快速修复技术在桥梁路面中的应用

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　　我国的许多大跨度的桥梁主要采用悬索桥和斜拉桥,对于斜拉桥其建设速度快,也更经济,而悬索桥则可以支撑更长的跨度,但两者的共同点是大多数都要进行路面板的铺装。由于南方地区气候湿热,降水量大,一般在选择路面的材料时倾向于修筑水泥混凝土路面。除了一些地区铺筑沥青路面外,大多省市的干线桥梁路面都使用水泥混凝土路面。然而,对于90年代和21世纪初期修筑的现有水泥混凝土路面而言,由于设计方法、建筑材料、施工技术、施工管理和质量控制等方面的不足以及自然灾害的破坏等原因,许多桥面在早期使用的4～6年时间内就发生变形、开裂,甚至破坏。同时,由于桥梁在现有的道路交通网中的重要地位,不可能完全封闭交通来长时间的修复,因此,这就提出了快速修复技术这一课题。就目前应用最广泛的水泥快速混凝土桥面,本文针对快速修复技术,主要从混凝土的混合料、外加剂与配合比方面来介绍国内外的新技术,以促进快速技术的发展。
　　1水泥混凝土桥面的快速修复技术
　　我国现有的混凝土桥面修复技术是通过选用优质的水泥基材和造价高的聚合物混凝土,或者添加合适种类的外加剂,缩短其凝结时间,提高早期强度,达到施工后的3～8天通车。但是在实际的桥面修复工程中,1天时间的中断交通都是难以接受的。因此,修复时间越短,就对交通影响越小。下面从几个方面来介绍快速修复技术的应用。
　　1.1 水泥水泥是混凝土中最具活性的组成材料,水泥的选择与合理的使用是获得高质量混凝土的关键所在。wWW.11665.cOm对于快速修复工程,国外常常用快凝或快硬水泥,除了常规的早强水泥和掺外加剂的水泥以外,新型水泥也得到开发。日本广泛地应用调凝水泥(或称喷射水泥),这种喷射水泥的终凝时间为15min,而普通的硅酸盐水泥为190min。由喷射水泥拌制的砾石混凝土掺入0.3%的缓凝剂后,初凝时间约为40min,而普通的混凝土需要5h,一天龄期的喷射水泥混凝土的抗弯强度可达到4.1mpa。抗拉强度可达到2.5mpa。采用喷射水泥进行路面维修可在12h以内完成,并恢复交通。美国开发了一种成为“派拉蒙特”(pyrament)的混合水泥,这种混合水泥拌制的混凝土,24h抗压强度达到13.4mpa以上,而28天抗压强度可达到82.7mpa,4h抗弯强度约为3.4mpa。纽约州采用派拉蒙特混合水泥,12h完成一座桥梁接缝的修复。肯塔基州的巴克利地方机场,在寒冷气候条件下,5h内重建了7.6m×18.3m的机场跑道。
　　1.2 外加剂为了提高水泥混凝土的质量,加速或延缓凝结时间,提高抗冻和抗硫酸盐的侵蚀,控制强度的增长,以及提高和易性和修整性等,通常在拌制混凝土期间,或者之前在混凝土配料中掺加一种以上的化学外加剂、粉煤灰和其他矿物混合料。混凝土外加剂有数百种之多,但是,新型的外加剂仍然在研究开发。在桥梁路面工程中,许多种类的外加剂得到了广泛的应用。在快速修复工程中,较多采用促凝剂或早强剂,以加快混凝土早期强度的增长,缩短凝结时间,其中最常用的促凝剂是氯化钙。但是,氯化钙容易造成混凝土中的钢筋腐蚀,因此,不含氯化物的促凝剂引起了人们越来越多的关注,硫酸盐、甲酸盐、硝酸盐和三乙醇胺等已成功地应用于混凝土。三乙醇胺是一种油质、水溶性、鱼腥味的液体,是氨和乙烯氧化物反应的产物,可加速c3a水化成六方铝酸盐的过程,但不会加速六方铝酸盐转化成立方铝酸盐的过程。甲酸钙、亚硝酸钙和硫代硫酸钙等也可加快混凝土的凝结。早强剂是一种专门解决工程中需要尽快或尽早获得水泥混凝土强度问题的专用外加剂,早强剂的使用不仅能确保公路水泥混凝土工程的质量和使用耐久性,而且也能提高公路工程中水泥混凝土结构施工和修复的速度,减少交通堵塞, 实现更大的经济效益和社会效益。通过在混凝土中掺加钢材、木材、碳、纤维素、碳铅合成纤维和聚丙烯纤维等纤维材料,可有效地控制混凝土上开裂,减少收缩和渗透,以及提高抗冲击力,这些纤维增强混凝土得到广泛的研究与应用。同时,纤维也可作为维修材料使用,提高材料的力学和物理性能。在快凝水泥中,加入聚丙烯纤维,可提高水泥的性能。shrp(美国战略公路研究计划)中的一项创造性的研究项目表明,在混凝土中掺加碳纤维可拌制阴极保护的导电混凝土。在碾压混凝土中掺加钢纤维,可提高碾压混凝土开裂后的强度和耐久性。
　　1.3 配合比设计混凝土混合料配合比设计,是按比例地选择水泥、集料、水、外加剂或其他成分,以最低成本生产符合工程性质要求的混合料的过程。我国多采用体积配合比设计方法,先确定集料级配,水泥:细集料:粗集料的比例,再按照水灰比加入水使混凝土达到所需的和易性与标号要求。随着工程技术的要求与计算机技术的发展,混凝土配合比设计领域的发展集中在以下几个方面:①通过发展计算机辅助技术来简化标准设计程序;②在混合料配合比设计中应越来越多地使用外加剂与矿物混合料;③研究开发混合料配合比新理论,重点研究集料级配和性能的影响。开发混合料配合比的专家系统是未来的发展方向,专家系统应建立在成功经验与粒径分布和流变理论模型的基础上,能更准确地预测和易性、强度和耐久性,根据用户输入的材料特性、环境和荷载条件及设计的使用寿命,专家系统会自动地选择合适的材料和配合比,以确定费用最经济而且符合所有输入条件的混合料。
　　2结语
　　本文通过混合料、外加剂、配合比设计三个方面对快速修复技术在桥梁路面中的应用进行了简要的介绍,快速修复技术在一些公路路面的修复中同样也有指导作用。随着未来桥梁和道路建设的加快,路面的修复技术也需得到进一步的发展。因此,加强快速修复技术的研究,在桥梁和道路路面的建设中具有实践的意义。