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水泥混凝土路面采用真空灌浆技术施工分析

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-12-17  浏览次数:147

  摘要:水泥混凝土路面在我国已有多年的使用历史,近年来,我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限,随着交通量的增加,尤其是汽车轴载日益重型化,在连续荷载作用下,出现路面损坏,使用品质下降等情况,水泥混凝土路面最严重的病害路面板的断板直至破碎,而这种情况往往是由于板下脱空所引起的。如果能解决板底脱空问题,那么水泥混凝土路面的使用年限将大大延长,板下灌浆技术是很有效的解决办法,它是通过对水泥混凝土路面板下灌注水泥浆液、水泥粉煤灰浆液、水泥砂浆,充实板底脱空空隙,达到稳定水泥混凝土板块的目的,改善路面通车状况的方法。
  关键词:水泥混凝土路面灌浆技术应用
  水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。
  一、灌浆加固机理
  灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充,渗透和挤密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体。
  二、真空灌浆技术需要注意的问题
  1.真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术,在我国应用比较少,缺乏相应的技术依据,同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此,需要结合现有的施工材料和设备,摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。包括对真空灌浆实施的施工步骤和技术措施;预应力孔道制作过程的质量保证以及材料、机械设备选择的要求等,从工艺设计-材料设备-施工措施进行全面的试验分析和比较,这是实施真空灌浆技术的一个重要内容。
  2.真空灌浆技术同时需要合适的灌浆材料,这是完成真空灌浆技术的一个重要环节。因为在通过施工工艺排除90%以上孔道空气的同时,如何改善水泥浆的水灰比,减少由于水泥浆收缩而产生的孔道空隙就显得尤为重要。因此,和易性好、空隙率低、渗透性小、具有较高强度和耐久性的灌浆材料,是我们研究的主要目标之一。
  3.编制相关的施工操作程序,以便于及时总结,规范施工方法,以达到推广先进的施工工艺,提高工程质量的目的。
  4.根据真空灌浆技术的基本原理,经过反复的分析比较,确定总体的施工方法为:真空→真空+灌浆→灌浆三步法不间断施工工艺。
  三、真空灌浆技术的基本流程
  1、浆体配比设计这种高性能水泥浆与普通水泥浆相比,在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多成份,其目的是为了增加水泥浆的密实度,改善水泥浆性能,从而达到高强和耐久的目的。
  水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型,在常温下24h后拆模,进行试验室养护。试验结果表明:水灰比琥小,强度越高,用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa,大大超过所要求的强度。改选用425#普硅水泥,7天强度最大达到55MPa以上,因此,选用425#普硅水泥即可达到要求。
  2、真空灌浆施工工艺
  (1)预应力筋成孔管材预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和U型束等的布筋方式,金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及U型束的布筋要求,故采用新型成孔材料——塑料波纹管。与金属波纹管相比,在强度和耐腐蚀方面,有更好的保护作用。
  (2).施工步骤首先,准备工作
  ①检查确认材料数量,种类是否齐备,品质是否保证;②检查机具是否齐备、完好;③检查供水、供电是否齐全、方便;④按配方秤量浆体材料,减水剂首先溶于一部分水,待用;⑤按图所示连接装好各部件。
  第二,试抽真空:将灌浆阀、排气阀全都关闭,抽真空阀找开;启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,即管内的真空度,当管内的真空度维持在时(压力尽量低为好),停泵约1分钟时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
  (3)搅拌水泥浆①搅拌水泥浆之前要求,加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。②装料:首先将称量好的水(扣除用于溶化减水剂的那部分水)、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机,搅拌2分钟;将溶于水的减水剂倒入搅拌机中,搅拌3分钟出料;水泥浆出料后应尽量马上进行泵送,否则要不停地搅拌;必须严格控制用水量,否则多加的水全部泌出,易造成管道顶端有空隙;对未及时使用而降低了流动性的水泥浆,严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
  (4)灌浆①将灰浆加至灌浆泵中,在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上,扎牢。②关掉灌浆阀,启动真空泵,当真空度达到度维持在-0.06~-0.09MPa值时,启动灌浆泵,打开灌浆阀,开始灌浆,当浆体经过空气滤清器时,关掉真空泵及抽气阀,打开排气阀。③观察排气管的出浆情况,当浆体稠度和灌入之稠度一样时,关掉排气阀,仍继续灌浆2~分钟,使管道内有一定的压力,最后关掉灌浆阀。
  (5)清洗拆下抽真空管的两个活接,卸下真空泵;拆下空气滤清器和灌浆胶管,清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
  四、质量控制要点
  (1)钻孔定位。要根据施工现场的实际情况,不断总结经验,尽量把孔位设在脱空深度最大处,每块水泥混凝土板应钻4~5个孔。
  (2)灌浆。
  ①严格控制进场材料的质量,确保达到要求;
  ②严格控制配合比,各种材料计量准确,且拌和均匀,注重用水量;
  ③灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时,应及时用木塞塞紧,10min后拔出木塞;
  ④灌浆机压力达到015~110MPa或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时,将自动停机或人工停机,视为压满;
  ⑤交通控制,灌浆完成后的板块,禁止车辆通行,待灰浆强度大于3MPa以上时方可开放交通。
  灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。大多数破损板本身的质量良好,病害原因主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3-5cm,根据施工经验,钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”处治,在破碎时由于操作人员的失误或连接杆的传递影响,可能造成相临混凝土板块不同程度的松动或破损,处治一处病害又出现多处新的病害,且只能改善板本身状态,正是所谓的“治标不治本”,而混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下,起到灌浆一块板加固几块板的作用。
  总之,由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制,加上采用合理配比的混合材料,采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性,能形成一个密实、不透水的保护层,并能消除孔隙。另外,塑料波纹管是绝缘体,与金属波纹管相比,具有更强的耐腐蚀性,大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。  摘要:水泥混凝土路面在我国已有多年的使用历史,近年来,我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限,随着交通量的增加,尤其是汽车轴载日益重型化,在连续荷载作用下,出现路面损坏,使用品质下降等情况,水泥混凝土路面最严重的病害路面板的断板直至破碎,而这种情况往往是由于板下脱空所引起的。如果能解决板底脱空问题,那么水泥混凝土路面的使用年限将大大延长,板下灌浆技术是很有效的解决办法,它是通过对水泥混凝土路面板下灌注水泥浆液、水泥粉煤灰浆液、水泥砂浆,充实板底脱空空隙,达到稳定水泥混凝土板块的目的,改善路面通车状况的方法。
  关键词:水泥混凝土路面灌浆技术应用
  水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。
  一、灌浆加固机理
  灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充,渗透和挤密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体。
  二、真空灌浆技术需要注意的问题
  1.真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术,在我国应用比较少,缺乏相应的技术依据,同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此,需要结合现有的施工材料和设备,摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。包括对真空灌浆实施的施工步骤和技术措施;预应力孔道制作过程的质量保证以及材料、机械设备选择的要求等,从工艺设计-材料设备-施工措施进行全面的试验分析和比较,这是实施真空灌浆技术的一个重要内容。
  2.真空灌浆技术同时需要合适的灌浆材料,这是完成真空灌浆技术的一个重要环节。因为在通过施工工艺排除90%以上孔道空气的同时,如何改善水泥浆的水灰比,减少由于水泥浆收缩而产生的孔道空隙就显得尤为重要。因此,和易性好、空隙率低、渗透性小、具有较高强度和耐久性的灌浆材料,是我们研究的主要目标之一。
  3.编制相关的施工操作程序,以便于及时总结,规范施工方法,以达到推广先进的施工工艺,提高工程质量的目的。
  4.根据真空灌浆技术的基本原理,经过反复的分析比较,确定总体的施工方法为:真空→真空+灌浆→灌浆三步法不间断施工工艺。
  三、真空灌浆技术的基本流程
  1、浆体配比设计这种高性能水泥浆与普通水泥浆相比,在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多成份,其目的是为了增加水泥浆的密实度,改善水泥浆性能,从而达到高强和耐久的目的。
  水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型,在常温下24h后拆模,进行试验室养护。试验结果表明:水灰比琥小,强度越高,用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa,大大超过所要求的强度。改选用425#普硅水泥,7天强度最大达到55MPa以上,因此,选用425#普硅水泥即可达到要求。
  2、真空灌浆施工工艺
  (1)预应力筋成孔管材预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和U型束等的布筋方式,金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及U型束的布筋要求,故采用新型成孔材料——塑料波纹管。与金属波纹管相比,在强度和耐腐蚀方面,有更好的保护作用。
  (2).施工步骤首先,准备工作
  ①检查确认材料数量,种类是否齐备,品质是否保证;②检查机具是否齐备、完好;③检查供水、供电是否齐全、方便;④按配方秤量浆体材料,减水剂首先溶于一部分水,待用;⑤按图所示连接装好各部件。
  第二,试抽真空:将灌浆阀、排气阀全都关闭,抽真空阀找开;启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,即管内的真空度,当管内的真空度维持在时(压力尽量低为好),停泵约1分钟时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
  (3)搅拌水泥浆①搅拌水泥浆之前要求,加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。②装料:首先将称量好的水(扣除用于溶化减水剂的那部分水)、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机,搅拌2分钟;将溶于水的减水剂倒入搅拌机中,搅拌3分钟出料;水泥浆出料后应尽量马上进行泵送,否则要不停地搅拌;必须严格控制用水量,否则多加的水全部泌出,易造成管道顶端有空隙;对未及时使用而降低了流动性的水泥浆,严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
  (4)灌浆①将灰浆加至灌浆泵中,在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上,扎牢。②关掉灌浆阀,启动真空泵,当真空度达到度维持在-0.06~-0.09MPa值时,启动灌浆泵,打开灌浆阀,开始灌浆,当浆体经过空气滤清器时,关掉真空泵及抽气阀,打开排气阀。③观察排气管的出浆情况,当浆体稠度和灌入之稠度一样时,关掉排气阀,仍继续灌浆2~分钟,使管道内有一定的压力,最后关掉灌浆阀。
  (5)清洗拆下抽真空管的两个活接,卸下真空泵;拆下空气滤清器和灌浆胶管,清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
  四、质量控制要点
  (1)钻孔定位。要根据施工现场的实际情况,不断总结经验,尽量把孔位设在脱空深度最大处,每块水泥混凝土板应钻4~5个孔。
  (2)灌浆。
  ①严格控制进场材料的质量,确保达到要求;
  ②严格控制配合比,各种材料计量准确,且拌和均匀,注重用水量;
  ③灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时,应及时用木塞塞紧,10min后拔出木塞;
  ④灌浆机压力达到015~110MPa或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时,将自动停机或人工停机,视为压满;
  ⑤交通控制,灌浆完成后的板块,禁止车辆通行,待灰浆强度大于3MPa以上时方可开放交通。
  灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。大多数破损板本身的质量良好,病害原因主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3-5cm,根据施工经验,钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”处治,在破碎时由于操作人员的失误或连接杆的传递影响,可能造成相临混凝土板块不同程度的松动或破损,处治一处病害又出现多处新的病害,且只能改善板本身状态,正是所谓的“治标不治本”,而混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下,起到灌浆一块板加固几块板的作用。
  总之,由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制,加上采用合理配比的混合材料,采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性,能形成一个密实、不透水的保护层,并能消除孔隙。另外,塑料波纹管是绝缘体,与金属波纹管相比,具有更强的耐腐蚀性,大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。

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