初探道橋快速修補(bǔ)商品混凝土的制備

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現(xiàn)代化城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度越快,給交通運(yùn)輸業(yè)帶來的壓力越大。近些年來,公路、高速公路、城市立交橋、市區(qū)街道及環(huán)城公路等新建工程接連不斷;并且,隨著車速加快及大型車輛的增多,原有路面損壞加速、加重,維修工程量相當(dāng)繁重。以往,對于損壞的混凝土路(橋)面,一次性修補(bǔ)面積多為幾平米到數(shù)十平米,混凝土方量較小,一般使用具有快凝快硬、早強(qiáng)高強(qiáng)的水泥基材料,現(xiàn)場拌制混凝土、人工澆筑。但現(xiàn)在情況不同了,出于環(huán)境保護(hù)的要求,特別在市區(qū)交通要道改造工程中,常常不允許現(xiàn)場堆積砂、石、水泥,不允許現(xiàn)場拌制混凝土,無論混凝土用量多少,必須考慮供應(yīng)商品混凝土;而且,社會效益第一,要求在不阻斷交通或短時間阻斷交通的條件下進(jìn)行搶修,4～6h實(shí)現(xiàn)開放交通。這樣,就必須解決三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),即:膠結(jié)材料必須有可靠的小時力學(xué)性能;商品混凝土在運(yùn)達(dá)現(xiàn)場的過程中,必須足以阻止凝結(jié)與保持足夠的坍落度;混凝土運(yùn)達(dá)現(xiàn)場后,必須迅速恢復(fù)快凝快硬性能而且保證有足夠的澆筑操作時間。通過大量的試驗(yàn)研究,我們開發(fā)了道橋快速修補(bǔ)商品混凝土制備技術(shù),在冬季與春季兩種環(huán)境溫度下施工,獲得良好效果。

　　一、主要組分

　　道橋快速修補(bǔ)混凝土是特種混凝土,與普通混凝土的共同之處在于使用相同的砂、石、水拌制,但其區(qū)別卻是根本性的,它使用的膠結(jié)材料與化學(xué)外加劑均具有特殊性和專用性。在膠結(jié)材料方面,它使用雙組分水泥,以高強(qiáng)度等級的快硬硫鋁酸鹽水泥為主要組分,硅酸鹽水泥為輔助組分;在力學(xué)性能方面,它要求4h或6h強(qiáng)度;在工作性能方面,坍落度損失要低,并需要分階段調(diào)整凝結(jié)時間。

　　(1)膠結(jié)材料。以混凝土道橋快速修補(bǔ)材料為基礎(chǔ),進(jìn)行改性研究,將其分解為“膠結(jié)材料-低坍損緩凝泵送劑-促凝增強(qiáng)劑”三個部分,以突破其凝結(jié)時間較短(20～30min)及只能現(xiàn)場拌制混凝土的局限性。

　　膠結(jié)材料以快硬硫鋁酸鹽水泥為主要組分,并含有少量的硅酸鹽熟料。二者性能互補(bǔ),前者提供早期強(qiáng)度、微膨脹、抗鹽類侵蝕等性能,后者提供后期強(qiáng)度、提高堿度、避免表面起砂等性能。按JC933-2003快硬硫(鐵)鋁酸鹽水泥檢驗(yàn),初凝時間不低于20min,終凝時間不大于0min;1d與3d抗壓強(qiáng)度應(yīng)分別大于42MPa與52.5MPa。

　　在拌制快速修補(bǔ)混凝土?xí)r,不主張使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料。

　　(2)SFP-Ⅱ低坍損緩凝泵送劑。將減水劑、保塑劑、緩凝劑與引氣劑復(fù)合成專用粉狀“低坍損緩凝泵送劑”,在拌制商品混凝土?xí)r按規(guī)定量加入,依施工環(huán)境溫度的不同,應(yīng)使混凝土初凝時間延緩至60～150min;考慮到運(yùn)距與塞車的影響,1h的坍落度損失應(yīng)低于15%;而且,這種緩凝作用在現(xiàn)場加入促凝增強(qiáng)劑后,應(yīng)能迅速停止或破壞,并且對快凝快硬性能的恢復(fù)以及早期強(qiáng)度的發(fā)揮不產(chǎn)生有害影響。

　　(3)SFP-Ⅳ促凝增強(qiáng)劑。混凝土運(yùn)至現(xiàn)場后,往攪拌運(yùn)輸車中加入一定量的液態(tài)SFP-Ⅳ促凝增強(qiáng)劑,快速攪拌3min,在10min之內(nèi)將料卸完。開始卸料時的坍落度控制指標(biāo)為150～180mm,初凝時間依工程實(shí)際情況及施工方要求可縮短至30～60min,在保證達(dá)到可靠的4h或6h強(qiáng)度的前提下,盡可能保證有較充裕的混凝土澆筑、抹平等操作時間。

　　(4)防凍劑。冬季施工時,選用非早強(qiáng)性防凍劑,摻量2.5%,與SFP-Ⅱ共同加入,不導(dǎo)致凝結(jié)時間和坍落度的明顯變化。由于SFP-Ⅳ有足夠的早強(qiáng)、增強(qiáng)與促凝性能,不主張?jiān)诎柚苹炷習(xí)r使用早強(qiáng)性防凍劑。如施工條件許可,也可將GD-1制備成液態(tài)防凍劑,在現(xiàn)場與SFP-Ⅳ共同加入。

　　二、如何制備道橋快速修補(bǔ)商品混凝土

　　1、混凝土配合比。應(yīng)通過試配確定實(shí)用的混凝土配合比,強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計要求,混凝土4h與6h抗壓強(qiáng)度應(yīng)分別高于25MPa與28MPa,4h與6h抗折強(qiáng)度應(yīng)分別高于3.5MPa與4.0MPa。當(dāng)要求4h抗折強(qiáng)度高于4.0MPa時,應(yīng)適當(dāng)降低W/B及提高SFP-Ⅳ加入量,混凝土澆筑操作時間縮短至20～30min。

　　2、混凝土工作性能。根據(jù)試驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提出依施工季節(jié)不同所使用的混凝土工作性能控制指標(biāo),如表1所列。混凝土攪拌機(jī)的卸出料稱為新拌混凝土,運(yùn)至工地加入SFP-Ⅳ促凝增強(qiáng)劑后稱為現(xiàn)場混凝土。在環(huán)境溫度條件下,新拌混凝土坍落度、凝結(jié)時間應(yīng)大于表中數(shù)值;現(xiàn)場混凝土坍落度、初凝時間應(yīng)大于表中數(shù)值,終凝時間應(yīng)小于表中數(shù)值。

　　3、攪拌站用于制備道橋快速修補(bǔ)混凝土的所有設(shè)備,包括水泥散裝車、水泥儲倉、螺旋輸送機(jī)、攪拌機(jī)、攪拌運(yùn)輸車等,均須予先清掃或清洗干凈,避免特種水泥膠結(jié)材料與普通水泥混放,避免該特種混凝土與普通混凝土混雜。不得使用清洗普通混凝土運(yùn)輸車后的高堿性水清洗裝運(yùn)該特種混凝土的運(yùn)輸車。

　　4、質(zhì)量控制

　　對膠結(jié)材料進(jìn)行物理與力學(xué)性能全項(xiàng)檢驗(yàn)。每一個工程所使用的混凝土配合比,必須預(yù)先進(jìn)行試配,依環(huán)境溫度的變化調(diào)整化學(xué)外加劑用量,務(wù)必使凝結(jié)時間與坍落度損失等指標(biāo)符合施工要求。每班檢驗(yàn)一次新拌混凝土初始坍落度及60min坍落度保留值。每2班檢驗(yàn)一次混凝土的4h、6h及1d抗壓強(qiáng)度。開始拌制混凝土前,對設(shè)備、計量裝置及運(yùn)輸車輛進(jìn)行全面檢查,必須符合拌制和運(yùn)輸該特種混凝土的要求。

　　利用以快硬硫鋁酸鹽水泥為主要組分的膠結(jié)材料及SFP-Ⅱ低坍損緩凝泵送劑、SFP-Ⅳ促凝增強(qiáng)劑,可以成功制備道橋快速修補(bǔ)商品混凝土。該技術(shù)的開發(fā),完成了水泥基道橋快速修補(bǔ)材料因快凝快硬一般由現(xiàn)場拌制混凝土、單次施工面積較小到供給商品混凝土、可以較大面積施工的轉(zhuǎn)變。

　　道橋快速修補(bǔ)混凝土的商品化,對于混凝土公路、橋梁及城市路面的搶建、搶修具有重要的推廣應(yīng)用意義,可以實(shí)現(xiàn)不斷交或短時間斷交施工,開放交通快,利于環(huán)境保護(hù),經(jīng)濟(jì)效益與社會效益顯著。