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1.引言
大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热,形成较大的内外温差,当温差较大超过25℃时,混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝,同时混凝土降温阶段如果降温过快,由于厚板收缩,又受到强大的摩阻力,可能导致收缩贯穿裂缝。此外,混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。
2.大体积混凝土的概念
目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为,当基础边长大于20m,厚度大于1m,体积大于400m3时称大体积混凝土;有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大,导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
3.大体积混凝土的主要类型
目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土;按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。
4.大体积混凝土的特点及施工技术要求
大体积混凝土结构厚、体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大,浇注完毕后,由于体积过大,造成混凝土水化热大,温度场梯度大,混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明,大体积混凝土施工难度比较大,混凝土产生裂缝的机率较多。
5.大体积混凝土裂缝的主要类型
5.1干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。
5.2塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细,且长短不一,互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上,较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的边缘。
5.3沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
5.4温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
6.大体积混凝土裂缝的材料控制技术
6.1水泥的合理选取
优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
6.2骨料的合理选取
选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料,这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。
6.3尽可能减少水的用量
水对混凝土具有双重作用,水化反应离不开水的存在,但多余水贮存于混凝土体内,不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响,而且一旦这些水分损失后,凝胶体体积会收缩,如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力,就有可能在此界面区产生微裂缝,降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者,大体积混凝土一般强度都不是很高。
7.混凝土凝结硬化过程的控制
宏观上,硬化混凝土在约束条件下,收缩变形会产生弹性拉应力,拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积,当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土材料就会开裂。但事实上,由于混凝土是一种兼具粘性和延展性(徐变)的复杂相组成的非均质材料,一些应力被徐变松弛所释放,混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。
8.外加剂与掺合材料的控制
8.1粉煤灰
混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱集料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度,对抗裂不利。试验表明,当粉煤灰取代率超过20%时,对混凝土早期强度影响较大,对于抗裂尤其不利。
8.2硅粉
(1)抗冻性:微硅粉在经过300~500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10~20%,而普通混凝土通过25~50次循环,相对弹性模量隆低为30~73%.(2)早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。(3)抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍。
8.3减水剂
缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度,并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。
8.4引气剂
引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外,能显着降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的弹性模量,优化混凝土体内微观结构,提高混凝土的抗冻性能。
9.结语
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种:一是结构型裂缝,由外荷载引起的。二是材料型裂缝,主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。
1前言
混凝土的耐久性是混凝土反抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力,当在暴露的环境中,能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。混凝土的耐久性探究内容包括摘要:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容,在北方严寒地区工程中是急待解决的重要新问题之一。
我国地域辽阔,有相当大的部分处于严寒地带,致使不少水工建筑物发生了冻融破坏现象。根据全国水工建筑物耐久性调查资料[1,在32座大型混凝土坝工程、40余座中小型工程中,22%的大坝和21%的中小型水工建筑物存在冻融破坏新问题,大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西北地区。尤其在东北严寒地区,兴建的水工混凝土建筑物,几乎100%工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。除三北地区普遍发现混凝土的冻融破坏现象外,地处较为暖和的华东地区的混凝土建筑物也发现有冻融现象。
因此,混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要新问题之一,严重影响了建筑物的长期使用和平安运行,为使这些工程继续发挥功能和效益,各部门每年都耗费巨额的维修费用,而这些维修费用为建设费用的1~3倍。美国投入混凝土基建工程的总造价为16万亿美元,据估计今后每年用于混凝土工程维修和重建的费用估计达3000亿美元[2。
2外加剂改善抗冻耐久性技术探究动态
2.1引气剂
长期的工程实践和室内探究资料表明摘要:提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的办法是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。引气剂是具有增水功能的表面活性物质,它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能,使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解,不使混凝土遭到破坏,起到缓冲减压的功能。这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管和外界的通路,使外界水份不易浸入,减少了混凝土的渗透性。同时大量的气泡还能起到功能,改善混凝土和易性。因此,掺用引气剂,使混凝土内部具有足够的含气量,改善了混凝土内部的孔结构,大大提高混凝土的抗冻耐久性。国内外的大量探究成果和工程实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高[3[4[5。
美国是最早开始探究引气剂的国家,自1934年在美国堪萨斯州和纽约州道路工程施工中发现引气混凝土,至今已有半个多世纪。挪威[61974年首次在大坝中使用引气剂,经过20年运行后,掺引气剂的混凝土表面完好无损,而未掺引气剂的混凝土则已遭受较严重的冻融破坏。我国这方面的工作始于50年代。我国混凝土学科创始人吴中伟教授,在50年代初期就强调了混凝土抗冻的重要性,并创先研制了松香热聚物加气剂(引气剂),应用于治淮水利混凝土工程,开创了我国采用引气剂而提高混凝土抗冻耐久性的先河。范沈抚(1991年)分析了掺引气剂混凝土的抗压强度和抗冻耐久性,得出和上述同样结论[7摘要:掺用引气剂,使混凝土达到足够的含气量要求,可改善混凝土的孔结构性质,并明显改善混凝土的抗冻耐久性。
国内外许多学者探究了影响混凝土抗耐久性的因素,Seibel,Sellebold,Malhotra,Pigen等人[8[9[10探究表明摘要:混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了混凝土的抗冻耐久性能。StarkandLudwig(1993)提出[11摘要:水泥熟料中C3A的含量的增加会提高其混凝土的抗冻耐久性,但会降低混凝土反抗盐冻能力。OsamaA.Mohamed(1998)探究了水泥品种,引气剂质量及引气的方法对混凝土抗冻融耐久性影响,得出[12摘要:引气能显著提高混凝土的抗冻融性,然而,长期处于冻融循环的混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。关英俊,范沈抚[13(1990)讨论了提高水工混凝土抗冻耐久性的技术办法,提出耐冻混凝土必须正确进行配合比设计,掺优质引气剂,减小水灰比,合理选用原材料,还要严格按施工规范技术要求施工,加强养护。
范沈抚[14(1993)进一步探究得出摘要:混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化,当孔间距系数小于250μm时,混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60%以上,即可经受300次快速冻融循环试验。这一点和Powers的临界孔间距概念相符摘要:早在50年代,鲍尔斯(T.C.Powers)等人首先开展了掺引气剂硬化混凝土孔结构的测试分析探究,并提出了满足混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念摘要:即当孔间距小于临界孔间距(%26lt;250μm)时混凝土是抗冻的。宋拥军(1999)认为[15,只要引气量合适,普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大,同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大,从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降,因此,不能忽视对水灰比的限制。
朱蓓蓉,吴学礼,黄土元(1999)认为[16摘要:合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键,然而,气泡体系形成、稳定和气泡结构的建立密不可分,因此高度重视气泡体系稳定性的新问题就显得更加重要。他们根据国外的探究成果和部分实验结果得出结论摘要:影响混凝土中气泡体系形成和稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件,如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土,必须进行适应性试验,才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构,增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的熟悉。
由以上众多学者的探究表明摘要:混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质,因此,测试硬化混凝土孔结构性质是探究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。
引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性最有效的手段,但引气剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低,如强度、耐磨蚀能力等。
2.2减水剂
目前,减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份,使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比),提高混凝土的强度和致密性,使混凝土反抗冻融破坏的能力提高,从而提高混凝土的抗冻耐久性。迟培云,李金波,扬旭等(2000)探究了在混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果如下[17摘要:(1)保持和易性不变,可减水25%,R28%提高90%,抗渗性提高4~5倍;(2)保持和易性不变,节约水泥25%,R28提高26%,抗渗性提高2倍;(3)保持用水量和水泥用量不变,R28提高27%,抗渗性提高3倍。
3活性的矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性技术探究动态
混凝土是各种建筑工程上应用最广泛、用量最多的人造建筑材料,目前,我国正处在大规模的基础建设时期,对混凝土的需求量也就更大。因此,有效地降低混凝土的成本,提高混凝土的各项技术性能,对于充分利用有限的投资,延长混凝土结构的使用寿命,减少自然资源的消耗,保护生态平衡,有着非常巨大的经济效益和社会效益。
在混凝土的基本组成材料中,水泥的价格最贵,因此,在满足对混凝土质量要求的前提下,单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。因此,用一些具有活性的掺和料(硅粉、矿渣、粉煤灰)来替代一部分水泥正在被广泛的应用。
3.1硅粉的掺入
近年来,硅粉混凝土也已应用于混凝土工程各个领域,其抗冻耐久性新问题已引起人们的普遍重视,在丹麦、美国、挪威等国家,硅粉作为混凝土混合材已经得到了广泛的应用。但有关硅粉混凝土的抗冻耐久性,各国学者结论各异。
日本的Yamato等人[18通过试验得出结果摘要:非引气混凝土当水/(水泥+硅粉)=0.25,不管硅粉的掺量如何,皆具有良好的抗冻耐久性。加拿大的Malhotra等人[19[20通过试验得出摘要:引气硅粉混凝土不管水灰比多少,硅粉掺量15%以下时都具有较高的抗冻耐久性。我国学者丁雁飞,孙景进(1991)通过实验探索了硅粉对混凝土抗冻耐久性的影响,得出结论[21摘要:非引气硅粉混凝土的抗冻耐久性和基准混凝土比较,在胶结材总量相同,塌落度不变的条件_下,非引气硅粉混凝土的抗冻能力高。范沈抚(1990)得出[22摘要:在相同含气量的情况下,掺15%的硅粉混凝土比不掺硅粉的基准混凝土,气孔结构有很大的改善。硅粉对抗冻耐久性有显著的效果,但硅粉的产量有限而且成本较高。
3.2矿渣的掺入
磨细矿渣和混凝土内水泥水化生成的Ca(OH)2结合具有潜在的活性,但磨细矿渣对提高混凝土的抗冻融性目前也不少探究。张德思,成秀珍(1999)通过试验得出结论[23摘要:随着矿渣掺量的增加,其混凝土的抗冻融性能愈差,但掺合比例合适时,抗冻性能和普通混凝土相比有较大改善。
3.3粉煤灰的掺入
国内外粉煤灰应用已有几十年的历史。最早探究粉煤灰在混凝土中应用的是美国加洲理工学院的R.E.Davis,1993年他首次发表了有关粉煤灰用于混凝土的探究报告。到本世纪五、六十年代,粉煤灰作为一种工业废料,其活性性能被进一步探究和推广,不仅仅是为了节约水泥,更主要是为了改善和提高混凝土的性能。美国加洲大学Mehta教授指出[24,应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣),是今后混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。
国内外有关资料表明[25[26摘要:粉煤灰混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低,和相同强度等级的普通混凝土相比较,28d龄期的粉煤混凝土试件抗冻耐久性试验结果偏低,随着粉煤灰混凝土技术的深入探究和发展,引气粉煤灰混凝土的抗冻耐久性探究已越来越多地引起人们的关注。LinhuaJiang等学者[27(2000)通过探究高掺量粉煤灰混凝土水化功能得出摘要:粉煤灰的掺量和水灰比影响了高掺量粉煤灰混凝土的孔结构,并且随着掺量和水灰比的增加而孔隙率增加,但随时间的延长,孔隙率会下降。这是因为粉煤灰的掺入改善了混凝土的孔尺寸,但最大掺量不得超过70%。游有鲲、缪昌文、慕儒等[28(2000)对粉煤灰高性能混凝土抗冻耐久性的探究表明摘要:水胶比在0.25-0.27范围内,随着粉煤灰内掺量的提高,不掺引气剂,混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加。当掺引气剂后,混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋向,既存在最佳的粉煤灰掺量为30%。习志臻(1999)认为[29摘要:相对于许多混凝土而言,粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。田倩、孙伟[30(1997)讨论了掺入硅灰、超细粉煤灰及两者的复合物对抗冻耐久性能的影响以及钢纤维的阻裂效应对混凝土抗冻耐久性能的功能。实验证实摘要:当超细粉煤灰和硅灰相掺时,提高抗冻耐久性的效果尤为显著,其冻融循环300次以后,动弹性模量和重量基本无变化,而钢纤维的进一步复合有利于混凝土抗冻耐久性的改善。由此可见,双掺或多掺矿物的复合效应对混凝土抗冻耐久性的提高是值得探究的课题。
4高强混凝土抗冻融技术目前状况
目前,高强度混凝土已在工程中得到广泛应用,但是,由于理论上认为高强度混凝土应具有较高的抗冻能力,所以对高强度混凝土的抗冻性的探究并不多。
1前言
路面水泥混凝土通常是按砂、石、水泥、水一次投料的搅拌工艺制备的,其质量容易波动。使用将砂、石表面以水泥浆为外壳包起来的造壳搅拌方法,可改善水泥的分散性,使混凝土的质量与耐久性得到显著提高。
80年代,我国许多单位在研究SEC工法新技术的基础上,开发应用了“混凝土分次投料搅拌工艺”。其目的在于通过新的搅拌工艺,获得高质量的混合物,提高混凝土强度,继而在满足原强度要求的前提下,节约水泥用量。
根据大量的应用研究结果,各种分次投料搅拌工艺均能不同程度地提高混凝土强度。其中裹砂石法和净浆裹石法的增强效果最显著。分次投料工艺改变了我国水泥混凝土路面传统的混凝土混合物搅拌工艺,我们从分析混凝土破坏途径和增强机理出发,论述了裹砂石法的应用研究效果。
2混凝土的破坏途径
硬化混凝土受力前在粗骨料和砂浆界面上存在很多微裂缝,称界面裂缝。这是由于水泥水化化学收缩,硬化后干燥收缩在骨料界面上产生拉应力导致界面裂缝。此外水分的迁移受到粗骨料阻止,从而水分向界面集中形成水膜,也是界面裂缝的根源。混凝土受力后,石子和砂浆变形不一致又导致这种原生裂缝开展。
此时E石>E砂浆,骨料粒子处于软基体内,在纵向压力下砂浆横向变形(内聚力)大于石子,从而在石子上下部位产生压应力,边侧产生拉应力,界面有脱离的倾向(粘附力破坏)。这种由于两相变形不等产生的界面拉应力使原生裂缝开展。可见裂缝的发源地是界面,然后向〖DM(谢勇成:路面混凝土混合物的造壳技漱砂浆中延伸,最后贯穿试件,最终导致破坏。界面在受力前存在隐患,成为裂缝的发源地,界面拉应力的存在又为裂缝开展提供条件。因此,只有增强界面和提高砂浆强度才能阻止裂缝开展。
3混凝土增强机理
3.1改善孔结构、强化水泥石
一般认为,水泥石是由凝胶、晶体、水与孔组成的聚集体。根据现代混凝土强度理论,水泥石内聚力主要取决于水泥石基材的孔隙率、孔分布、孔级配、孔形状等孔结构参数。所以水泥石从形成、发展直到破坏均与孔的发生和发展密切相关。但孔隙率不是影响混凝土强度的唯一因素,在孔隙率相同情况下,不同孔结构水泥石性能也不同。平均孔径小的强度高,0.1μm以上的毛细孔微缝对强度和耐久性不利,0.05μm以下的孔对强度及性能无影响,Mehta证明,大于1000A的孔存在是强度和抗渗性下降的原因。将大孔改变为小于500A的孔则可提高强度和抗渗性。由此可见,存在着调整孔级配来提高水泥石强度和耐久性的可能性。例如,采用真空脱水,分次投料,重复振捣,加入外加剂、活性混合物,聚合物浸渍以及限制膨胀等工艺措施,均能达到调整孔结构,提高强度的办法。
采用分次投料造壳搅拌工艺,可使水泥石最可几孔径减少,增强显著,试验采用灰砂比为1∶2.5,W/c=0.5的软练砂浆与造壳砂浆作了强度和孔结构参数的比较,试验结果列表1。
不同砂浆对比试验结果表1
试
件
强
度
(MPa)
孔
隙
率
(cm2/g)
比
表
面
积
(m2/g)
当量
比表
面积
(m2/
cm2孔)
平
均
水
力
半
径
最可几孔径
分段孔
体积含
量
(cm3/g)×10-2
中孔区
(100-
1000λ)
大孔区
(1000-
2500λ)
>
7500
λ
>
5000
λ
>
2500
λ
>
1000
λ
>
500
λ
>
250
λ
普
通
砂
浆
30.8
0.1075
29.02
270.0
37.0
798
7500
2.0
80
2.3
50
2.7
36
3.4
40
6.2
30
7.7
44
造
壳
砂
浆
39.2
0.1044
30.89
295.9
33.8
500
1596
0.7
073
0.93
65
1.3
61
2.1
12
4.7
31
7.6
19
从这些试验结果看出,造壳砂浆比普通砂浆的孔隙率只减少3%,而强度却提高27%,这主要是由于造壳砂浆和孔径分布得到了改善。第一,在大孔区,最可几孔径仅为普通砂浆的21%;在中孔区仅为63%,可见采用造壳搅拌工艺后,不仅能减少一些孔隙率,而且主要地可使毛细孔变细。第二,造壳砂浆的有害孔(500?!)含量仅为普通砂浆的6%;第三,造壳砂浆孔隙当量比表面积和平均水力半径比普通砂浆分别增加和减少9%。
总之,最可几孔径变小,使渗水通路变细,加上平均水力半径减少,提高了抗渗能力,对强度有害的大毛细孔减少24%,这将对裂缝的引发和扩展起很大的阻滞作用,因而能提高其强度及抗冲击性能。
3.2强化界面过渡层
界面微观结构性质早已引起国内外学者的极大重视。研究表明,骨料和水泥石之间存在约几十微米的界面层,它是由水化粗骨料表面,首先形成水膜层逐渐被新生产物填充而来。如水灰比大或泌水均会使水膜层厚度增加,在过渡层会留下薄弱环节,所以只有减薄水膜层才能强化界面层。
在传统的搅拌方法中,所有固相材料几乎同时倒入搅拌机,此时砂、石、水泥混合物中主要是固——气界面。在加水搅拌过程中,水必然要浸润所有的固相材料表面而形成固——液界面,同时产生气——液界面,亦即在搅拌过程中有相当数量的气相残留在液、固相的包围之中。
在新的裹砂石法中,大部分水优先与砂石表面接触形成固——液界面,骨料湿润后形成液——气界面,基本上消失了固——气界面。当水泥投入时,立即粘附在骨料表面的水膜层上,强化了水泥的水化历程,使首先生成的水化铝酸盐复盖在骨料表面限制Ca(OH)2晶体扩散而强化了界面层。同时,残留的气体也必然少于传统工艺。
当水泥浆体作为粘附剂时,其粘附力大小首先决定于水对骨料表面的湿润效应。裹砂石法湿润本身说明水分子和骨料表面产生吸附作用(即范德华力),骨料表面的湿润效应可提供所有砂石骨料周界被水泥浆体包裹机会,骨料间的孔隙被水泥浆体全部填充。水泥浆对骨料湿润面积越大,粘附力越大,故亲水性好,表面粗糙的石灰岩,石英岩使砼强度提高得更多。
此外,全部水加入搅拌过程中,稀浆中的水分向壳膜中渗透。以及壳膜中的水泥粒子向稀浆中扩散。这样,渗透和扩散过程,使固——液相均化,气相细化,改善了孔结构。
4粗骨料径影响
无论是道路混凝土,还是普通混凝土,其最薄弱环节,都处在骨料下缘,尤其是粗骨料的下缘。
粗骨料粒径越大,其下缘处的水膜层也越厚。因此,当道路混凝土采用裹砂石搅拌工艺时,随着粗骨料最大粒径增大,界面过渡层结构可得到更显著的改善。同时,还由于粗骨料粒径增大,其表面积相对减小,造壳所需水泥量也减少;另外,骨料粒径增大也有利于造壳砂石形成连续相的骨架。所以随着粗骨料最大粒径的增大,水泥裹砂石混凝土的增强效果更显著(列表2)
粗骨料粒径影响表2
最大粒径
(mm)
搅拌工艺
坍落度
(cm)
抗压强度
(MPa)
提高率
(%)
10
5-10
普通法
裹砂石法
4.5
5.0
25.6
27.8
8.6
20
5-20
普通法
裹砂石法
4.5
4.5
25.1
26.1
4
40
5-40
普通法
裹砂石法
4.0
4.5
25.2
29.6
17.5
从试验结果看出,当粗骨料最大粒径分别为10mm、20mm、40mm时,以最大粒径40mm的裹砂石混凝土增强效果为最好。这对于道路混凝土采用粗骨料最大粒径40mm的拌合料是非常有利的。
5生产应用
(1)裹砂石搅拌工艺为二次投料工艺,即造壳搅拌和匀化搅拌工艺。不同分次投料工艺的试验结果列表3。
从表3可看出,各种分次投料搅拌工艺的7d强度增长率均高于28d强度增长率,其中裹砂石法的强度增长率最高。另外,从工艺角度考虑,净浆裹石法为三次投料,而裹砂石法为二次投料,工艺简便易行。
不同分次投料工艺的强度增长率表3
种类
R7(%)
R28(%)
第一次
第二次
第三次
常规法
水+砂+石+水泥
净浆法
12.2
6.7
水1+水泥
水2+砂
石+水3
砂浆法
11.1
7.8
水1+砂+水泥
石+水2
裹砂法
14.1
8.8
水1+砂
水泥
石+水2
裹石法
12.1
9.5
水1+石
水泥
砂+水2
净浆裹石法
12.2
10.9
水1+水泥
水2+石
砂+水3
裹砂石法
14.0
12.0
水1+砂+石
水泥+水2
(2)裹砂石法搅拌工艺方案如下:
在此搅拌工艺方案中,下限为强制式搅拌机搅拌时间,上限为自落式搅拌机搅拌时间。第一次投料为:砂+石+70%水(包括砂石含水量);第二次投料为:水泥+30%水;
(3)福建闽清市政建设工程公司采用裹砂石法进行了现场强度对比试验,其结果列于表4。
强度对比试验结果表4
搅拌工艺
抗压强度(MPa)
强度相对值
7d
28d
7d
28d
常规法
21.2
30.1
100
100
裹砂石法
26.1
34.5
123.1
114.6
由表4可见,裹砂石法的强度增长值较高,R7为23.1%,R28为14.6%;因此,采用裹砂石法后,C30混凝土的水泥用量由360kg/m3降为324kg/m3,可节约水泥10%。
此外,由于裹砂石法拌制的混凝土具有较高的早期强度,可加快施工进度,如大庆油田扩建工程让湖路立交桥30m予应力钢筋混凝土T梁的施工过程中,原先需7d才能达到85%设计强度,采用造壳任务,而且28d强度由原先技术仅用4d就可达到85%的设计强度,不仅提前9d完成了的42.3MPa提高到46.9MPa。
6结语
在所选定的试验条件下,各种分次投料搅拌工艺中,裹砂石法在不增加搅拌设备和生产管理人员,不延长搅拌时间的前提下,增强效果最好,而且投料次数少,适用性广(适用于坍落度<9cm的塑性和半干硬性混凝土=,操作简便,易于推广。此外,裹砂石法混凝土抗渗性、抗裂性、抗冻性及抗弯拉性均有明显的改善。
我国的轻集料混凝土技术经历了半个多世纪的发展,取得了可喜的成绩,也存在不少令人焦虑的问题。在这新世纪刚来临之际,回顾过去,展望未来,将使我们更加振奋精神去迎接新的世纪。
1.20世纪回顾
1.1从无到有,建立了自己了轻集料技术发展体系
轻集料品种繁多,原材料来源复杂。各国根据自己的特点,都有自己发展轻集料技术的一套办法。我国各种轻集料的资源非常丰富,天然轻集料、工业废料轻集料和人造轻集料的原材料比比皆是。受资金和技术等条件的限制,在20世纪80年代前我们着重于天然和工业废料轻集料的开发和应用,当然也十分重视人造轻集料生产技术的研究。
由于天然和工业废料轻集料性能有一定局限性,且随着轻集料在工程中应用水平的日益提高,经过长期研究和摸索,至今我国已基本形成一个以地方资源(页岩和粘土)及某些工业废料(粉煤灰)为主要原材料,以回转窑为主要生产设备的人造轻集料的生产体系,为今后轻集料生产与应用技术的大发展奠定了良好基础。
1.2生产和应用技术发展到一定水平
轻集料及其混凝土的生产与应用技术在上世纪50年代前一无所有。虽然,从50年代中期开始,对轻集料混凝土的研究与应用已逐步展开,人造轻集料的研制及其在保温绝热墙体中的应用已受到重视。但生产和应用水平都是很低的。到70年代末,80年代初,人造轻集料的年产量长期徘徊在40万方立米左右;最高强度标号为300#的轻集料混凝土在工程上应用还很少。
但随着我国国民经济和科研工作的深入发展,至90年末人造轻集料的年产量已迅速发展到300多万立方米,且在应用水平上也有显著提高。以应用量达80%以上的轻集料混凝土小砌块墙体来说,由于超轻陶粒的普遍推广,其保温性能都大大优于80年代以前的水平。虽然,这个时期结构轻集料混凝土的生产与应用,在总量比例方面看是下降了,但其应用水平却大大提高了。CL30-CL40的高强轻集料混凝土已在高层、大跨的土木工程中较多的应用了。现在CL50以上的高强、高性能轻集料混凝土的研究开发已经起动。
1.3在大量科研基础上,标准化体系已基本建立
与普通混凝土不同,轻集料的多孔性给其混凝土及结构的技术性能带来诸多的特殊性。从上世纪70年代末开始,在国家有关部、委的积极支持下,对我国各地区的各种轻集料及其混凝土的各种技术性能和构性的基本性能进行全面系统的试验研究,同时,对60年代以来,我国轻集料混凝土在工业与民用建筑、桥梁等工程中的应用,重点进行了调查研究,并在此基础上编制了相应的技术标准和规程、规范。
到80年代末已初步形成了从原材料到混凝土材料及结构设计、施工所必要的标准化体系。其中,有的已在90年代又进行了修编,使之更为完善。
近年琰,尚缺的轻集料混凝土在桥梁中的应用技术规程,也在各有关单位的大力支持下,正在加紧编制。
2、主要问题和差距
2.1轻集料产量仍然很低
据资料介绍,上世纪70年代,一些发达国家轻集料生产与应用正处于颠峰期。美国年产量曾达2300万立方米,80年代末原苏联则迅速发展到5000多万立方米,其中人造轻集料约占85%。到90年代末,美、苏和欧州一些国家,由于能源、环保及工程建筑饱和等因素的影响,轻集料的产量基本上不增长,有的则大幅下降。例如,苏联解体,经济大幅度下滑,很多轻集料生产厂纷纷关闭。目前,除俄罗斯及独联体各国的年产量尚无据可查外,据介绍,日本国产仅约100万立方米,英国年用量约为250万立方米,美国从1993-1998年的年产量则约为500-550万立方米。
虽然,我国人造轻集料的生产早已摆脱低产量、长期徘徊的阴影,目前正处在上升发展时期。但作炎一个拥有13亿人口且国民经济建设正在迅速发展的大国来说,年产300万立方米的轻集料确是太少了。很多地区早已发现,很多工程建设需要轻质高强的人造轻集料,由于找不到生产厂家,或由于有的厂家不能连续大量供货,需要从外地(或国外)购入,增加造价,或由于质量不能满足使用要求,而无法采用。
显然,这个问题已经成了当前影响轻集料混凝土应用技术迅速发展的主要障碍。
2.2工艺设备落后
在人造轻集料生产工艺和设备的研制方面,虽然早已解决了超轻陶粒和高强陶粒的生产和质量问题,但与国外相比,在工艺和设备方面差距却是较大的。我们的陶粒厂不仅生产规模小,产量低,而且能耗大,污染严重,设备简陋。早在上世纪70年代,国外的人造轻集料生产厂已向大型化方向发展。现在一些年产50-100万立方米的陶粒厂已屡见不鲜,而我们年产5万立方米以上的陶粒厂在全部陶粒厂中仅占10%左右。
对90年代以前引进的一些新的生产工艺,如窑内成球工艺,未能及时跟踪研究,消化吸收,为我所用。对致使这种既节能,成本也较低的新工艺,至今未能在我国开花结果。
对90年代以来的一些新工艺,包括无胶结料的全粉煤灰轻集料,不吸水或吸水很少的高性能轻集料,以及人造轻集料生产的大型化和全自动化等的研究,都还未能引起普遍关注,真正列入我们的议事日程。
另外,对诸如节约能源的非煅烧粉煤灰轻集料的生产与应用的研究,在我国起步并不晚,但因存在一些问题,未能继续深入研究,而几乎束之高阁,至今没有突破性的新进展。
2.3新技术研究进展缓慢
假如说,我们承认陶粒生产工艺与设备方面与国外存在着较大差距;那么,更应该承认,在轻集料新品种,新技术有研究与应用方面差距更大了。
长期以来,我国的轻集料混凝土主要在一般工业与民用房屋建筑中应用,且较多是用在小砌块和条板的墙体中。在高层建筑和大跨度的桥梁中应用则很少。
虽然,现在,也能配制出抗压强度达70Mpa的结构轻集料混凝土,但在工程中实际只用到CL40。在桥梁工程中的应用近几年虽有所突破,最大跨度仅达35m。全用轻集料混凝土的工程(包括桥梁、桥面板、承台、桥墩、基础)和在旧桥改造中(修复、加固、加宽等)应用仍然很少。在采油平台,水上漂浮物,船坞等特殊工程中应用更未见有所突破。
高强轻集料新品种、高性能轻集料的研制和应用进展缓慢。在工程施工中,混凝土的浇灌技术,大量仍采用常规的方法,泵送混凝土技术应用很少,尚未能适应现代化施工的要求。
3、新世纪展望
3.1总的目标
毫无疑义,必须考虑的一个重要问题,是我们不能再像以前那样,关起门来,考虑我们自己的事了。和其它行业一样,在加WTO以后,我们建筑业市场将更加开放,轻集料行业也将面临着与国外同行在各方面的竞争。
因此,我们应该在已经取得成就的基础上,充分发挥我们的优势,保持或超过以前每年平均增长20%的发展速度,争取在21世纪,用10-15年时间,使我国轻集料及轻集料混凝土技术赶上或超过发达国家曾达到最高发展水平。
3.2机遇和条件
我国的工程建设持续发展和加入WTO是前所未有的机遇。我们要很好把握这个时机,可能给我国的轻集料工业带来比以前更高的发展速度。
这个机遇给我们带来至少如下三个有利条件:
⑴资金条件—资金是事业发展的重要条件之一。以前我们的发展只能靠国家投资一条路子,现在路子更多了。国内一些有远见的企业家已经看准了这块尚未被人完全认识和开发的处女地——轻集料市场,有的已开始行动。国外有一些企业家也正跃跃欲试,谈合作、谈投资、谈技术转让、谈建厂的越来越多。可预见,不久的将来,投资的热潮是会到来的。
⑵技术条件—如前所述,经过半个世纪的努力,我们取得的成绩和经验,已为我们今后的大发展奠定了良好基础。加入WTO后,国外轻集料生产与应用的一些新技术,也会直接进入我国的市场,这对我国轻集料技术的发展将有更大的促进。这几年,美国林-杨公司的介入已经可以充分说明这个问题。
⑶市场条件—国内外大量的工程实践已经证明,轻集料混凝土是一种比普通混凝土具有更优越性能和更高经济价值的一种新型建筑材料。但由于种种原因特别是人的保守思想,严重阻碍着它的应用市场的发展。加入WTO后,国外轻集畔混凝土技术的应用于经验对扩大我国这方面的市场,必将有更大的促进。更大的撞开这个市场的大门,我国轻集料工业一定会有更大的发展。
3.3可能的发展途径
这种新的机遇和发展条件下,面对我国蓬勃发展的工程建设,20世纪70年代出现在发达国家的轻集料混凝土技术大发展问题,在进入21世纪的初期必将在我国出现。基于这个看法,我们预计:
⑴轻集料品种的结构组成将有较大变化。
·天然轻集料产量将大幅度降低;
·以粉煤灰、尾矿粉和河川污泥为主要原料的绿色轻集料将大量推广应用;
·高强度比、低吸水率的高性能轻集料将完成研究开发到应用的全过程;
·绿色超轻陶粒将成为生产量最大的人造轻集料;
·绿色破啐型高强度高性能陶粒将投入生产;
·非煅烧粉煤灰轻集料将成为轻集料族的正式成员;
·15-20年后,我国人造轻集料的年产量将达5000万立方米以上,居世界首位;
·人造轻集料的成本将大幅度降低。
⑵轻集料生产工艺设备有新的发展
·原材料的微米磨细技术和无胶结料陶粒成球技术得到推广应用;
·破碎型陶粒的破碎新技术得到广泛应用;
·利用化学工业废料加工成的节能燃料将成功开发、应用;
·单机年产量为10-20万立方米的多功能陶粒生产设备将重点发展;
·陶粒生产设备向自动化、无污染的方向发展取得显著成绩。
⑶轻集料混凝土及其应用技术迅速发展
·一般强度等级的结构轻集料混凝土将高性能化;
·CL40以上的高强性能陶粒混凝土广泛应用;
·结构轻集料混凝土泵送施工将普及;
·绿色超轻陶粒混凝土小砌块和轻质条板在墙改材料将占主导地位;
·结构轻集料混凝土在多、高层房屋建筑(含钢结构)的楼板、墙体工程中较多应用;
·高强、高性能轻集料混凝土在桥梁工程(含立交桥、高架桥)中更多地应用;特别是在旧桥的改造、修补、加固和扩建中应用将更为广泛;
·高性能陶粒混凝土在采油平台、水上漂浮物、船坞等特殊工程中已较多应用。
⑷轻集料混凝土技术的科研、设计及标准化工作进一步深化
2填充工艺
2.1准备工作
完成体系转换。当拱轴线线型调整检查合格后,即可对各个钢管拱肋拼装节段进行体系转换施工。各个钢管拱肋拼装节段体系转换主要包括:
(1)完成各个接头的焊接(从拱顶往拱脚方向对称进行焊接);
(2)完成拱肋接头焊接后,将拱脚弦管与拱脚预埋管焊接,将上、下弦管与预埋管焊牢,使铰接初步固结。
2.2施工阶段
2.2.1下层系杆张拉。钢管拱节段体系转换完成后,完成下层系杆第一次张拉,张拉力由监控单位提供。张拉系杆前,三角区所有横梁预应力和三角区纵向预应力均必须张拉压浆完成。
2.2.2配合比设计。本桥设计要求管内顶升灌注混凝土C50微膨胀混凝土。根据现场实际施工条件,如法兰处管径变小、顶升高度较高,距离较长等诸多因素,致使顶升灌注混凝土施工难度大,因此,对顶升灌注泵送混凝土配合比必须达到如下要求:
(1)具有良好的可泵性,即塌落度大(入泵22~26cm)、和易性好、流动性高(扩展度55~65cm)、不泌水、不离析、自密性好;
(2)具有补偿收缩性,微膨胀,水中养护14天的最小限制膨胀率≥2.5×10-4;
(3)初凝时间大于16小时,终凝时间大于18小时;
(4)胶凝材料最少用量不得小于350kg/m3,水胶比不宜大于0.5。
2.2.3出浆孔、出气孔、灌注孔以及出渣孔的布置:
(1)出浆孔:在每根钢管拱拱顶处开一个Φ125mm的孔,孔周铁板加强处理,并外函一节内径为125mm钢管(壁厚6mm,长150cm),钢管竖直向上,用于排气出浆孔;
(2)出气孔:为了确保压注混凝土流动顺利,方便观察管内混凝土流动进展情况,沿钢管轴线方向的上方每隔15~20m设置一个Φ50mm钢管出气孔。当出气孔冒混凝土时,马上用钢板焊接盖住封闭出气孔,防止出气孔外流混凝土泄压;
(3)灌注孔:下弦管灌注孔设在离拱脚约1.5m处的钢管侧面,以方便接泵管。灌注孔外接一节混凝土输送泵管,输送泵管与钢管焊接固定,同时保证钢管轴线呈30°~50°夹角。上弦管灌注孔设在离拱脚约2.5m处的钢管顶部,同样外接一节混凝土输送泵管,与钢管轴线的焊接固定角度同下弦管。灌注孔与输送泵管管路之间设置安装一个M125截止阀;
(4)临时出渣孔:在拱肋底部设置临时出渣孔,尺寸和结构同排气孔,便于清水和渣物流出。以上开孔,均必须在合拢前开好。
2.2.4焊接质量和钢管拱线形监测。钢管拱钢管混凝土灌注前,必须对钢管拱肋各个拼装节段的焊接接头进行细致检查、检测,确保焊缝满足设计规范要求。同时对钢管拱高程、轴线进行测量,并记录好数据,作为对拱肋在混凝土灌注过程中线形变化的基础数据。
2.3混凝土供应和混凝土输送泵选用
首先,混凝土输送泵的额定泵送能力应不小于灌注速率或实际混凝土供应量的2倍;输送泵的额定压力须满足最大泵送压力,即静压力和泵送压力叠加之和。其次,混凝土输送泵的泵送高度应大于1.5倍的灌注高度(即拱脚至拱顶的高度)。秋湖里大桥要求输送泵的额定扬程大于60m。根据以上要求,选择HBT60-16-90S(最大理论垂直输送距离270m,最大理论水平输送距离1200)拖式混凝土高压输送泵,分配阀为S形摆管阀,最大理论输出量60m3/h,出口处最大压力为16MPa,电机功率为90kW,4#和5#墩上、下游附近各布置1台HBT60-16-90S输送泵。在钢管拱混凝土灌注前,混凝土搅拌站和混凝土输送泵进行联动试车,确保所有拌和输送设备正常运行。
2.4钢管混凝土灌注
2.4.1湿润输送泵管。混凝土输送泵管接通后,先全程泵送通清水,一方面利用清水湿润所有的输送泵管,另一方面检查输送泵管工作是否正常、泵管接头处是否有渗漏的情况。
2.4.2泵送水泥砂浆。混凝土从进料管出来后,在重力作用下填充管口以下的空腔直至淹没进料管口,以后混凝土在泵送压力下向上流动,此时粗骨料先下落,所以泵送混凝土前首先泵送1m3高强度水泥砂浆(即将混凝土配合比中石子扣除),以免粗骨料反弹以及接头处混凝土质量差,同时砂浆还可在泵送过程中起到管壁的作用。混凝土填充灌注接近完成时,利用混凝土将砂浆排除钢管之外。
2.4.3填充灌注混凝土。在开始压注前,将截止阀挡板抽出,在挡板两侧涂满黄油,再将挡板插入阀中但不穿入泵管内,以便压注后挡板能顺利插入混凝土中起到止浆作用。待焊缝冷却后压注少量混凝土通过压注口,继续压注混凝土直至拱顶。水泥砂浆的目的是减小混凝土与管壁之间的摩擦力。压注过程中,根据排气孔观察到的情况随时补浆。压注过程中通过调整控制两岸混凝土输送泵的泵送速度,确保压注均匀、对称,并通过锤击钢管管壁辨别管内是否空心的方法了解混凝土压注的高度,以此凭据调整混凝土的压注速度,控制两岸混凝土压注进度对称。当混凝土压注至接近拱顶面时,严格控制压注速度,以防止混凝土超过拱顶截面引起钢管拱振动。混凝土到达拱顶时,通过交替泵送两岸混凝土将砂浆从拱顶出浆孔排除,待出浆孔有混凝土溢出后,利用钢筋出浆管内的混凝土,将气体和浮浆排出,直至良好的正常混凝土从出浆管溢出,两岸输送泵停止泵送,稳压2分钟,并关闭压注管处的阀门且不得漏浆,防止混凝土回流。拆除输送泵接头,接通下一根钢管填充灌注的泵管路,开始填充灌注下一根钢管。如此循环。每次一个循环灌注完成时,钢管内混凝土均不得初凝。进行下一次钢管混凝土填充灌注前,对前一次灌注混凝土强度进行检测,确保前一次混凝土达到设计要求。
2.5出浆孔、灌注孔填充灌注后的处理
待钢管混凝土填充灌注完成并混凝土终凝后,割掉灌注用的泵管和出浆管,并用原开孔保留的钢板进行封闭焊接,并在表面进行防腐涂装处理,以防雨水进入。
1火灾现场的资料收集
火灾事故一经发现,应尽可能早地进入现场或其周围了解情况。在火灾扑灭之后,更应在现场未经破坏时收集原始资料。
(1)起火时间、原因与灭火方式。建筑物的起火时间与火灾延续时间应予详细记录。火灾发生之后,有一个火势从小到大的发展阶段,再经过灭火或空气、燃料耗尽而火势减弱直至熄灭。要尽可能地找出火源所在位置,查明失火的原因,这对以后避免火灾发生很有意义。不同的受灾对象有不同的灭火方式,要说明灭火使用的手段。
(2)火势蔓延的过程与过火范围。从火源处开始,通过可燃物的燃烧,过火范围逐步扩大。火势常通过门窗、楼梯间、过道、天井等蔓延至其他位置与楼层。火势能否蔓延与通风条件有很大关系。由于建筑物各部分火烧时间不同,受损的程度也还大有差异。
(3)可燃物品统计。特别对工矿企业,可燃物的品种、数量与存放方式各有不同,应分别查明,记录在案。还需说明可燃物在火灾后的燃烧状况,如烧毁多少、残存多少等。
(4)结构损毁程度。钢筋混凝士结构受不同温度不同时间的作用,有多种损坏情况。在各个过火区域要分别调查结构损毁程度,例如结构本体是否完好,外观破坏程度,包括保护层剥落、钢筋外露、裂缝开展以及构件变形等等。
(5)现场材料取证。火灾现场一般都有各种金属与非金属材料,如铜、铁、铝、玻璃等、它们在经受温度作用时会发生不同的物理化学变化,铝与铝合金在600~700℃、黄铜在900~1000℃、铸铁在1100~1200℃会有金属滴产生;玻璃在700℃时软化,而在850℃时熔化,在不同过火区域取证这些典型样品,对火灾的鉴定有很大作用。
(6)混凝土取样。混凝土是组成结构的主要材料,其损毁程度与建筑物修复的关系最大。混凝土在高温作用下会发生物理变化与化学反应,当温度在300℃以下时,混凝土无变化,随着温度的升高,水泥水化物(主要是硅酸钙与氢氧化钙晶体)将会有显著的变化。可通过扫瞄电子显微镜,拍摄到清晰的照片,再结合X射线衍射分析,能有效地鉴定混凝土受火的损伤状态。
2火灾的技术分析资料
根据现场勘测收集的资料,进行综合分析,在技术上作出判断与评估,这些技术分析资料主要有:
(1)结构受火温度。可根据以下情况综合分析:
混凝土表面颜色的变化与温度有关:300℃以下颜色不变,300~600℃转为粉红至红色,600~950℃转为灰白至淡黄,大于950℃则为灰黄色;现场材料取证(见前述);构件外观状况:300℃以下无显著变化,300~600℃表面开裂,石英质骨料发生爆裂,600~900℃混凝土剥落起壳,轻击后脱离,部分钢筋外露,表面疏松,900℃以上表面呈粉末状,至1200℃熔融;扫瞄电子显微镜与X射线衍射分析;碳化深度检测:混凝士正常碳化通常发生在表面,火灾引起的碳化可出现在内部。用碳化深度可检测受火表面温度。
(2)混凝土高温后力学性能。混凝土的抗压强度、抗拉强度、粘结强度、应力-应变关系等均与温度有关,当温度确定后,均可予以推断。混凝士强度还可用钻芯取样、回弹仪检测、超声检测等方法直接测得,并进行综合评价。
(3)钢筋高温后力学性能。包括屈服强度、极限强度、弹性模量等也与温度有关,可通过由实验得出的经验公式计算获得。
(4)结构残余承载力。从混凝土与钢筋高温后的强度可计算火灾后钢筋混凝土结构的残余承载力(结构承载力因受高温作用而下降)。必要时可在火灾现场不同区域选取典型构件进行加载试验。
(5)结构损伤度。结构灾后损伤程度分为4级:1级为轻度损伤,只是表面装饰部分遭受损坏,或表面损伤轻微,结构本体完好。2级为中度损伤,损伤深度达到混凝土保护层,使保护部分剥落,但受拉主筋未受损伤,构件整体性好,变形不超过规范规定值。3级为严重损伤,混凝士保护层大片剥落、主筋外露,粘结力破坏,构件明显变形。4级为严重破坏,混凝士构件表面大面积损伤剥落、严重开裂,结构变形很大,构件遭到严重破坏,已成为危险结构。
(6)修复措施。对于损伤度为1~3级的结构,可分别采取相应的技术措施予以修复,由有关部门应提出结构修复的技术文本。
3资料的系统归档
火灾发生以后直至处理结束,应将所有资料系统归档,这些将由不同单位和不同方式提供的火灾现场资料与技术分析资料有:
(1)火灾现场资料。根据资料不同的性质,将分别由消防部门、业主、有关技术人员等提供。资料包括书面文件、材料样品、照片、录像等。除书面文件外,其他资料还应有详细说明。
(2)专家技术人员的技术鉴定书。火灾对结构破坏的技术分析,只能由专门技术人员作出,并提供技术鉴定书与评估意见。
(3)图纸。由业主提供受灾建筑物的设计图纸。专家技术人员在检测过程中,应对图纸上每个构件编号,说明受损情况,以便采取相应的修复措施。由于建筑物受灾程度不等,故进行全面检测后,要对图纸中标明的过火区域按不同损伤情况分区,划为严重受灾区、中等受灾区、轻微受灾区、未受灾区等。
在道桥混凝土施工过程中,对混凝土搅拌和配比的要求是十分高的。在混凝土配比之前首先应该对混凝土的配比比例做相应的实验,然后根据实际的情况确定相应的比例。但是在实际的施工现场很多施工单位都做不到这一点,在混凝土配比过程中操作人员主要根据自身的主观经验去判断,这就导致了浇筑过程中很容易出现开裂的现象,此外,混凝土在搅拌过程中,由于缺少人看管,导致中途停止现象十分严重。
1.2混凝土浇筑所产生的相关问题
在实际的操作作业过程中,混凝土浇筑的施工工艺比较复杂和繁琐,所以在施工过程中总是会出现这样或者那样的问题。因此,在施工过程中应该格外的小心和谨慎,浇筑过程中应该对每一个流程都加以注意。此外,在浇筑之前的运行过程中,虽然对混凝土的浇筑以及道桥的结构不会产生多大的影响,但是忽视了运输环节对混凝土浇筑的影响,同样会影响到道路桥梁的整体施工进度,最终影响到施工的质量。另外,混凝土应该现用现配,运输时间不应该过长,因此要求混凝土搅拌的搅拌厂要接近施工现场,方便运输。
1.3混凝土水化热的相关问题分析
混凝土水化直接受到了水泥水化热的放热速度以及其大小的影响。因此,从水化热这个角度对混凝土结构进行分析我们发现,浇筑完毕之后其水化的速度越快所产生的温度收缩就会越大,而所产生的温度收缩越大就会对道桥结构整体的质量造成的影响也就越大。所以我们可以说,收缩过程裂缝的产生不仅会严重影响到整体道桥结构的质量,同时还会对结构物的耐久性和稳定性产生重要的影响。
2、道桥施工过程中混凝土施工应该注意的技术要点
2.1科学合理的配比混凝土
在选择混凝土过程中,应该将经济节约放在首位,并且还要保证混凝土中能够添加一定量的对降低混凝土绝对升温有利的物质,如水泥、搀和物以及外部添加剂。从而在最大程度上降低混凝土内部的水化反应,进一步减缓该反应的发生进程,降低因为温度收缩对混凝土结构产生的影响,避免混凝土裂缝的产生。同时在配比混凝土过程中,要进一步的优化混凝土的配合比,也就是要根据实际的混凝土材料进行合理的配比实验,以此来满足道桥工程施工的要求。同时,混凝土在生产过程中其中会混有一定数量的砂石,因此,在施工过程中如果更换了新的混凝土应该对混凝土的砂石率和含水率进行实验室测定,然后根据测定的结果重新确定混凝土的配比。
2.2严格按照要求进行混凝土搅拌
在理想条件下要想保证混凝土的施工质量出了要选择合理的、性能优良的搅拌机之外,还应该严格遵守混凝土的搅拌原则,具体的内容主要包括首先,应该控制好搅拌的时间,并应该将投料的量控制在搅拌机的额定容量以下,这样做就能够有效的避免在搅拌过程中由于物料过多而产生搅拌不均匀的现象;其次,不同的搅拌机在工作过程中,其所要求的额定容量是不尽相同的,应该根据具体的机器容量限额对物料的配比进行合理的确定,计算出该型号机器的原料投放量和产出量,从而切实满足搅拌的需求;最后,在投料过程中应该严格按照投料的顺序进行,搅拌时应该按照原材料缴入搅拌同内容的顺序不同做出合理的调整。
2.3缩短混凝土运输时间
在整个混凝土工程施工过程中,合理、科学、持续的运输对于提高混凝土的施工质量有着显著的影响。科学合理的运输主要是在运输过程中应该尽量缩短混凝土从搅拌厂到施工现场的时间,并且还要保证运输的连续性,不能间断。因此,在混凝土浇筑过程中,对于采用滑升模板施工的项目工程和不允许遗留施工缝隙的混凝土结构应该保证混凝土运输的持续性,同时在混凝土运输过程中对其要求还是比较严格的,在运输过程中不仅需要保持混凝土原来的特性,同时还需要尽量降低在运输过程中出现的分层和流失的现象。
二、几种常见的混凝土加固技术
建筑工程加固的主要要求在于经过运用加固技术对房屋进行修补、增强承受力、提高使用作用、满足使用要求,所以,采取混凝土加固方案要围绕提高建筑质量为根本任务。选择不一样的加固方案就会有相应的施工方式和质量评定标准相对应。
混凝土加固技术主要分为直接加固和间接加固两大类,施工时主要按照实际的建筑条件和使用工恩呢该选择合理的方案及加固技术。
(一)直接加固技术
1、加大截面加固法
加大截面加固法也叫做外包混凝土加固方法,这主要是运用相同的材料(混凝土和一般的钢筋)对原来的建筑结构实行加固补强,经过加大混凝土和钢筋截面扥面积和一螳构造方法,将加固部分与原构件紧密的结合,共同发挥作用,从而增强截面承受能力和强度。加大截面的技术要点在于设计构造时必须切实处理好新加部分与原来部门的整体连接、共同承受等问题。该技术要求简单、适用性强,可普遍运用在柱头、墙面、屋架等房屋混凝土结构的加固。然而,改技术需要工程量大,修护实践长,在一定程度上影响了生产和生活,另外结构的截面加大后也会影响了建筑的美观和房屋整洁。
2、置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是将以前结构承受力低、韧度小的材料换成承受能力强、韧度高的材料。该技术主要运用在建筑承受能力要求高的部分的混凝土强度度或有严重的破损的部分加固。此技术简单方便,耗费时间短,所占空间少,完全影响建筑的使用,而且造价比较低,经济实惠。
3、外包钢加固法
外包钢加固技术是将型钢(主要为角钢、槽钢)或者是钢板包于构件的四角或两角进行加固,运用此技术加固混凝土建筑构件时,必须使用环氧树脂胶粘剂进行灌注,将型钢和新加入的构架结合在一起,从而确保型钢和原构件共同产生强大的承受力。该加固技术属于比较先进的技术,承受能力强、加固效果好、所占空间少、施工简单、耗费时间少、工程量少、安全隐患低。
(二)间接加固法
1、预应力加固法
运用异型材料(高强钢筋或型钢),增加预应力来迫使新材料与原材料紧密结合,产生共同的承受力,从而达到对混凝土的加固。该技术拥有能够承受加固构建截面超重的能力、降低原构建裂缝宽度和绕度等特点。运用于要求增加构建承受力、刚度和抗裂度以及加固后占用空间小的混凝土受弯构件或变压构件,然而,这种技术不能运用于温度高于60℃环境下的混凝土,也不能使用与混凝土收缩变化大的结构。
2、增加构件法
在原来的结构的构件和构件中间重新增加一个构件,从而降低原来构件的负荷量,从而实现加固的作用。这一技术主要运用在单层工业厂房或者新增加构件后不会引起房屋质量的多层建筑的楼面梁、柱的加固,必须注意不能破坏原来的构造,保证建设安全。
(2)主构件混凝土强度标准。工程基础、人防地下室梁与板、5~13层墙与柱、1~13层梁与板混凝土强度等级为C35;人防地下室墙与柱、设备层地下室墙与柱、1~4层墙与柱混凝土强度等级为C40;基础垫层混凝土强度等级为C15;13层以上墙与柱、13层以上梁板、女儿墙、阳台栏杆、其余混凝土构件混凝土强度等级为C30。
(3)均布活荷载。厅、卧室、厨房、上人屋面、暖井活荷载2.0kN/m2;卫生间活荷载4.0kN/m2;挑出阳台活荷载2.5kN/m2;楼梯及门厅活荷载3.5kN/m2;电梯机房活荷载7.0kN/m2;室外地面活荷载10.0kN/m2;不上人屋面活荷载0.5kN/m2。
2案例高层剪力墙住宅钢筋混凝土施工技术的应用建议
2.1框架节点核芯区柱箍施工技术
本工程梁、板钢筋绑扎期间,需事前检查、验证和鉴定核心箍的情况,以免遗留工程隐患,具体做法借助钢筋探测仪,于外露柱角侧立面上下缓慢移动,测出核心箍的间距、位置,以及是否受到钢筋的约束干扰。本工程边柱和角柱解剖检查有内箍的正常情况。框架节点核芯区柱箍绑扎的规范化,是施工的难点所在。在施工时,由于施工现场未能第一时间提供数量足够的钢管脚手架,而是采用木支柱和小桁架支模代替,不仅费工费时,而且要求梁底模、侧模、板模独立安装,这种施工方式不适用于本工程,并且存在一定的危险性。笔者建议将本工程的核心箍,制作成双向交叉X型配筋,而且配筋的所有箍,做成双肢л形状,施工时将л形箍向下斜侧面梁底标高位置,就能够将配筋有效锚固在箍筋加密区域,有效约束斜裂缝的出现。本工程使用X型核心箍内外箍,需要紧靠主次梁上下纵筋的上皮与下皮,同时焊接笼子形状,在绑扎梁筋的时候,将其套之其上,其中笼子的规格,主要根据截面积的大小,选用合适的钢筋,而且需控制好节点实际配箍量,原则上大于加密区,借此就能够解决核心箍绑扎的难题。除此之外,л型筋在向下锚固时,容易影响柱下2/3位置的混凝土强度,以致梁下局部范围内,出现不同程度的水平收缩裂纹。针对该问题,需控制好柱混凝土浇筑的时间,以及检查浇筑时是否受到支梁、楼板、梁钢筋等的扰动,在绑扎梁筋后,再进行混凝土浇筑,同时,必要时在预留混凝土施工缝标高位置,插入箍筋辅助浇筑。通过以上施工,本工程框架节点核芯区柱箍基本达标,但其中存在的施工细节性问题,还需要结合工程施工现场的实际情况,进行因地制宜的调整。
2.2钢筋连接技术
(1)微松动问题解决举措。本工程钢筋连接,借助直螺纹机械连接,要求控制好连接安装的扭矩,否则无法顶紧钢筋连接对头位置,以及确保符合主体结构的受力要求。为此,在连接钢筋对头位置两个断面时,应该在丝扣加工之后,检查安装表面是否平整,实际施工时,发现加工的钢筋连接丝头,其表面过于粗糙,而无法拧紧,尤其是在构件反复受拉和受压后,微松动的现象更为明显,需要适量增长拧入套筒内的长度,将其增长大约20mm左右。
(2)防腐问题解决举措。钢筋连接的螺纹热轧加工,表面会形成“烤蓝”层,从而降低了钢筋表面部分抗氧化能力,另外等边三角形牙型的粗牙螺纹,螺距为2.5mm,安装之后,螺纹与钢筋、连接套筒会产生径向间距,从而影响了防腐的敏感度。针对该问题,一方面在加工螺纹的时候,应适当加长螺纹的高度和提高加工的精度水平,缩小螺纹与钢筋、连接套筒的径向间距,另一方面连接部位混凝土保护层的增厚,大约增加一个套筒大小的厚度,控制混凝土对钢筋环向接触面的突变影响。除此之外,在连接钢筋之前,包括套筒、丝扣等在内,都可适量涂抹防潮、耐高温的结构胶,如果发现钢筋连接松动,亦可将结构胶填充满松动缝隙。
2.3混凝土施工技术
目前大多数建筑工程应用商品混凝土,收缩裂缝成为混凝土施工的主要问题。其中商品混凝土中骨料级配、水泥安定性、水泥用量,以及使用时的坍落度和振捣程度等,均是导致混凝土裂缝的主要原因。基于此,本工程将采用以下方法进行混凝土施工,旨在提高混凝土施工的质量水平。
(1)混凝土质量把控。混凝土的骨料级配、水泥安定性、水泥用量等,与混凝土本身的质量息息相关,本工程选用的骨料级配,要求密切关注石子的级配,尤其是不同顺序装车的石子,要严格控制级配的差异性,在此建议选用5~31.5mm连续级配的石子,同时根据石子的级配,因地制宜地调整砂子的用量;水泥的安定性,重点兼顾水泥的收缩性,选择水泥供应商时,应考虑到供应商水泥的供应能力,严禁使用陈化期尚未结束的水泥,同时在使用水泥时,实验检查水泥的安定性;混凝土强度等级的提高,不能单一地增加水泥用量,应根据水泥砂浆的比例,同时使用适量的石子、砂子等,以此缩小混凝土的收缩量。
(2)拌合温度控制。由于本工程不使用商品混凝土,采用现场搅拌混凝土的施工方法,在搅拌混凝土的时候,必须严格控制混凝土的拌合温度。其中以表示混凝土拌合温度,基本单位℃,通过公式,进行拌合温度的计算,其中表示材料的总重量,单位kg;表示材料质量比热,单位kj/kg.k;表示材料初始温度,单位℃;表示总热容量,单位kj/k;表示总热量,单位kj。工程的材料包括水泥、砂子、石子、粉煤灰、拌合水,这些材料配制而成的混凝土。
(3)设置脚踏架。为便于混凝土的振捣施工,工程现场利用φ10-φ16的钢筋,焊接若干个长1500mm、宽500mm、高度200mm的钢筋脚踏架。混凝土振捣施工时,将脚踏架放置在负弯矩筋之上,在初步振实和找平混凝土之后,再将脚踏架移走。施工实践证明,在浇筑混凝土的时候,保护层厚度一般控制在20mm左右,如果使用脚踏架,进行混凝土的振实和找平,保护层的厚度可明显增厚2~3mm,如果发现混凝土存在较大的坍落度,可站在脚踏架上,利用撬杠等工具连片提出负弯矩筋,再缓慢放下,负弯矩筋自动沉入的深度会更深,这对于混凝土坍落度的控制,起到很好的效果。
(4)结构问题应急措施。在混凝土施工完毕后,如果发现混凝土结构存在质量问题,可灵活选择包钢法加固梁、粘钢法加固梁、叠层法加固板、粘钢带法加固板、格构柱法加固柱、增加截面法加固柱、挂网加固墙体,具体施工方法,根据施工现场情况而定。
2水利工程混凝土施工新技术的应用
2.1散装水泥使用的施工新技术
从如今的发展来看,对水利工程混凝土施工有比较严格的使用规定,应该优先使用散装水泥,主要原因是散装水泥自身所具有的操作简便、能够满足大批量需要的优势,所以得到了人们的青睐,并且保证了工程的可靠性和使用的安全性,还能有效减轻环境污染,缓解人与环境的矛盾,其如今应经是相对成熟的施工技术了。
2.2重视水利工程混凝土中掺合料的应用
想要提高混凝土施工质量,实现方式也比较多,诸如改良混凝土、使用混凝土添加剂等。主要的操作方法是,将高炉矿渣微粉、微硅粉、煤灰粉等掺合料加入到混凝土中,以便达到降低混凝土的水化热的目的,来抑制对碱骨料反应,进而减少水泥的使用量,减少资金投入力度,为企业带来更多的经济效益。
2.3水利工程混凝土中外加剂的应用
现在我国的各类工程中混凝土施用的越来越多,混凝土在中外加剂技术的作用下,显现出了诸多优点:多功能、高效、浓缩,施工的技术也在不断完善。节水、增体、环保等功能在混凝土施工技术的应用得到了良好的发挥。普通减水剂、增强阻裂粉、早强剂是现阶段经常使用到的外加剂。混凝土的和易性能够在外加剂的试用下得到极大的改善,混凝土的凝结时间可以进行有效调整,混凝土的耐久性和各项物理性能均有大幅度的提高,达到了混凝土对施工环境很好的适应能力的终极目标。
3水利工程大型混凝土工程施工技术
近年来,我国对水利工程的建设加大了投入的力度,水利施工不断增多,施工质量也在不断提高。一般的大型水利工程,工程的施工量都比较大、周期长,整体要求高,使用混凝土的数量比较多。作为一项施工技术,混凝土的施工中其材料配合比、浇筑温度都是影响施工质量的重要因素,很有可能导致施工裂缝,保证混凝土的施工质量才是大型水利工程的关键所在。在我国的一些地区的水利工程施工使用了改良后的大体积混凝土施工技术,经实践证明收到的效果还是令人欣喜的,研究人员对其进行了详尽的分析,得出了应在大体积混凝土的施工中,既要控制好温度,又要加强周围混凝土的约束力的结论。高质量的混凝土工程施工技术在保证水利施工质量上体现出较为明显的作用力。大体积混凝土工程的施工除了要满足常规混凝土结构设计的要求外,还应特别注意控制混凝土强度等级,减少施工裂缝问题的发生。由于大体积混凝土工程的施工应力和温度应力都有不同程度的增加,所应有的施工工艺应该更高,施工的中心环节是混凝的混合和浇筑。(1)施工前,应准确测量浇注体的温度,减少温度应力,评估施工中可能遇到的温度差值、内部速度的升降温速率等指标,以便把握好温度控制的指标和技术方法。一般情况下,混凝土入模前的绝热温度的变化值在45℃左右,混凝土内外温差不应超过30℃,降温速率为每天2.5℃。下一步就是混凝土的振捣,这也是比较重要的环节之一,先要选择好振捣的插入点,进行均匀布置,振捣速度应快慢适中,再二次振捣以便保证质量。最后,在浇筑上应采用连续浇筑的方法,也是为了降低裂缝的产生。还要特别提醒现场的施工人员必须熟练的掌握施工技术,严格按照一定规范进行操作,这样才能最大限度的保障施工质量。
引言
路基边坡的防护型式根据气候、水文、地形、环境保护和美化绿化等方面考虑,为了使运营环境舒适、美观,尽量近于自然环境,现在越来越多的施工项目边坡防护采用喷植混凝土植草型式。采用喷植混凝土又叫客土喷播植草,是一种全新的生物边坡防护措施,它的特点是在岩石上能为植物创造生长条件,恢复了因工程施工而破坏的生态系统,制造与自然表土相近的生长基础,培育出稳固边坡和与周边环境和谐的植物,有效恢复生态,并形成可粗放管理的优美植物群落。突破了以往植物防护必须以土质边坡为前提的概念,充分体现了现代环保意识,于环境、自然、工程等各方面来说是一种较为理想的防护手段。
1采用喷植混凝土防护岩石边坡的机理
常用的边坡防护大致可分为工程和植物两种方法。工程防护方法包括圬工护坡、骨架、挡墙栅栏、锚索、喷混凝土等传统工程防护方式;植物防护方法是在边坡较为稳固的基础上采用植树种草的办法作为防止雨水冲刷,控制表土流失的措施。随着对环境保护的重视,工程防护与植物防护相结合并尽可能多的使用植物防护已是大势所趋。
岩石边坡一般是稳定的,经过工程加固的边坡其稳定性更有保障,但的岩石不仅影响景观,破坏了环境,而且长时间的会导致风化严重甚至边坡失稳。喷植混凝土边坡防护技术是针对以往岩石坡而无法绿化的状况而研制开发的,原理是用高次团粒剂使客土形成密实结构,植物纤维在其中起到类似植物根茎的网络作用,造就具有耐降雨冲刷、牢固且透气、与自然表土相近的生长基础。喷植混凝土主要用于岩石坡面和硬质喷植土地等绿化困难的地带,使其得以恢复自然生态保护环境和景观美化为目的的绿化成为可能。岩石坡而施以锚杆挂网的工程措施后,辅以喷植混凝土将起到较为理想防护目的,是岩石边坡较为完美的防护方法。
2岩石路堑边坡防护设计
岩石路堑主要为极严重风化的粉砂岩,堑坡最深达21m,路堑下部为浆砌片石挡土墙,上部为锚杆挂网和喷植混凝土。
锚杆采用螺纹钢筋,直径为16mm,外端设长5cm的直弯头,锚杆间距为1×lm,正方形排列,锚杆锚固深度一般为lm。两侧铁丝网边缘加设封闭锚杆,封闭锚杆的间距和深度为0.5m。锚杆采用砂浆锚固,铁丝网采用镀锌铁丝,其直径不小于2.6cm,网眼为8×13cm。铁丝网与锚杆在端头部紧紧连接,铁丝网一般距坡面2.5cm呈张紧绷平状态。将喷植混凝土的原料(植生混合料)用喷浆机喷布在边坡网面上形成喷植混凝土。养护工作应于喷植完成后即日开始,为期六个月。养护期间应随时注意植物生长和天气情况,做必要的加水湿润和养份追加。原则上每两个月施肥一次,使用复合肥料,六个月后植被的覆盖率应达到90%以上。
3喷植混凝土基材原料的主要成份及其作用
喷植混凝土基材的主要成份有活性黏性种植土,有机肥料、木质纤维、锯木屑、粗颗粒河砂、水泥和高分子外加剂等。
3.1种植土和有机肥
它是供植物生长的土壤和养料,是植物生长的基础物质,天然、无菌、绿色、通气、排水、保水,含有很高的有机质,腐蚀酸及营养成份,可作为长效缓释肥材质。
3.2木质纤维
它是绿化基材与坡面铁丝网前期连接物质,待草本植物的根系扎入岩石缝隙后,其连接作用失效。可选用造纸厂的纸浆为木纤维的代用材料时,注意可能有以下弊病:纸浆中可能含有对草种萌芽有害的物质,如PH值过大;纤维过于纤细,易造成喷播层交织性不好,并会产生板结现象;吸水包水性能变差,且在发干后产生“结壳”现象;另外纸浆因含水率大,给供应、包装、运输和施工带来诸多麻烦。
3.3锯木屑
它在基材中可保水,减轻基材的单位重量,增大基材的内摩擦角,从而减小坡面基材的下滑力。与木质纤维共同作用,使绿化基材稳定在岩石坡面上,它和木质纤维腐蚀后又是良好的肥料。
3.4粗颗粒河砂
它在绿化基材中是一种疏松剂,能有效阻止绿化基材板结,使喷植混凝土牢固、透气、有利于植物生长。
3.5高分子外加剂
为使绿化基材在岩石坡面上保持水土,降低水份的蒸发量,在拌制和喷射基材时还要加入适量的高分子外加剂。它是一种高分子有机聚合物,粉末状,它不仅吸水率大,而且在溶水后会变成极光滑且粘稠的物质。它与其他基材材料混合后形成非常均匀的糊状稠化物,有利于喷播施工。喷播后会在岩石坡面形成性能良好的保水、牢固透气、松软的“混凝土”,高分子外加剂掺量的多少取决于岩石边坡的坡度,坡度越大,用量相应增大。
4护坡基材与岩石坡结合机理
4.1坡面铁丝网
稳定的岩石地坡铁丝网靠锚杆固定在坡面上,不稳定的岩石边坡靠锚杆〈或锚索〉稳定坡面后再与坡面铁丝连为一个整体,坡面铁丝网是喷植混凝土绿化基材与岩石边坡前期相结合的不可缺少的材料。采用18号铁丝编制呈网眼为8—13cm的菱形。网眼过大会增加铁丝网单位面积的负荷,使铁丝网变形,对距铁丝网较远的基材起不到固定作用,在基材重力作用下还会产生局部溜塌;网眼过小,其基材在喷射时不易穿透铁丝网,基材与岩石边坡不能有效地密贴在一起,形成一个空面,不利于植被生长和边坡地稳定。
4.2基材地稳定机理
基材中地黏土和木质纤维是基材在边坡上稳定的主要材料。当基材喷射到坡面上,其木质纤维一头绞在坡面铁丝网上,另一头粘在基材中;黏土则粘在岩石和铁丝网上。当木质纤维在基材中腐烂时,完成了自身在基材中的连接筋的作用,取而代之的是根系发达的草本植物的根系网,它将坡面上绿色的草、后层基材和岩石表层紧紧地连在了一起。
5混合草种
在喷植混凝土护坡地基材中主要选用适应温度变化地混合草种,具备较强地生命力,能在不同季节繁殖且根系发达、叶茎低矮。主要有狗牙根、白喜草、高羊毛等。(1)草种的用量:掺入每平方米草种2—3kg;(2)草种的预处理:草种直接混入基材,发芽极其困难。为提高其发芽率,采用化学药物催芽方法预处理。具体方法为:配置0.5%的氢氧化钠溶液,将草种放到已配置好的溶液中浸泡24h。浸泡过程中常用木棍拌和,捞出后用清水冲洗干净,然后再用清水浸泡6—8h,捞出略晒干即可拌入绿化基材。(3)草种发芽生长的前期养护:当拌有混合草种的基材喷射到岩石坡面上,就要注意草种发芽生长的前期养护工作,养护的主要工具是高压喷雾器,它使养护水雾化后均匀地湿润在坡面基材上。在养护过程中,要注意控制好喷头与坡面地距离和移动速度,保证无高压射流水冲击坡面形成径流,冲走绿化基材及草种。前期养护每天早晚各喷一次,以后逐渐减少,养护时间为六个月。如果喷射植被护坡是在夏秋之交施工,天气热、太阳大、雨水少,为了保证草种的成活,采用覆盖无纺布,主要起到防雨水冲刷,旱季及冬季保温保湿、隔热防晒,透气通风之功能。当拌有混合草种的基材喷射到坡面上,立即覆盖无纺布,无纺布与坡面的距离控制在0.1—0.5m,接头处重叠15cm,并按程序加强养护。
6工艺流程