
MPC復合材料 在中小跨徑橋梁工程中的應用
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【概要描述】第1 章 緒 論1.1課題研究的目的和意義浙江省修建於20世紀90年代以前的舊橋經過數十年超負荷運營後,這些橋梁均存在鋼筋鏽蝕、水泥混凝土開裂、局部混凝土脫落等各種各樣的嚴重病害,極大地降低了橋梁的承載能力,存在嚴重的交通安全隱患。近年來,隨着我國橋梁加固工程的增加,在工程實踐中獲得了一系列可喜的研究成果。一種新研發的聚酯水泥砂漿復合材料,簡稱MPC復合材料,具有抗壓強度、彎拉強度以及與砼界面粘結
MPC復合材料 在中小跨徑橋梁工程中的應用
【概要描述】第1 章 緒 論1.1課題研究的目的和意義浙江省修建於20世紀90年代以前的舊橋經過數十年超負荷運營後,這些橋梁均存在鋼筋鏽蝕、水泥混凝土開裂、局部混凝土脫落等各種各樣的嚴重病害,極大地降低了橋梁的承載能力,存在嚴重的交通安全隱患。近年來,隨着我國橋梁加固工程的增加,在工程實踐中獲得了一系列可喜的研究成果。一種新研發的聚酯水泥砂漿復合材料,簡稱MPC復合材料,具有抗壓強度、彎拉強度以及與砼界面粘結
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第1 章 緒 論
1.1 課題研究的目的和意義
浙江省修建於20世紀90年代以前的舊橋經過數十年超負荷運營後,這些橋梁均存在鋼筋鏽蝕、水泥混凝土開裂、局部混凝土脫落等各種各樣的嚴重病害,極大地降低了橋梁的承載能力,存在嚴重的交通安全隱患。近年來,隨着我國橋梁加固工程的增加,在工程實踐中獲得了一系列可喜的研究成果。一種新研發的聚酯水泥砂漿復合材料,簡稱MPC復合材料,具有抗壓強度、彎拉強度以及與砼界面粘結強度高等特點,適合在舊橋加固中使用。幾年來經過科研攻關和市場推廣等各方面的努力,不僅在浙江省金華市修建了試驗橋,還在北京、遼寧、黑龍江等省也修建了試驗橋,取得了較好的加固效果和經濟效果。驗證利用MPC高韌性復合材料加固現役公路橋梁的實際效果,爲我省橋梁加固維修開闢了一條確實可行的快速加固橋梁新方法。
2013年交通運輸部下發了《關於進一步加強公路橋梁養護管理的若幹意見》(交公路發{2013}321號)文件,在繼續加大危舊橋梁安全隱患改造力度、強化橋梁改造監管方面,明確要求加固改造類橋梁設計荷載原則上採用公路--II級或以上標準。這對我省80年代修建的已經到了維修加固期的大量荷載標準偏低的危舊橋梁來講,意味着要麼進行提載加固,要麼就拆除新建以滿足現行公路--II級荷載標準。
由於需要維修加固、提升改造的橋梁衆多,若全部拆除重建,而新建橋梁費用高,一時無法完成這一工作。本項目成果的研究成功,大大地促進了MPC高韌性復合材料加固鋼筋混凝土橋梁的推廣應用,也將開創我省橋梁加固的一個新篇章,對危橋加固改造具有重要的社會和經濟意義。
爲保證利用MPC復合材料加固鋼筋混凝土橋梁的工程質量,規範MPC復合材料加固工程的施工和驗收,急需編制一部用於指導MPC材料加固設計、施工和驗收的技術指南。項目研究成果對於規範MPC復合材料加固橋梁工程,提高加固工程質量具有重要意義,同時也可推動MPC復合材料與技術的應用。
1.2 國內外研究現狀
近年來,有效促進工業廢渣—低等級粉煤灰的綜合利用,降低環境污染,徹底解決粉煤灰堆放難之現實問題是擺在國內外科學工作者急需解決的重要研究課題之一。哈爾濱工業大學交通科學與工程學院橋梁與隧道工程系劉貴位教授在日本九州大學學習和工作期間,爲了攻克常規鋼橋抗震加固設計與施工技術中存在的技術難題[1~5],首次研究開發了一種輕質、高強且富有韌性的MPC復合材料,並將其成功地應用於日本公路鋼橋的抗震加固等實際工程中。
2006年,文獻[6]提出了MPC復合材料的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、泊松比以及線膨脹系數等力學關系與材料密度之間的關系,建立了MPC復合材料的應力—應變本構關系。並將“新材料”的各種力學特性與各種標號的水泥混凝土進行了全面系統地比較,提出了該材料在公路舊橋維修加固補強實際工程中的廣泛應用前景。同年,文獻[7]~[9]通過有限元解析理論進行了材料試驗的仿真解析計算,驗證了理論解析與試驗結果之間的良好一致性。在此基礎上,理論分析和驗證了基於MPC復合材料進行鋼橋墩的抗震加固顯著效果,提出了新型抗震加固工法。
2007年,文獻[10]~[13]針對利用MPC復合材料和常規的水泥混凝土填充鋼管結構加固補強工法進行了鋼拱橋抗震加固理論解析。研究結果表明,利用MPC復合材料進行鋼拱橋加固工法不僅可以提高橋梁結構的極限承載力,還可以大幅度提高在地震作用下的變形能力,對提高鋼拱橋、支座以及基礎等整體橋梁的綜合抗震技術水平具有顯著效果。相對常規的填充混凝土而言,還可以大幅度減小支座和基礎的地震響應值,成功地避免了由於結構加固而導致的二次加固補強,具有良好的社會經濟效益。
2008年,文獻[14]針對MPC復合材料和常規水泥混凝土充填鋼管結構以及單純的鋼管結構分別進行了PUSHOVER和正負交替荷載實驗。荷載試驗研究結果表明,MPC復合材料充填鋼管結構不僅可以顯著提高鋼管結構的極限承載力和變形能力,還具有比水泥混凝土充填鋼管結構更爲良好的效果。在實驗研究的基礎上,通過理論研究提出了MPC復合材料充填鋼管結構的等價剛度、等價阻尼比以及彈塑性N-M-φ滯回曲線。爲該新型復合材料在鋼橋抗震加固工程中的應用提供了必要的理論基礎。
哈爾濱工業大學交通科學與工程學院橋梁與隧道工程系劉貴位教授作爲第一發明人獲得了日本發明專利[15]。2009年作爲海外人才引進到哈爾濱工業大學後,哈爾濱工業大學交通學院橋梁與隧道工程系新材料研發小組就MPC高韌性復合材料的國產化技術進行了大量的材料實驗研究,目前,該新型復合材料不僅完成了小試、中試和批量生產等全過程的研究開發,而且其各項力學性能均比國外產品有了明顯的提高,並向國家知識產權局申報了發明專利。在此基礎上,針對MPC復合材料在公路現役鋼筋混凝土橋梁維修與加固工程的應用進行了比較系統的試驗研究。通過材料試驗提出了MPC高韌性復合材料的最佳配合比;建立了各種強度與密度之間的關系;驗證了MPC高韌性復合材料與鋼筋混凝土結構界面之間的良好粘結特性;通過理論計算分析了利用MPC高韌性復合材料進行鋼筋混凝土橋梁維修加固的顯著效果[16]~[18]。
通過對不同技術服務等級的鋼筋混凝土T型梁和空心板鋼筋混凝土梁橋的加固維修進行系統地荷載實驗。研究結果表明,相對鋼筋混凝土T型梁和鋼筋混凝土空心板梁橋而言,利用MPC復合材料加固工法不僅可以有效提高其極限承載力,還可以有效控制裂縫的發展,確實提高公路舊橋的使用壽命。
在工程應用方面,MPC材料及其加固技術已經在北京、浙江、遼寧、黑龍江、上海市鐵路局等省近30餘座鋼筋及預應力混凝土橋梁的維修加固中得到了應用,積累了良好的工程技術經驗。
1.3 課題主要研究內容和成果
雖然國內外學者針對MPC復合材料及其加固技術進行了廣泛的研究和工程應用,也積累了豐富的工程經驗。然而,目前尚未有關於MPC材料加固鋼筋混凝土橋梁施工及驗收技術指南的研究報告,本項目的研究致力於編制MPC復合材料鋼筋及預應力混凝土橋梁施工及驗收技術指南,爲橋梁加固提供行業標準,主要研究內容如下:
主要研究內容:
本課題要解決的主要技術難點和問題是
(1) MPC復合材料中A、B、C三種材料的拌和方法;
(2) MPC復合材料現場澆築施工工藝;
(3) MPC復合材料各道工序的驗收標準。
針對上述三個技術問題,擬開展的主要研究內容是以下三個方面:
(1)MPC復合材料A、B、C三組分的拌和方法研究
MPC復合材料由三種組合構成,其中A、B爲液體組分,C爲固態組分。A、B、C三種組分需要在現場進行拌和,對拌和的組分加入先後順序、拌和速率以及單次拌和總量等進行標準化研究,同時對拌和器具也作出明確規定。
(2)MPC復合材料現場澆注施工工藝的研究
MPC復合材料拌和完成後程乳狀流動狀態,需將其澆注到模板內,待一定時間後,材料固化形成強度。需要對模板制作標準、密封標準、材料澆注順序、密實度控制等進行研究,對澆注設備、接縫控制進行研究,制定出相應標準。
(3)MPC復合材料各道工序的驗收標準的研究
MPC復合材料加固橋梁需要多道施工工序,每一工序完成後,需要進行質量檢驗驗收,待檢驗合格後方可轉入下一工序。因此,需要研究各道工序的質量驗收標準,來保證施工的質量。同時,對加固施工竣工的驗收標準也將開展研究,制定相應質量標準。
項目的創新點:
編制《MPC高韌性復合材料加固鋼筋及預應力混凝土橋梁的施工及驗收技術標準》,爲橋梁加固工程提供技術標準。
第2 章 MPC材料指標及其配比研究
2.1 MPC 材料的基本組成
MPC復合材料也稱爲聚酯水泥砂漿,它以聚酯乳液爲主劑,摻入水泥、粉煤灰、礦石粉、石子、砂等材料形成的具有超高強度的水泥砂漿。爲便於描述MPC,對如下名詞作出定義:
聚酯是指包括聚酯、聚醚、聚丙多元醇、異氰酸酯、乳化劑、穩定劑、阻燃劑、消泡劑、勻泡劑等原料經過一系列酯化反應形成的聚合物。
固含量指聚酯乳液中含有的聚合物、乳化劑、穩定劑及其他固體成分的全部質量佔乳液總量的百分比。
聚灰比是拌制MPC時,聚酯乳液的質量與水泥的質量比。
單位聚酯量是指每平方米MPC復合材料中所含有的聚酯乳液的質量。
消泡劑指摻在聚合物改性砂漿中,用以消除聚合物乳液而產生的過多起泡的外加劑。
阻燃劑指摻在聚合物改性砂漿中,賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑的外加劑。
勻泡劑指摻在聚合物改性砂漿中的表面活性劑,能增加各組分的溶性、起乳化泡沫物料、穩定泡沫和調節泡孔的作用的外加劑。
表2.1 名詞與符號說明
符號 | 意義說明 | 符號 | 意義說明 |
MPC | 聚酯水泥砂漿 | A | 含氣量 % |
C | 水泥用量 | fc | 抗壓強度 MPa |
P/C | 聚灰比 | fb | 抗折強度 MPa |
S/C | 砂灰比 | ft | 抗拉強度 MPa |
ρP | 密度 | fAT | 粘接強度 MPa |
WA | 吸水率 % | εt | 收縮率 % |
2.2 基本組成材料的指標要求
爲配制出優質的MPC超強高韌性復合材料,對其基本組成材料的特性進行了廣泛的調查和試驗研究,最終得出了對基本材料特性的指標要求如下。
2.2.1 聚酯乳液的指標要求
二苯基甲烷4,4-二異氰酸酯的技術指標如表2.2所示。
表2.2 二苯基甲烷4,4-二異氰酸酯的技術指標
項目 | 優等品 | 一等品 | 合格品 |
色度(鉑-鈷色號) ≤ | 30 | 100 | 120 |
MDI含量,%(m/m) ≥ | 99.6 | 99.4 | |
凝固點,oC ≥ | 38.1 | ||
水解氯含量,%(m/m) ≤ | 0.003 | 0.005 | |
環己烷不溶物(24h) %(m/m)≤ | 0.3 |
|
|
環己烷不溶物 %(m/m)≤ | 0.5 | 1.0 | |
色度劣化指標 (鉑-鈷色號)≤ | 50 |
|
|
環己烷不溶物劣化指標 %(m/m)≤ | 1.65 |
|
|
聚酯多元醇的理化性能如表2.3所示。
表2.3 聚酯多元醇的理化性能
項目 | 優等品 | 一等品 | 合格品 |
色度(鉑-鈷色號),≤ | 180 | 250 | 300 |
水分,% ≤ | 0.025 | 0.05 | 0.10 |
酸值,mg KOH/g | 0.3~0.5 | ≤1.0 | |
羥值,mg KOH/g | 300±5 | 280.0~295 | |
反應指數,min | 230±15 |
|
|
聚乙烯醇的理化性能如表2.4所示。
表2.4 聚乙烯醇的理化性能
項目 | 優等品 | 一等品 | 合格品 |
醇解度,%(mol/mol) | 85.0~87.0 | 84.0~88.0 | 84.0~88.0 |
粘度,mPa.S | 3.4~4.2 | 3.0~5.0 | |
乙酸鈉含量,% ≤ | - | - | - |
揮發分,% ≤ | 5.0 | 5.0 | 6.0 |
灰分,% ≤ | 0.4 | 0.5 | |
PH值 | 5~7 | 4~7 | |
透明度,% ≥ | - | - | - |
着色度,% ≥ | - | - | - |
平均聚合度 ≥ | - | - | - |
聚醚多元醇的理化性能如表2.5所示。
表2.5 聚醚多元醇的理化性能
項目 | 優等品 | 一等品 | 合格品 |
色度號, ≤ | 50 | 300 | 400 |
羥值, mg KOH/g | 54.0~58.0 | 53.0~59.0 | |
酸值,mg KOH/g ≤ | 0.05 | 0.10 | 0.15 |
水分含量,% ≤ | 0.06 | 0.10 | |
粘度(25oC) ,mPa.S | 280~320 | 260~370 |
|
鈉、鉀含量,ppm ≤ | 5 | 20 |
|
不飽和值,mol/kg ≤ | 0.05 | 0.08 | - |
PH值 | 5.5~7.5 | - |
2.2.2 填充料的指標要求
水泥的品種、性能和質量應滿足強度等級不低於42.5級的硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;當有耐腐蝕和耐高溫要求時,應採用相應的特種水泥。
MPC復合材料內添加的粉煤灰應是I級灰,且燒失量不應大於3%。
砂子應採用質密、堅硬、強度高、耐久性好的砂子,其細度模量宜控制在2.6~3.7之間。
2.2.3 MPC復合材料的指標要求
MPC復合材料按照材料密度的大小分爲三種規格,即MPC-1200、MPC-1300、MPC-1400,對應密度分別爲1.2t/m3、1.3t/m3、1.4t/m3。各型號MPC材料的配合比按照廠家提供的參數進行現場調制。
採用MPC復合材料加固橋梁結構時,聚酯乳液、添加改性劑合填充劑等原材料除滿足上述技術要求外,施工前應前進行現場配比實驗,其各項技術指標應滿足表2.6所示的技術要求。
表2.6 MPC高韌性復合材料技術要求
檢驗項目 | 技術指標 | 試驗方法依據 | |||
MPC-1200 | MPC-1300 | MPC-1400 | |||
密度(t/m3) | 1.2 | 1.3 | 1.4 |
| |
凝結時間 | 初凝/min | ≥15 | GB/T 1346 | ||
終凝/h | ≤25 | ||||
抗壓強度 (MPa) | 24H | ≥50 | ≥70 | ≥90 | DLT5126-2001 |
抗折強度 (MPa) | 24H | ≥25 | ≥35 | ≥45 | DLT5126-2001 |
粘結強度/ MPa | 24H | ≥2.5且不允許界面破壞 | JG/T289-2010 | ||
抗滲壓力/MPa | 24H | ≥1.5 | JC 474 | ||
收縮率/% | 24H | ≤0.1 | JG/T289-2010 | ||
抗凍性能 | 強度損失率/% | ≤1.0 | JGJ/T70 | ||
質量損失率/% | ≤1.0 | ||||
氯離子 滲透性 | 不滲透 | DL/T 5126 | |||
*有其他特殊性能要求時,進行相關材料性能試驗 |
2.2.4鋼材
鋼筋應採用熱軋R235、HRB335、HRB400以及KL400鋼筋。
鋼板、型鋼及鋼管應採用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼、Q420鋼;對重要結構的焊件,應採用Q235-B、Q345-C級等可焊性好的鋼材。
預應力鋼材的品種、質量和性能應滿足下列要求:
1 預應力剛才的基本性能指標應滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(JTG D2004)的相關要求。
2 體外預應力索應採用防腐性能可靠的產品,宜採用產品索;採用環氧樹脂塗層時,應檢驗塗層的質量技術性能指標。
焊接材料的型號、質量和性能應滿足下列要求:
1 焊條材料的品種、規格應滿足設計要求,其型號應與被焊接鋼材的強度相適應、匹配。
2 焊縫連接的設計指標應符合公路橋梁鋼結構設計規範的相關規定。
高強螺栓應符合國家、行業規範的相關規定。
由於聚酯水泥砂漿與鋼筋混凝土界面具有良好的粘接強度,足以保證新舊材料共同參與受力。因此,不需要專門的植筋等工藝。但是,特殊情況下需要錨固件時,應滿足下列要求:
1 橋梁加固需要植筋時,宜採用HRB335級熱軋帶肋鋼筋,也可採用HRB400級和RRB400級熱軋帶肋鋼筋。
2 錨固件使用螺杆時,應採用全螺紋非焊接螺杆,鋼材等級應採用Q235或Q345級鋼。
3 錨固件爲錨栓時,其鋼材的性能指標應必須符合表2.7中的有關規定。
表2.7 加固用錨栓主要性能指標
| 抗拉強度標準值 (MPa) | 屈服強度標準值 (MPa) | 伸長率 (%) | |
碳素鋼 及合金 鋼螺栓 | 4.8級 | 400 | 320 | 14 |
5.8級 | 500 | 400 | 10 | |
6.8級 | 600 | 480 | 8 | |
8.8級 | 800 | 640 | 12 | |
不鏽鋼 螺栓 | 50(d≤39mm) | 500 | 210 | 0.6d |
70(d≤24mm) | 700 | 450 | 0.4d | |
80(d≤24mm) | 800 | 600 | 0.3d |
注:表中的d表示螺栓的公稱直徑。
第3章 施工工藝和設備
3.1 施工機具設備
MPC的施工過程分爲兩個階段:原料的拌合階段和材料的輸送澆築階段,分別使用到如下設備,經多次現場實驗,要求如下。
3.1.1 攪拌設備
爲達到攪拌效果,對攪拌機做出如下規定 :
1. 出料容量300~500L;
2. 進料容量450~800L;
3. 攪拌能力6~8m3/h;
4. 攪拌筒轉速13~17r/min;
5. 電機功率4~7.5kw。
攪拌容器採用優質塑料桶,並應具有良好的耐磨、耐衝擊等性能。
3.1.2 澆築設備
採用泵送澆築工藝,要求:
1. 最大輸送壓力在40(60)bar時的輸送能力可在0~150L/min之間進行3級手動調節;
2. 其他配置:電機功率3~5kw,2缸空氣壓縮機300L/min,直徑35mm自潔性噴槍。
3. 輸料管的承壓能力不宜小於0.8 MPa,並應具有良好的耐磨性能。
MPC復合材料具有免振自流平特性,因此,澆築過程中無需振搗。
3.2 施工工藝
3.2.1 加固工程施工前應進行以下技術準備
1 鋼筋混凝土橋梁結構維修加固工程施工現場質量管理,必須有相應的施工技術標準、健全的質量管理體系、施工質量控制與質量檢驗制度以及綜合評定施工質量水平的考核制度;
2 鋼筋混凝土橋梁結構維修加固工程應根據其加固材料種類和施工技術特點應劃分爲若幹子分部工程;每一子分部工程應按其施工過程控制和施工質量驗收的需要劃分爲若幹檢驗批;
3 鋼筋混凝土橋梁結構維修加固工程應按下列規定進行施工質量控制:
(1) 結構加固設計單位應按審查批準的施工圖,向施工單位進行技術交底。施工單位應據以編制施工組織設計和施工技術方案,經審查批準後組織實施,其中施工技術方案內容應包括:施工範圍和結構部位,施工技術要點,原材料質量要求,施工場地布置(原材料存放、施工機具、布置等),機具配備方案,腳手架搭設方案,施工安全和環保措施等;
(2) MPC進場時,供貨方應提供企業產品質量檢驗合格證。國標材料必須提供有資質檢測單位出具的有效型式檢驗報告;
(3) 施工前施工單位應會同施工監理工程師進行MPC的現場配合比試驗,各項技術指標應滿足設計要求;
(3) 加固材料中凡涉及安全、衛生、環境保護者,應按本規範規定的抽樣數量進行見證抽樣復驗;其送樣應經監理工程師籤封;復驗不合格的材料和產品嚴禁使用;
(4) 結構加固工程施工前,應對原結構或構件進行清理、修整和幹燥處理;
(5)MPC必須在環境溫度10度以上和溼度95%以下的自然條件下施工;
(6) 橋梁結構維修加固工程的每道工序均應按本導則及企業的施工技術標準進行質量控制;每道工序完成後應進行檢查驗收;必要時應按隱蔽工程的要求進行檢查驗收;合格後方允許進行下一道工序的施工;
(7) 相關各專業工種交接時,應進行交接檢驗,並應經監理工程師檢查認可。
3.2.2 施工工藝
MPC加固公路橋梁的施工流程如圖3.1所示,具體內容如下:
圖3.1 施工流程圖
需要注意的問題:
1. 場地準備。加固施工前應進行現場清理、整修等,確保文明施工。
2. 設置腳手架
i. 滿堂架下面所用的竹膠板墊塊,應使用下腳料制作,制作規格200×200mm
ii. 嚴禁使用大塊模板制作;
iii. 滿堂架立杆間距L≤800mm,48mm鋼管搭設,水平杆不得少於3道,掃地杆一道,中間杆一道,梁底杆一道。以及加設剪刀撐;
iv. 通過理論計算,應確保架體的整體性與穩定性構造;
3 界面處理:
1) 應清除鋼筋混凝土構件表面的塵土及其它飾面層,人工剔除已松動、風化表層,針對蜂窩麻面、混凝土脫落等部位應按照設計要求對殘損部分進行局部維修;
2) 當鋼筋混凝土結構維修加固部位的配筋有鏽蝕現象時,鋼筋表面應除鏽、脫脂並打磨至露出金屬光澤。當配筋鏽蝕造成的截面面積削弱達原截面的1/10以上時,應補配鋼筋;
3) 爲保證界面處理的均勻性,可採用壓縮空氣淨潔原結構表面;
4) 採用MPC高韌性復合材料維修加固鋼筋混凝土橋梁時,若原構件表面處於潮溼或滲水狀態,修補前應先進行疏水、止水和幹燥處理。
4 立模
1) 施工單位應按照模板加工圖紙制作模板,其撓度不應超過模板構件跨度的1/400
2) 板與板之間的接縫應保持嚴密,必要時可採用壓條、封縫膠等措施,以防漏料;
3) 模板內側可塗刷脫模劑或粘貼塑料薄膜膠帶;
5 現場配制MPC
(1) 應根據一次澆築體積來確定MPC的用量,計算公式如下。
WMPC=1.05×ρMPC×VMPC
式中,WMPC:聚酯水的用量(t);
ρMPC:PMC復合材料的密度(t/m3);
VMPC:一次性澆築MPC的體積(m3)。
(2) 各組分原料的用量
組成MPC的聚酯乳液、改性劑、填充劑等各組分原材料的用量應根據現場配比試驗確定的最佳配合比計算、下料,精度不大於0.5%。
(3) 作業區應有良好的通風和照明。
(4) 現場配制MPC必須遵守如下所示的工藝:
i. 先將聚酯多元醇、聚醚多元醇或聚乙烯醇倒入容器中預攪拌3~5分鍾;
ii. 將阻燃劑、消泡劑、勻泡劑等改性劑倒入容器中,攪拌3~5分鍾;
iii. 將水泥、粉煤灰、砂子等填充劑倒入容器中,攪拌3~5分鍾;
iv. 最後,將多異氰酸酯倒入容器中,攪拌1~2分鍾後即得到MPC復合材料。
6 現場澆注MPC
i. 在澆築作業前應保證界面幹燥、淨潔;
ii. 現場澆築充分攪拌均勻的MPC,應保證無結塊、無沉澱,並嚴防止水、油、灰塵等混入;
iii. 澆築作業應按施工技術方案要求分片、分段、自下而上施工;
iv. 分段澆築時,應嚴格控制分段澆築的時間間隔,保證前後兩次澆築的時間間隔不少於24小時。
v. 澆築人員必須經過專業培訓方可上崗;
vi. 應保持機具、設備具有良好的工作性能;
vii. 澆築時應保持表面平整,溼潤光澤,無幹塊滑移、流淌及漏料等現象;
7 養 護
自然條件下養護時間不應少於24H,養護期間嚴禁雨水淋溼或浸泡。
3.2.3 安全措施
1. 用於MPC加固橋梁的作業臺架、必須牢固可靠,並應設置安全護欄。
2. 施工中應經常檢查輸料管、接頭和出料彎頭的磨損情況。當有磨薄、擊穿或松脫等現象時應及時處理。
3. 應定期檢查電源線路、設備的電器部位,確保用電安全。
4. 施工中檢修機械或設備故障時,必須在斷電、停風條件下進行。檢修完畢,向機械或設備送電送風前應先通知有關人員。
5. 作業人員應配戴防塵口罩、防塵帽等防護用具。
6. 澆築作業區應有良好的通風和有效的降低粉塵量措施。
第4章 工程驗收指南的研究
4.1 質量檢查
Ø 加固工程用原材料檢驗應遵守下列規定:
1 每批材料均應進行質量檢查,合格後方可使用;
2 MPC材料進場時必須有企業出具的質量合格證明書,並應對其品種、級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行檢查;
3 加固材料進場後應進行最佳配合比試驗,實驗項目爲凝結時間、抗壓強度、抗折強度以及與混凝土界面之間的粘結強度;
Ø 加固層厚度的檢驗方法及允許偏差應符合下列規定:
1 施工結束後應檢查加固層厚度;
2 加固層厚度的檢查部位,應根據不同構件的加固面確定。檢查點間距不得大於2m,單個構件每一加固面的檢查點不宜少於3個;
3 加固層厚度僅允許有5mm的正偏差。表面平整度≤0.3%,當設計有特殊規定時,應符合其規定的值,但設計規定的允許偏差值,不得大於本技術指南的規定值。
Ø MPC強度的檢驗應遵守下列規定:
1 MPC高韌性復合材料加固應根據不同加固部位必須進行抗折強度檢驗。當設計有特殊要求時,應增做相應性能要求的試驗;
2採用同材料、同配合比、同工藝的MPC可劃分爲一個驗收批,在同一驗收批中應不少於三次;
3 用於檢驗MPC的試塊,應會同監理人隨機取樣制作。標準養護試塊每次取樣應至少留置一組;同條件養護的試塊留置組數應根據實際需求確定;
4抗折試件尺寸爲40mm×40mm×160mm用標準試驗方法測得其強度。同條件養護的試塊,其抗折強度值不應低於表3.0.1規定值的90%;
Ø 每組3個試塊中有明顯缺陷的試塊應予舍棄。每組試塊的強度代表值應按下列規定確定:
1 取3個試塊抗折強度的平均值;
2 當3個試塊抗折強度的最大值或最小值中只有一項數值與中間值之差超過中間值的15%時,取中間值;
3 當3個試塊抗壓強度的最大值和最小值與中間值之差均超過中間值15%時,該組試塊不應該作爲強度評定的依據。
Ø 現場拉拔試驗
參照國家、行業相關標準進行。
4.2工程驗收
結構加固工程竣工後,應按設計要求和質量合格條件進行分項工程驗收。
Ø 結構加固工程驗收時,應具備下列文件資料,並經檢查符合本導則的規定和設計要求:
1 材料出廠(場)合格證,出廠檢驗報告材料;
2MPC的最佳配合比實驗報告
3 現場取樣抽檢的強度和外觀尺寸等檢驗報告;
4 隱蔽工程檢查驗收記彔;
5 MPC加固工程的施工記彔;
6 設計變更文件和記彔;
7 工程重大問題處理文件;
8 加固結構的竣工圖;
9 其他按有關部門的相關規定執行。
10 對設計要求進行監控量測的工程項目,驗收時應同時提交相應報告。
第5 章 工程應用
5.1 依託工程簡介
1000kV浙中站新建工程是浙北-福州輸變電工程的一部分,該站是福建與浙江聯網的樞紐節點,是滿足浙江省用電負荷發展需要的重要工程。浙中站建設過程中,16臺變壓器等設備需由蘭溪紅獅水泥廠吊裝碼頭公路運輸至浙中站站址(蘭溪市柏社鄉水閣村),運輸路線選定爲紅獅水泥廠碼頭→金蘭中路→環城東路→凱旋路→黃大仙路→S314→S314(浦蘭線)K42+492→新馬墩線→水裏線→浙中站,裏程約42公裏,途徑17座橋梁、5座涵洞。由於運輸車輛的輪荷載(軸重)以及車道荷載超過與沿線道路橋梁的設計標準,需要通過檢測、試驗以及驗算等手段對既有橋梁的承載能力加以評估,在此基礎上對承載能力不能滿足國家相關設計規範規定的技術要求的橋梁進行加固,以保證大件運輸車輛安全通行的要求。
根據《1000千伏浙中站大件運輸路過橋梁(新馬墩線)結構安全驗算報告》,新馬墩線上馬澗溪橋、紅田橋、柏社橋、溪灘徐橋、屠宅橋、北舒橋和桐樹崗橋等7座新建橋梁設計承載能力不能滿足大件運輸車輛安全通行的要求,專家論證後採用MPC高韌性復合材料進行特殊加固。
5.2 荷載試驗與加固設計
5.2.1 馬澗溪橋
新馬墩線(K2+546)馬澗溪橋上部結構爲3跨×16米的裝配式鋼筋混凝土空心板梁橋,橋梁全寬12.4米。設計結果表明,需要對大件運輸過程中應力不滿足要求的鋼筋混凝土空心板梁採用梁底澆築5cm厚高強復合材料進行加固。圖5.1和圖5.2分別爲馬澗溪橋的橋型布置圖和梁板加固圖。
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