一种桥梁盖梁加固工艺的制作方法

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种桥梁盖梁加固工艺。


背景技术：

2.充分发挥膨胀剂对胶凝材料的补偿收缩、钢纤维对混凝土增强、增韧和阻裂作用、进一步的利用纤维素纤维相比于钢纤维对混凝土性能的影响，尤其在泵送条件下。
3.随着桥梁使用年限的增长，既有混凝土结构在各种使用荷载及侵蚀环境作用下，已相继出现了相当严重的老化和病害问题，严重影响了桥梁的结构安全。处于这些状况的混凝土结构，由于经济社会原因，往往不便拆除重建，通常是经过严格的鉴定和评估，在技术可行、经济合理的情况下进行维修和加固。以新混凝土加固既有混凝土结构的加大截面法在既有混凝土结构的维修加固及改造中被大量使用。
4.在桥梁结构混凝土加固补强过程中，加固质量的好坏决定着结构的安全性和正常使用功能的发挥，也决定了桥梁结构加固的效益。加大截面法主要面临的难度在于：新混凝土与既有混凝土的黏结性能非常关键，加固后新混凝土与既有混凝土能否很好的协同受力工作取决于新混凝土与既有混凝土界面的黏结性能。第一，旧混凝土表面的处理；第二，新加固混凝土收缩引起的裂缝导致黏结性不强问题；第三，新加固混凝土在生产过程中如何实现自身的均匀性，自身不均匀严重影响加固效果，造成薄弱面，进而达不到加固效果。
5.此外桥梁加固混凝土的生产制备亦非常关键，加固混凝土相比于一般混凝土其性能要求特别高，尤其是需要克服自身收缩，抗裂，与旧混凝土之间的黏结性能，需要加入不同材料调控混凝土相关性能，主要表现在加固混凝土由于其成分的复杂，所以组分的复杂一方面需要将各种成分分散均匀，才能有效发挥各种成分的功能，例如水泥是直接提供混凝土强度的组分，往往在设计配合比时考虑水化热，可能水泥掺入比例会优化减少，如果分散不均匀，局部强度达不到设计要求，验证影响加固混凝土质量；加固混凝土需要克服普通混凝土(水泥加粉煤灰组分)胶凝材料自收缩的问题，达到补偿收缩的目的，如果膨胀剂分散不均匀，导致混凝土不同位置膨胀不一致，往往适得其反，对混凝土结构造成破坏，所以膨胀剂的分散均匀至关重要；次外钢纤维对混凝土会造成分散均匀性影响会连锁导致拌合物和易性的影响、浇筑振捣的影响，同时还导致加固混凝土材料本身性能的差异项，大大降低钢纤维增强、增韧和阻裂作用。组分的复杂另一方面对混凝土的工作性能影响，进而影响现场浇筑施工，在纤维增强、增韧和阻裂作用前提下，引入桥梁专业纤维素纤维协调调控混凝土性能，进而对混凝土工作性能影响较小，保证浇筑质量。
6.因此，为了达到加固效果，需要制备出一种拌合物工作性能好、强度满足要求，能够针对自身胶凝材料收缩问题进行补偿收缩调控，需要通过一种提高自身抗裂的进行抗裂性设计、同时又能增强加固混凝土与原有混凝土之间的黏结性能，所以引入钢纤维与纤维性纤维的协同作用。调控材料的引入，就导致各组分分散均匀性的问题，解决均匀性分散问题势在必行。
7.此外，仅仅从加固材料本身设计不足以解决加固混凝土与原有混凝土之间的黏结
1596-2005中i级粉煤灰规定；
29.和/或，所述碎石为5mm-20mm两档连续级配，空隙率小于40％，压碎值小于20％，含泥量不大于1.0％，其他指标符合jtg/t 3650-2020规定；
30.和/或，所述砂细度模数为2.5-3.0，含泥量不大于2.0％，泥块含量不大于0.5％，其他指标符合jtg/t 3650-2020规定；
31.和/或，所述水符合jtg/t 3650-2020规定；
32.和/或，所述减水剂采用高效聚羧酸高性能减水剂，性能指标符合gb8076-2017规定；
33.和/或，所述纤维素纤维为片状，当量直径2.88mm，抗拉强度891.62mpa，断裂伸长率16.6％，初始模量9.69gpa，纤维杂质含量0％；
34.和/或，所述钢纤维为剪切波纹型，直径1.16mm，长度29.71mm，长径比25.57，抗拉强度平均值823.6mpa，抗拉强度最小值716.2mpa，弯曲性能100％。
35.在本发明中，作为一种优选的实施例，所述碎石包括第一碎石和第二碎石，第一碎石的粒径为10-20mm，第二碎石的粒径为5-10mm，第一碎石与第二碎石的重量比小于487：325。
36.在本发明中，作为一种优选的实施例，还包括新加固混凝土的配方设计步骤：根据原有混凝土的设计标号，配制出高一等级新加固混凝土，对新加固混凝土相关指标进行性能测试，选取合格的配方。
37.在本发明中，作为一种优选的实施例，s22)凿毛步骤的具体过程如下：凿毛清理所有的表面，并清除灰尘，疏松的材料，灰泥，油脂，腐蚀沉积物或藻类；通过轻轻的粗凿或喷砂，粗化表面，并清除浮皮，露出固料；然后用高压水冲洗干净；浇筑新加固混凝士前，老混凝土表面必须保持干饱和状态。
38.在本发明中，作为一种优选的实施例，s23)植筋是指在原有混凝土表面进行定位、钻孔、清空、配胶、植胶、固化整个过程。
39.在本发明中，作为一种优选的实施例，s26)浇筑步骤的具体过程如下：先浇筑墩柱正上方，然后浇筑中间部分，最后浇筑两边悬臂部分；悬臂部分与墩柱附近应重复振捣，防止悬臂砼部分出现开裂；砼浇筑分层进行，上一层砼在下一层砼初凝以前浇筑，层浇筑厚度控制每层30cm-50cm；并根据钢筋的密集程度和砼的初凝时间适当调整，钢筋密集的部位，适当减少浇筑分层的厚度。
40.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
41.1、加固用新混凝土收缩产生的微裂缝是新混凝土与既有旧混凝土黏结面黏结强度降低的主要原因之一，为了加强新混凝土与旧混凝土黏结性能，克服混凝土自身收缩尤其的黏结性不强问题，本发明结合加固混凝土材料本身优化配方设计与现场凿毛、植筋工艺相结合，从加固混凝土到现场工艺优化保证加固混凝土与旧混凝土之间的黏结性能。
42.2、通过采用补偿收缩方式解决混凝土自身收缩问题，利用膨胀剂调控加固新混凝土的限制膨胀率指标；第二，采取加固新浇筑混凝土比既有旧混凝土提高一个设计等级，以减少加固新混凝土的收缩，降低收缩应力；第三，加固新混凝土中加入纤维，利用纤维减少加固新混凝土的收缩，利于提高加固新混凝土与既有旧混凝土之间的黏结性能。进而了加固混凝土自身抗裂与既有旧混凝土之间的性能匹配。
43.3、为了解决加固混凝土各组分分散均匀性的问题，尤其是纤维均匀分散于骨料周围，起到增强、增韧、限裂和阻裂作用，如果纤维分散不均匀，将使某些部位的加固新混凝土缺少纤维或者纤维在一定范围内团结，不仅没有增强作用，还会引起局部强度的削弱。为了保证纤维均匀分散，一方面采用振动搅拌机搅拌，提高搅拌功率利于纤维的分散；第二，采用特定的投料方式，结合纤维素纤维与钢纤维在水中分散效果的不同，尤其是钢纤维不易分散，避免了钢纤维尚未分散即被水泥砂浆或者水泥净浆包裹成钢纤维球的现象，合理的将两种纤维在不同阶段进行均化分散。
44.4、在工艺方面，一方面对新混凝土与旧混凝土的黏结面采取凿毛工艺，然后利用高压水枪对凿毛面进行清理，改善新混凝土与既有旧混凝土之间的黏结性能。第二，在新混凝土与旧混凝土的黏结面采取植筋方法，利用植筋将旧混凝土与新混凝土连成一个整体，进一步实现结构协同受力。
附图说明
45.图1多组分振动搅拌分散原理图，解决团结现象；
46.图2多组分振动搅拌分散实物图；
47.图3混凝土大板抗裂试验试件成型；
48.图4混凝土试件裂缝宽度测试；
49.图5混凝土表面裂纹数量及面积测试结果；
50.图6加固混凝土拌合物各组分分散均匀图；
51.图7混凝土坍落扩展度测试工作性能指标纤维分布；
52.图8新加固混凝土各组分投料顺序图；
53.图9为现场加固工艺流程图；
54.图10为盖梁支架立面图。
55.具体实施例方式
56.下面，结合具体实施例方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。
57.请参照图1-10，一种桥梁盖梁加固工艺，包括如下步骤：
58.s10、新加固混凝土的制备步骤：按照预设配方配比称取如下原料：水泥、粉煤灰、碎石、砂、水、减水剂、膨胀剂、纤维素纤维、钢纤维，将上述原料加入振动搅拌机中进行振动搅拌，得到新加固混凝土混合料,备用；
59.s20、现场加固步骤，具体包括以下步骤：
60.s21)搭设支撑托架：安装盖梁的支撑托架；
61.s22)凿毛：测量放样，对墩顶的原有混凝土进行凿毛；
62.s23)植筋：对盖梁进行钻孔、植筋；
63.s24)搭设底模托架：安装盖梁的底模托架；
64.s25)安装模板：铺设盖梁底模，绑扎钢筋，检查合格后，安装侧模板，测量调模，检查合格；
65.s26)浇筑：浇筑步骤s10得到的新加固混凝土混合料；
66.s27)拆模养生。
67.作为优选的实施方式，步骤s10中，所述新加固混凝土的各组分及用量为：水泥387kg/m3、粉煤灰138kg/m3、碎石812kg/m3、砂812kg/m3、水176kg/m3、减水剂7.98kg/m3、膨胀剂25kg/m3、纤维素纤维0.8-1.2kg/m3、钢纤维60kg/m3。
68.作为优选的实施方式，步骤s10中，所述新加固混凝土的各组分及用量为：水泥387kg/m3、粉煤灰138kg/m3、碎石812kg/m3、砂812kg/m3、水176kg/m3、减水剂7.98kg/m3、膨胀剂25kg/m3、纤维素纤维0.9kg/m3、钢纤维60kg/m3。
69.作为优选的实施方式，步骤s10中，所述新加固混凝土的制备方法包括以下步骤：
70.s11)备料：按配方配比称取各组分；
71.s12)干拌：将配方量的钢纤维、水泥、粉煤灰、膨胀剂、碎石、砂加入振动搅拌机中进行干拌，使膨胀剂、钢纤维均匀分散到固体组分中；
72.s13)湿拌：然后在振动搅拌机中加入配方量的水进行搅拌，再利用纤维分散机将配方量的纤维素纤维均匀投料入振动搅拌机中进行湿拌。
73.作为优选的实施方式，
74.所述水泥为品质稳定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，碱含量不宜大于0.60％，熟料中c3a含量不大于8.0％，其他指标需符合gb 175-2007规定；
75.和/或，所述粉煤灰性能稳定，氯离子含量不大于0.02％，其他性能应符合gb/t 1596-2005中i级粉煤灰规定；
76.和/或，所述碎石为5mm-20mm两档连续级配，空隙率小于40％，压碎值小于20％，含泥量不大于1.0％，其他指标符合jtg/t 3650-2020规定；
77.和/或，所述砂细度模数为2.5-3.0，含泥量不大于2.0％，泥块含量不大于0.5％，其他指标符合jtg/t 3650-2020规定；
78.和/或，所述水符合jtg/t 3650-2020规定；
79.和/或，所述减水剂采用高效聚羧酸高性能减水剂，性能指标符合gb8076-2017规定；
80.和/或，所述纤维素纤维为片状，当量直径2.88mm，抗拉强度891.62mpa，断裂伸长率16.6％，初始模量9.69gpa，纤维杂质含量0％；
81.和/或，所述钢纤维为剪切波纹型，直径1.16mm，长度29.71mm，长径比25.57，抗拉强度平均值823.6mpa，抗拉强度最小值716.2mpa，弯曲性能100％。
82.作为优选的实施方式，所述碎石包括第一碎石和第二碎石，第一碎石的粒径为10-20mm，第二碎石的粒径为5-10mm，第一碎石与第二碎石的重量比小于487：325。
83.作为优选的实施方式，还包括新加固混凝土的配方设计步骤：根据原有混凝土的设计标号，配制出高一等级新加固混凝土，对新加固混凝土相关指标进行性能测试，选取合格的配方。
84.作为优选的实施方式，s22)凿毛步骤的具体过程如下：凿毛清理所有的表面，并清除灰尘，疏松的材料，灰泥，油脂，腐蚀沉积物或藻类；通过轻轻的粗凿或喷砂，粗化表面，并清除浮皮，露出固料；然后用高压水冲洗干净；浇筑新加固混凝士前，老混凝土表面必须保持干饱和状态。
85.作为优选的实施方式，s23)植筋是指在原有混凝土表面进行定位、钻孔、清空、配
胶、植胶、固化整个过程。
86.作为优选的实施方式，s26)浇筑步骤的具体过程如下：先浇筑墩柱正上方，然后浇筑中间部分，最后浇筑两边悬臂部分；悬臂部分与墩柱附近应重复振捣，防止悬臂砼部分出现开裂；砼浇筑分层进行，上一层砼在下一层砼初凝以前浇筑，层浇筑厚度控制每层30cm-50cm；并根据钢筋的密集程度和砼的初凝时间适当调整，钢筋密集的部位，适当减少浇筑分层的厚度。
87.本发明设计的原理为：
88.请参照图1-10，通过加固混凝土自身性能优化与施工工艺相结合，保证加固混凝土的加固效果。
89.通过对一般混凝土胶凝材料的补偿收缩调控机理，使加固混凝土抵抗自身胶凝材料收缩引起的微裂缝，减少消除微裂纹可以提高加固新混凝土的耐久性，并且可以增加加固混凝土与既有旧混凝土的黏结性能。
90.通过纤维对混凝土增强、增韧、限裂和阻裂作用，通常引入钢纤维，但是钢纤维过多的引入不易分散影响混凝土拌合物的工作性和浇筑密实性，还易与胶凝材料团结造成混凝土性能不均匀，影响混凝土整体性能，适得其反。所以通过引入纤维性纤维其自身的特性，对混凝土工作性能及泵送性能影响微弱的机理，合理引入纤维素纤维与钢纤维协调调控加固混凝土的性能。
91.加固混凝土由于其复杂组分，组分均匀分散尤其重要，分散的均匀性是发挥加固混凝土性能的前提。相比于普通混凝土，针对新加固混凝赋予了特定功能，增加了膨胀剂、纤维素纤维、钢纤维，而这三种材料分散均匀对混凝土的质量至关重要，是新加固混凝土质量的核心所在点。为了使混凝土拌合料在搅拌过程中达到宏观与微观上的匀质性，采用提高混凝土各组分运动频率，使其尽可能的相互撞击、摩擦，运动轨迹相互交汇，在搅拌过程中应使物料的位移通过对流运动、扩散运动来达到上述搅拌目的；物料通过最重要的对流运动使其在宏观上达到了较佳的匀质性；物料的扩散运动则使其在微观上达到了良好的均匀性，这种运动方式会使混凝土得到更加优良的性能；完美的搅拌过程应该是由良好配合的对流、扩散运动来完成的。振动搅拌就是通过强制搅拌与高频振动的双重作用，使物料颗粒间相互激烈的碰撞，从而提升混合料的对流和扩散，最终达到整体上的匀质性；振动搅拌不仅降低了混凝土颗粒间的粘度、摩擦力，而且增加了物料间的挤压与碰撞次数，破坏了水泥团，加速了水化反应，优化了混凝土的孔结构以及孔级配，强化了水泥石-骨料的界面结合处，因而明显地提升了混凝土的各项性能。
92.为了验证纤维对混凝土抗裂的作用，参考gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用尺寸为800mm
×
600mm
×
100mm的平面薄板型试件，模具设有7根裂缝诱导器。采用放大倍数40倍的放大镜且分度值0.01mm裂缝测试仪测试裂缝尺寸。
93.单位面积上总开裂面积计算按照公式2.1计算，表示第条裂缝最大宽度(0.01mm)，表示第条裂缝最大长度(1mm)，表示总裂纹数目。
[0094][0095]
按照表1中混凝土配合比进行试验。
[0096]
表1抗裂比对试验用混凝土配合比
[0097][0098]
数据结果见图5，试验发现，掺加纤维素纤维后能明显降低混凝土表面裂纹总数量，未掺加纤维素纤维裂纹数量为13条，掺加纤维素纤维混凝土表面裂纹数量均为9条。通过对裂纹的宽度及长度测试，发现纤维素纤维能够明显减少混凝土表面单位裂纹面积。
[0099]
纤维素纤维掺量为0.0％时坍落扩展度为715mm，纤维素纤维掺量为0.8％时坍落扩展度为705mm，纤维素纤维掺量为1.0％时坍落扩展度为700mm，纤维素纤维掺量为1.2％时坍落扩展度为690mm。另外从坍落扩展度指标可以看出，纤维素纤维对混凝土的工作性能影响较小，坍落扩展度指标均能满足施工要求，进一步证明纤维素纤维加钢纤维的优势，不仅提高抗裂性能，还能使纤维对混凝土工作性能影响有效降低。
[0100]
从新拌混凝土及硬化混凝土图片中可以看出，新拌混凝土纤维均匀分布在混凝土中，没有出现结团现象；硬化混凝土敲开之后，清晰可见纤维分布均匀，同样没有出现结团现象。表明投料顺序及搅拌工艺的合理性。
[0101]
两种材料的黏结组合，其界面处理也非常关键，本方法通过采用物理表面处理方法和钢筋连接方法结合，既通过清除既有旧混凝土表面的污痕等附着物，改善黏结界面；又通过定位植筋的方法从结构上将加固混凝土与既有旧混凝土连接成整体，需要指出的是为了更好的从结构上形成整体，加固混凝土的设计标号在既有旧混凝土的设计标号基础上提高一个等级设计。
[0102]
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面实施例。
[0103]
实施例1
[0104]
一种桥梁盖梁加固工艺，包括如下步骤：
[0105]
s1：制备加固纤维混凝土所用材料，所述材料包括水泥、粉煤灰、碎石、砂、水、减水剂、膨胀剂、纤维素纤维、钢纤维；
[0106]
水泥：华润水泥(封开)有限公司，p
·
ii42.5硅酸盐水泥，比表面积324m2/kg，密度3110kg/m3，碱含量0.29％。
[0107]
粉煤灰：中国国电集团公司谏壁发电厂，f类i级，游离氧化钙0.02％，sio2、al2o3、fe2o3总质量分数70.99％，氯离子0.004％，密度2360kg/m3。
[0108]
碎石：兴业县盘龙石场，大石(10mm-20mm)：小石(5mm-10mm)＝60％：40％掺配成5mm-20mm连续级配，表观密度2643kg/m3。
[0109]
砂：广东清远水业有限公司，河砂，ii区中砂，细度模数2.7，表观密度2600kg/m3。
[0110]
外加剂：江苏苏博特新材料股份有限公司，缓凝型高性能减水剂hpwr-r。
[0111]
水：自来水。
[0112]
膨胀剂：广州百小度建材有限公司，i型，水中7d限制膨胀率0.035％，空气中21d限
制膨胀率-0.015％，7d抗压强度37.1mpa，28d抗压强度48.3％，氧化镁含量0.32％，碱含量0.17％，氯离子含量0.018％。
[0113]
纤维素纤维：江苏筑筑建筑材料有限公司，片状，当量直径2.88mm，抗拉强度891.62mpa，断裂伸长率16.6％，初始模量9.69gpa，纤维杂质含量0％。
[0114]
钢纤维：苏州钰建钢纤维有限公司，剪切波纹型，直径1.16mm，长度29.71mm，长径比25.57，抗拉强度平均值823.6mpa，抗拉强度最小值716.2mpa，弯曲性能100％。
[0115]
s2：根据既有旧混凝土的设计标号，利用s1所述材料试验配制出高一等级新加固混凝土；
[0116]
通过水胶比确定、纤维体积率确定、单位用水量确定、砂率确定、单位体积内碎石及砂的确定、膨胀剂掺量确定、减水剂掺量确定，计算出各种材料用量。
[0117]
表2新加固混凝土配合比
[0118][0119]
s3：根据s2所述，对新加固混凝土相关指标就行测试，选取合格的配方；
[0120]
针对表2混凝土，测试坍落扩展度700mm，混凝土拌合物中水溶性氯离子含量(占胶凝材料质量百分比)0.005％，水中7d限制膨胀率0.039％，7d抗压强度54.4mpa，均满足设计要求。
[0121]
s4：制备加固纤维混凝土所用搅拌工艺，所述搅拌工艺采用振动搅拌机搅拌工艺；
[0122]
相比于普通混凝土，针对新加固混凝赋予了特定功能，增加了膨胀剂、纤维素纤维、钢纤维，而这三种材料分散均匀对混凝土的质量至关重要，采用dt3000zbw型混凝土振动搅拌机，额定生产率180m3/h，搅拌输入功率2
×
55kw，振动输入功率2
×
15kw。通过有效的机械强化搅拌过程，混凝土在振动过程中，内部各种组分材料围绕某种不稳定的中间位置做连续不断的振动，并且使相邻不同组分发生位移，不同组分之间的相对运动频率增加，进而破坏团聚现象，使各组分均匀分布，此外还可以增加胶凝材料与集料、纤维之间的粘结力。
[0123]
s5：制备加固纤维混凝土所用搅拌工艺，所述搅拌工艺采用干拌加湿拌相结合投料顺序，保证两种纤维的均匀性；
[0124]
为了保证功能调节的三组分膨胀剂、纤维素纤维、钢纤维分散均匀，针对新加固混凝土搅拌投料顺序进行优选设计。
[0125]
s6：现场加固工艺包括搭设支架、凿毛、植筋、立模板、浇筑、养护成套施工工艺；
[0126]
主要包括盖梁支撑托架安装，测量放样，混凝土凿毛，钻孔植筋，铺设盖梁底膜，绑扎钢筋，检查，安装侧模板，测量调模，检查，浇筑混凝土，等强拆模养生，支架拆除。
[0127]
支架搭设需要符合相关流程，满足实用安全需求。
[0128]
凿毛、植筋按照凿毛-定位-钻孔-清孔-钢筋清洁-配胶、注胶-固化、保护-检测。此外特别注意，必须保证足够的固化时间，在固化期内禁止扰动钢筋；夏季施工气温较高时，混凝土表面温度可能达到60-70℃，如需要获得较长操作时间，可与厂家联系使用夏季缓释植筋胶；尽量避免雨天施工。
[0129]
浇筑砼前，应先洒适量水湿润墩柱顶砼表面。盖梁砼浇筑顺序：先浇筑墩柱正上方，然后浇筑中间部分，最后浇筑两边悬臂部分。悬臂部分与墩柱附近应重复振捣，防止悬臂砼部分出现开裂。砼浇筑分层进行，上一层砼在下一层砼初凝以前浇筑，层浇筑厚度控制30cm-50cm一层。并根据钢筋的密集程度和砼的初凝时间适当调整，钢筋密集的部位，适当减少浇筑分层的厚度。
[0130]
外架拆除前应由施工项目负责人召集有关人员对支架工程进行全面检查、安全技术交底与签证确认后，支架方可拆除。拆除支架应设置警戒，张挂醒目的安全警示标志，禁止非操作人员通行和地面施工人员穿行，禁止与该项工作无关的人员逗留，并有专人负责警戒。总之，按照相关程序，确保安全事故。
[0131]
上述实施方式仅为本发明的优选实施例方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。