,然后通過公式(1)計算出透水系數[4]。設置排氣孔的目的主要是防止下層水面超過出水孔后,下層與大氣產生的氣壓差而影響上部水的滲透速度,對透水系數產生影響。
(1)
——透水性混凝土的透水系數(mm/s)
——時段內的出水孔出水量
——試件高度(mm)
——試件的橫截面面積(mm2)
——水頭差(mm)
——測量時間(s)
4試驗數據分析
根據表2試驗組配表每組制作了三個試塊,養護28天后測試其透水系數,其性能指標見表4。
篇8
(1)在實踐過程中,我們可以得知溫度變化的裂縫因素非常多,混凝土的自身硬化過程,水泥和水都會產生化學反應,這就出現了一系列的水化熱,導致混凝土溫度的上升,在這個過程中,如果我們不能進行熱量的積極控制,內外溫差就會過大,就會產生溫度應力的因素,這就導致結構的內外受壓情況。在混凝土的硬化階段,會導致其抗拉強度的降低,如果內外溫差的拉應力比混凝土的早期抗拉力要大,混凝土也會出現裂縫。為了進行該種裂縫情況的控制,需要進行低熱水泥等的應用,也可以進行水泥用量的控制,保證水灰比的降低,保證混凝土的水灰比的控制。這也需要進行骨料級配的改善,進行粉煤灰等的摻加,保證進行高效減少水劑的應用,水泥用量的減少,保證水化熱的降低。從而保證混凝土的攪拌工藝的改善,保證混凝土的澆筑溫度的控制。在混凝土應用過程中,需要進行一定作用的外加劑的應用,進行混凝土拌和物的流動性的改善,保證其良好的保水性,其水熱化的降低。這就需要進行施工步驟、優化,進行分層環節、分塊澆筑環節的協調,從而保證結構的良好散熱性,進行其約束力的控制。為了實現這個目的,我們需要進行大體積混凝土的冷卻管道的優化,進行混凝土內部溫差的控制,實現混凝土溫度的優化,這就需要進行冷卻保護措施的優化,實現混凝土養護方案的優化,提升混凝土澆筑的整體質量。
(2)針對那些混凝土收縮引起的裂縫,可以得知,混凝土在空氣中會出現變硬情況,因此就出現了體積縮小情況,并且導致其變形的出現,在這個過程中,受到約束力的作用,其裂縫會產生。在那些較高的配筋率構件中,鋼筋的混凝土約束力是非常強的,這就導致混凝土收縮性的限制性,在鋼筋的限制情況下,拉應力會產生,這就可能導致構件的局部裂縫情況。為了進行該種裂縫的防治,需要針對裂縫的產生部位進行分析,可以進行水泥砂漿的應用,進行裂縫部位表面的粘補工作,保證涂抹及其嵌補環節的應用,這種技術比較適合與進行表面裂縫的修補,從而進行收縮縫的合理設置,進行水泥土性能的改善,保證其水灰比的降低,進行水泥用量的控制。如果配筋率太高,需要進行鋼筋收縮裂縫的均勻性控制工作,避免出現一系列的大裂縫,這就需要進行混凝土的養護工作優化。保證混凝土保溫覆蓋時間的控制,做好相關的養護應用工作。
(3)針對混凝土塑性坍落的裂縫情況,可以得知混凝土出現塑性坍落情況,會導致其澆筑后的幾小時內的浮動情況,受到鋼筋骨架及其模板的約束影響,就會出現這種裂縫情況。為了進行該裂縫的預防工作,需要進行集料的配級優化,進行混凝土的配合比的優化設計,進行水灰比的控制,進行減水劑的適當添加。在施工過程中,避免混凝過程中的過振情況,避免混凝土泌水情況的出現,避免模板的沉陷情況,針對這種類型的裂縫,我們需要進行混凝土的終凝控制工作,保證裂縫的良好閉合。
(4)針對堿骨料反應裂縫,可以得知混凝土孔隙內部的堿性溶液及其活性骨科的化學情況原因。針對這種裂縫情況,我們首先需要分析結構件的耐久性情況,進行化反應速度的分析,進行優質骨科及其低含堿量水泥的選擇,保證混凝土密實度的提升。保證相關技術的應用。在實際應用過程中,需要進行水泥基滲透結晶防水材料的分析,也就是我們平常所說的水泥、硅砂等多種原料的結合材料。這種材料是進行水泥混凝的化學特性的應用,進行水的載體應用,進行滲透作用的應用,保證混凝土微孔及其毛細管的傳輸應用,再進行水化作用的產生,進行混凝土及其不溶性結晶的結合,從而保證混凝土的致密性,保證其有效的防水,這種技術能夠進行有效的防潮,也能夠進行鋼筋的保護,保證混凝土結構強度的提升,具備良好的應用效益。
(5)隨著時代的發展,新型灌漿材料不斷得到應用,其進行了聚氨酯及其環氧樹脂的應用,這是一系列的新型化學灌漿材料,其自身具備良好的效益型,可以進行凝結時間的調節,進行漿材粘度的控制,其具備較高的強度等,其性能優秀,適用性強,能夠提升水下灌漿的應用效益,這種灌漿材料是多功能、綜合性的材料。混凝土裂縫注漿技術也是一種實用性比較高的技術,比較適合于進行混凝土的建筑物裂縫的修補,是一種應用廣泛的第三種材料。在其應用過程中,需要做好人工控制環節,進行樹脂漿液的裂縫注入,這種修補方法也存在一定的弊端。在這個過程中,也可以進行壁可注漿技術的應用,其需要進行橡膠管的應用,進行彈性收縮壓力的借用,從而保證注漿的完成,其需要進行灌漿壓力的均勻性的應用,保證混凝土的氣阻情況的控制,保證灌漿質量的提升。該技術的應用過程中,需要進行人工性的操作,進行漿液的注射管的壓入。
(6)鋼板及碳纖維補強技術也是一種高應用率的技術,其需要進行高強度的連續碳纖維的應用,保證復合材料片材的應用,進行片材的結構外表面或者裂縫部位的修補,保證其有效的規劃,實現固化后其與原材料的有效統一應用,保證碳纖維及其原結構的有效受力,滿足了結構的補強及其加固需要。在水泥建筑物混凝土結構優化過程中,進行裂縫的預防是必要的,裂縫是一種常見的工程施工問題,通過對水利工程問題的解決,會進行水利建筑物的抗滲能力的控制,從而優化水利建筑物的使用功能,更好的進行鋼筋銹蝕情況的控制,提升混凝土的碳化效益,進行材料的耐久性的控制,提升水利建筑物的整體承載能力。
2結束語
篇9
論文摘要:本文詳細論述了水利工程中混凝土裂縫滲透的類型、裂縫的成因并簡要的講敘了如何進行預防混凝土的裂縫;最后提出了幾種新型材料及新技術來預防裂縫的產生。
1 前言
隨著我國社會經濟水平的不斷提高,水利水電工程建設在規模上、數量上都達到了建國以來的最高水平;由于混凝土本身為透水介質,因而在水利工程中發生滲漏的情況是不可避免的。由于滲漏的作用,使得有壓水滲入混凝土結構內部,這種現象不僅會降低水工建筑物的抗滲能力,而且會引起鋼筋的銹蝕,影響水工建筑物的承載能力,危及水工建筑物的結構的穩定性。所以分析裂縫的成因,探討防治措施,對水利工程建筑物的應用有著極其重要的意義。本文詳細進行了裂縫滲透產生的原因,并根據實踐經驗提出在施工中的預防措施及新工藝新技術。
2 混凝土滲透裂縫類型
混凝土是多相復合脆性材料,當混凝土的拉應力大于其抗拉強度,或拉伸變形大于其極限變形時,混凝土就會產生裂縫。
按位置不同,裂縫可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。
按其開度變化可分為死縫、活縫、增長縫。
按其產生原因可分為沉陷縫、干縮縫、溫度縫、應力縫和施工縫。
3 裂縫成縫原因及預防措施
3.1 溫度變化引起的裂縫
裂縫的成因:由于混凝土在硬化過程中,水泥和水起化學反應,產生大量的水化熱引起混凝土的溫度上升,如果熱量不能很快散失,內部和外部溫差過大,就將產生溫度應力,使結構內部受壓,外部受拉。混凝土在硬化初期,只有很低的抗拉強度,如果由內外溫度差引起的拉應力超過混凝土早期抗拉強度時,混凝土就要產生裂縫。
防止這類裂縫產生的措施:盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥、粉煤灰水泥;減少水泥用量,將水泥用量2盡量控制在450kg/m以下;降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.60以下;改善骨科級配,摻加粉煤灰或高效減少水劑等來減少水泥用量,降低水化熱;改善混凝土的攪拌工藝,采用“二次風冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度;在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌和物的流動性、保水性,降低水熱化,推遲熱峰出現的時間;合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束;在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通過冷水或冷氣冷卻,減小混凝土的內部溫差;加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻保護措施;加強混凝土養護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表現緩慢冷卻,在寒冷季節,混凝土兩面必須采取保溫措施,以防寒潮襲擊。
3.2 混凝土收縮引起的裂縫
裂縫的成因:混凝土在空氣中結硬時,體積要縮小,產生收變形,當受到約束時,就可能導致裂縫的產生;在筋率較高的構件中,由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用強,混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產生拉應力,引構件局部裂縫;新老混凝土界面容易產生收縮裂縫。
防止這類裂縫產生的措施:在裂縫產生的部位,用水泥砂漿,環氧樹脂對裂縫部位表面進行粘補、涂抹和嵌補等。這種方法一般適用于表面裂縫,合理設置收縮縫;改善水泥土性能,降低水灰比,減少水泥用量;配筋率宜過高,設置構造鋼筋收縮裂縫健分布均勻,避免發生集的大裂縫;加強混凝土的時期養護,并適應當延長混凝保溫覆蓋時間,并涂刷養護劑養護。
3.3 混凝土塑性坍落引起的裂縫
裂縫的成因:混凝土塑性坍落發生在混凝土澆筑后的頭幾個時內,這時混凝土還處于塑性狀態,如果混凝土出現滲水現象,在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向浮動的傾向。這種移動當受到鋼筋骨架或者模板約束時,上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。
防止這類裂縫產生的措施:要仔細選擇集料的配級,做好混凝土的配合比設計特別是要控制水灰比,采用適量的減水劑;施工時混凝既不能漏振也不能過振,避免混凝土泌水現象的發生,防模板沉陷;如果發生這類裂縫,可在混凝土終凝以前重抹面壓光,使裂縫閉合。
3.4 堿-骨科化學反應引起的裂縫
裂縫的成因:堿-骨科反應是指混凝土孔隙中水的堿性溶液與活性骨科化學反應,生成硅酸凝膠,堿硅膠溫水后可產生膨脹,使混凝土脹裂,開時在混凝土表面形成不規則的細小裂縫,然后由表及里地展,裂縫中充滿了白色深沉。
防止這類裂縫產生的措施:堿-骨科化反應對結構件的耐久性影響極大,為了控制堿-骨科的化反應速度應選擇優質骨科和低含堿量水泥,并提高混凝土密實度和采用較低的水灰比。
4 混凝土裂縫的處理材料和技術
4.1 水泥基滲透結晶型防水材料
水泥基滲透結晶防水材料是水泥、硅砂和多種特殊的活性化學物質組成的灰色粉末狀無機材料。這種材料的作用機理是特有的活性化學物質利用水泥混凝上本身固有的化學特性和多孔性,以水為載體,借助于滲透作用,在混凝上微孔及毛細管中傳輸,再次發生水化作用,形成不溶性的結晶并與混凝上結合成為整體。由于結晶體填塞廠微扎及毛細管道,從而使混凝土致密,達到永久性防水,防潮和保護鋼筋、增強混凝上結構強度的效果。這一材料已在水工混凝土建筑物防滲修補中逐漸得到應用,均取得良好效果。
4.2 新型灌漿材料
利用環氧樹脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網絡結構的新型化學灌漿材料。該材料綜合廠環氧樹脂漿材和聚氨酯漿材的性能優點,漿材黏度低,凝結時間可調、強度高。水下混凝土灌漿試塊的黏接抗拉強度可達1.05NPa,是一種性能優良,適用性強、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料。
4.3 混凝土裂縫注漿技術
自從壞氧樹脂類高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修補工程后,至今它已經成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應用。以往傳統方法是靠人工控制將樹脂漿液注入裂縫內。當環氧漿液黏度大,裂縫寬度較小時,這種修補方法并不一定十分成功。由日本引入一種“壁可”注漿技術,則是通過橡膠管的彈性收縮壓力自動完成注漿,緩慢均勻地灌漿壓力可將縫隙中的空氣壓人混凝土毛細管中,并通過混凝上的自然呼吸作用排出,有效地避免了氣阻現象,從而保證了灌漿質量。在無人看管的情況下,注漿管靠內部壓力可以持續很長時間自動注漿,需要人工操作的只是用泵將漿液壓入到注射管內。
4.4 鋼板及碳纖維補強加固新技術
碳纖維補強加固技術是利用高強度或高彈性模量的連續碳纖維,單向排列成束,用壞氧樹脂浸漬形成碳纖維增強復合材料片材,將片材用專用環氧樹脂膠黏貼在結構外表面受拉或有裂縫部位,固化后與原結構形成一整體,碳纖維即可與原結構共同受力。由于碳纖維分擔了部分荷載,就降低了鋼筋混凝土結構的應力,從而使結構得到補強加固。
5 結語
裂縫是水利建筑物混凝土結構中普遍存在的一種現象;它的出現不僅會降低水利建筑物的抗滲能力,影響水利建物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,低材料的耐久性,影響水利建筑物的承載能力。所以,必對混凝土裂縫進行調查研究,在工程中采取有效的預防措施來預防,以證水利工程建筑物的構件的安全、穩定。
參考文獻
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篇10
關鍵詞: 碼頭;混凝土裂縫;控制;修復
中圖分類號:TU37 文獻標識碼: A
引言:水工碼頭混凝土裂縫控制與修復之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討,在施工中應切實重視起來,混凝土一旦形成裂縫將會加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕,并產生惡性循環,嚴重破壞混凝土結構的安全性,所以裂縫控制更為重要。混凝土裂縫是長期困擾著我們工程人員的頭痛問題。所以我們應該盡量采取一些措施避免混凝土裂縫的產生。
1.混凝土裂縫修補原理的基本要點
1.1重力滲入法 低粘度的液態樹脂可用來密封路面、橋面的不小于0.1的裂縫。將樹脂涂刷到表面上,或者在水平表面上沿裂縫構筑臨時的圍堤,使樹脂溢于裂縫表面。
1.2 真空滲入法 更適合封閉多重無規則表面裂縫。先將裂縫表面密封,抽去真空,使裂縫中和孔隙中的空氣全部排除。再在大氣壓力下用純環氧樹脂漿料注入裂縫表面中。
1.3釘合法 當必須恢復主裂縫斷面的抗拉強度時,使用釘合法比較適宜。特別比較適宜在不會損壞周圍結構的場合下用來鎖閉活動裂縫。用相對薄而長的金屬“縫合U型釘”跨過裂縫嵌入事先開好的槽溝中,用無收縮砂漿或者環氧樹脂基粘合劑來固定。
1.4表面封閉法 這是最簡單和最普通的裂縫修補方法。用于修補對結構影響不大的靜止裂縫,通過密封裂縫來防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入。
1.5粘貼法 當運動不止作用于一個平面時,或者過度的運動已超過一個普通尺寸的凹槽所允許的范圍時,或者不可以切割出槽時可使用這個方法。用柔性的密封帶蓋住裂縫,僅將帶的邊緣部分粘住。
1.6干嵌填法 用手工將低水灰比的砂漿連續嵌入裂縫,形成與原有混凝土結構緊密連接的密實砂漿。先在裂縫表面開槽,大約25寬、25深,清理后涂刷界面劑、連續嵌入低水灰比的砂漿。 11. 迭合面層法 當結構表面存在大量的裂縫,而且采用其它辦法單獨處理各個裂縫過于昂貴時,用這個方法來密閉、覆蓋(不是修復)裂縫非常有效。對于偶然出現大面積網狀裂縫使用該法很有效。
2.混凝土裂縫的原因
2.1大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發,導致混凝土內外溫差較大使混凝土的形變超過極限而引起的裂縫:
2.2混凝土在硬化的過程中由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。
2.3在大厚度的構件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗后數小時會發生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。
2.4當有約束時,混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮因為受到約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂從而產生溫度裂縫。(由于太陽曝曬產生裂縫是工程中最常見的現象)
2.5混凝土加水拌和后,水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起反應,析出的膠狀堿硅膠從周圍介質中吸水膨脹,體積增大到三倍從而使混凝土脹裂產生裂縫。
2.6在炎熱或大風天氣,混凝土表面水分蒸發過快以及混凝土水化熱高等,在混凝土澆筑后數小時仍處于塑性狀態時易產生塑性收縮裂縫。
2.7構件承受荷載所產生的裂縫:如、構件在均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現垂直于構件縱軸的裂縫;構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,并向上、下延伸。
2.8當結構的基礎出現不均勻沉降時,結構構件受到強迫變形,而使結構構件開裂,隨著不均勻沉陷的進一步發展,裂縫會進一步擴大。
2.9當鋼筋混凝土構件處于不利的環境中,如海洋等時,由于混凝土保護層厚度過薄,特別是混凝土的密實性不良,環境中的氯離子和溶于海水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹生成氧化鐵。氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。這種裂縫一般沿鋼筋方向,比較容易識別。順鋼筋方向的裂縫發生后,更加速了鋼筋銹蝕過程,最后導致保護層成片剝落,這種順筋裂縫對耐久性的影響較大。
3.裂紋的控制
3.1優化配合比
在滿足設計要求的情況下,遵循“三低一高”的配合比設計原則,以減小混凝土收縮。道床板混凝土設計強度等級為C40鋼筋混凝土,耐久性按T2環境設計。混凝土配合比按最小漿體體積原則采用體積法設計。考慮氣候的改變、施工工藝及結構的不同,混凝土同時提出多組配合比備用。
3.2優選原材料
施工中嚴把混凝土原材料品質,尤其控制粗細骨料含泥量、粉煤灰燒失量,以發揮聚羧酸減水劑作用,增強混凝土拌合物的品質。
3.3采取適宜的早期養護和防風措施,尤其是應保證抹面后至覆蓋土工布灑水養護前混凝土不得失水,以提高混凝土表面早期強度。如遇大風天氣,混凝土抹面應在防風棚內進行。混凝土初凝后覆蓋土工布進行灑水養護,然后再覆蓋一層塑料薄膜,防止水分過快散失。
3.4從混凝土攪拌、運輸、澆筑、振搗、釋放應力、抹面和養護等方面形成完整的施工工藝,并培訓落實到位,責任落實到人,以提升技術施工作業人員的業務水平。
4.裂縫修復工藝
4.1壓力灌注法修補裂縫
對于裂縫寬度≥0.2mm的裂縫采用壓力灌注法
4.1.1裂縫的檢查及清理,
修補前,要對修補部位的裂縫進行詳細的檢查、記錄,以便對裂縫做出定量和定性分析;如裂縫滲水,應在裂縫最低端打一小孔向外排水,然后用噴燈將裂縫烘干后進行處理。對所有要處理的裂縫,在裂縫兩側30~50mm之內進行工作面處理,用小錘、小鏟沿縫鑿成深2~4mm,寬4~6mm的V型槽,并鑿毛裂縫內混凝土表面,對外露鋼筋進行除銹處理;剔除縫口表面的松散雜物,用氣壓為0.2MPa以上的壓縮空氣清除槽內浮塵;沿縫長范圍內用丙酮進行洗刷,擦清表面。
4.1.2埋設灌漿嘴,封縫,密封檢查(氣檢)
埋設灌漿嘴,裂縫清理后,用封縫膠騎縫埋設、粘貼灌漿嘴,灌漿嘴的間距沿縫長依縫的寬窄以20~40cm為宜,原則上寬縫可稀、窄縫可密,但每一條裂縫至少須各有一個進漿孔和排氣孔。封縫,對壓漿區域的裂縫,無論縫寬大小,原則上都應同時封閉,以防裂縫相互貫通而跑氣跑膠。封縫膠需除氣泡抹平。密封檢查(氣檢),封縫材料固化后,沿縫涂刷一層肥皂水,并從灌漿嘴中通入氣壓為0.2MPa的壓縮空氣,檢查縫的密封效果。對漏氣部位進行補封處理。
4.2表面封閉法修補裂縫
表面封閉法是最簡單和最普通的裂紋修補方法,用于修補裂紋寬度<0.2mm的裂紋,通過密封裂紋來防止水、化學物質和二氧化碳的侵入。如表面聚合物浸入封閉法,可采用低粘度的液態樹脂(或表面涂料膠)涂刷到裂紋表面上,或者在水平表面上沿裂紋構筑臨時的堤圍,使樹脂溢于裂紋表面。4.3開槽填補法修補裂縫
沿混凝土裂縫開鑿成槽,用聚合物水泥砂漿將其填補封閉的方法稱為開槽填補修補法。適用于結構允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫,如墩臺混凝土的裂縫。 4.4涂膜封閉法修補裂縫
在混凝土表面涂刷防水涂膜以封閉微細裂縫的修補方法稱涂膜封閉法,適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補。
5. 結束語 混凝土的裂縫不但會引發鋼筋的銹蝕,降低混凝土結構的耐久性,而且還會降低建筑物的抗滲性,因此,做好裂縫現象發生的防范和處理已成為工程管理部門關注的重要問題。但是,對于裂縫我們不能片面的去評論去產生的原因,而是需要進行綜合性的分析,探討合理的裂縫受制和處理方法,為以后避免或減少裂縫的產生積累經驗。
參考文獻:
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