1喷射混凝土

1.增大截面法简介2.分类介绍各类方法①喷射混凝土加固法；②加厚桥面板加固；③增大梁肋加固法，增焊主筋加固法3.总结1喷射混凝土加固法①适用范围②加固原理③施工工艺④工程实例1.1适用范围当原桥桥面积过小，下缘主拉应力超过容许值出现裂缝，而桥下净空又允许时，采用喷射加固法进行加固。1.1.1喷射混凝土在施工工艺、材料及结构等方面与普通现浇混凝土相比有许多优点：(1)喷射混凝土具有高速、高压的作用，可将混凝土射人宽度2mm以上的裂缝，钢筋网的共同作用，可以使新旧混凝土紧密结合，形成一个整体。(2)不用或只用单面模板，混凝土混合料的运输、浇灌和捣固结合为一道工序。(3)混凝土可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁或复杂造型的结构。(4)设备与工序简单，占地面积小，机动灵活，节省劳动力，具有广泛的实用性。(5)在旧桥加同时，还具有施工简便、经济可靠、不中断交通等特点。1.1.2喷射混凝土的难点(1)喷射混凝土对原材料的要求(特别是骨料粒径、强度)和对施工机械的要求(尤其是喷射设备性能)都较高。因此，必须按要求做好施工程序、工艺和技术保障措施的落实工作，严把质量关。(2)喷射混凝土时，速凝剂是必不可少的，但掺入速凝剂的混凝土的后期强度比不掺速凝剂的会降低。实验表明，当掺量为2％—5％时，混凝土强度会降低15％—30％。因此，选用外加剂时应谨慎并需经试验确定用量，同时当速凝剂掺量为水泥用量的3％—4％时，混凝土设计标号应比实际需要提高1级。(3)喷射混凝土水灰比如何控制。由于混凝土的混合料是在干燥状态下拌和的，水则是在喷射过程中加入的，所以，水灰比完全凭喷射机操作人员的经验来掌握，操作人员的技艺是干式喷射成功与否的关键。(4)喷射混凝土下垂。下垂往往是喷层过厚或混凝土水灰比过大造成的。由于新喷的混凝土混合料抗拉强度及熟结强度都较低，当喷射混凝土的自重大于顶部受喷面的黏结强度时，即出现下垂和脱落，因此需结合实际情况分层分段完成喷射工作。前后喷射时间间隔必须大于4h。初喷的厚度应不小于5cm，复喷后不小于10cm。(5)回弹量过大。喷射混凝土不可避免地发生回弹现象，回弹量的大小与原材料、配合比、水灰比、风压、喷射的方向及距离、受喷部位、喷射设备、喷射工的技术熟练程度等众多因素有关。防范措施：严格控制喷嘴与喷射面的距离，其最佳距离一般为0．8—1．5m，距离过大易增加回弹量，并降低密实度，从而降低强度。施工时喷嘴尽量和受喷面垂直，否则会降低混凝土密实度；调整最佳水灰比；调整压缩空气的压力，压力太大回弹率会增加，压力太小又不能保证混凝土的密实度，而且料束的喷射距离变短，难以达到喷射面。同时，也容易造成堵管。在施工中回弹常常成为不能完全解决的难题。1.2加固原理1.2.1加固原理通过新加混凝土及受力钢筋与原结构的紧密黏结，形成喷射混凝土(内含补强钢筋网，现在也有用耐腐蚀的FRP筋网)、锚杆和原混凝土的整体组合结构。这种方法能根治局部应力集中病害，阻止原结构继续变形和开裂，充分发挥原结构的作用而共同承受上部荷载的作用。喷射混凝土不需振捣，在高速喷射中，由水泥与骨料的反复连续撞击而使混凝土压密。同时又可采用较小的水灰比，使其与混凝土、砖石、钢材产生较高的黏结强度，在新旧混凝土结合面上能够传送拉应力和剪应力。1.2.2设计原则与要点通过上面的加固原理可知,加固设计原则仍按增大构件截面的方法进行内力计算。其设计要点如下:1、活载是新旧混凝土共同工作后的荷载,其内力用喷射后的组合体截面整体受力模量计算内力,对不同的材料及其补强或构造钢筋按其弹性模量进行截面换算。2、恒载内力(包括新喷射的混凝土,不包括加固时卸除的上部恒载)按原结构的截面模量进行计算。3、计算理论仍按弹性理论进行计算。4、进行加固计算前,应该对原桥的承载能力、使用状况,及其病害等基本情况有个准确的了解,并作出具体评价。5、利用的喷射混凝土与挂设钢筋的强度等级,不应低于原结构的各材料强度等级。在新旧结构两种不同强度等级的材料共同作用时,应以强度等级较低作为计算标准来进行换算。1.2.3喷射混凝土的强度1、补强钢筋补强钢筋主要作用是弥补原结构抗弯承载能力不足和结合面的薄弱层的剪应力，补强钢筋通常采用Ⅱ级螺纹钢。2、喷射混凝土(l)抗压强度。喷射混凝土的抗压强度是评定喷射混凝土质量的最主要指标。喷射混凝土的抗压强度是指用喷射机将混凝土或混合料,喷射在450x450x120mm的模具中,当混凝土达到要求强度,用切割机锯掉其周边,加工成l00xl00xl00mm的试件,在标准条件下(温度20±4℃,相对湿度90%以上)养护28d(或在龄期到了的实际喷射面上钻芯取样后加工成标准试件),所测得的抗压强度值再折算成标准试件乘以0.95的尺寸换算系数,所得到的强度即为混凝土抗压强度。影响喷射混凝土的抗压强度的因素很多,如原材料的品种和质量、混合料的配合比设计(水灰比、水泥用量、水泥品种、砂率、粗骨料粒径、外加剂品种与用量等)、同时施工工艺和施工人员的操作方式(喷嘴与受喷面的距离、角度,喷射压力以及混合料的停放时间等)都对抗压强度有很大影响。大量试验资料表明,分层喷射混凝土对抗压强度影响较小。因此,在喷射混凝土加固旧桥时,可根据喷射混凝土的厚度采取分层喷射的方法施工完成。(2)粘结强度为了保证喷射混凝土和旧桥原有结构能够共同受力,其粘结强度也是特别重要的。一般需要分别考虑其抗剪粘结强度与抗拉粘结强度两种。抗拉粘结强度是衡量喷射混凝土在受到垂直于结合界面上受拉应力时保持粘结的能力,抗剪粘结强度则是抵抗平行于结合面上作用力的剪切能力。实际上,作用在结合面上的应力。由于喷射时混凝土混合料高速高压连续不断冲击受喷面,而且要在受喷面上形成一定厚度的砂浆层后,粗骨料才能嵌入。这样水泥颗粒会牢固地粘结在受喷面上,因此新喷射混凝土与原结构表面具有良好的粘结强度,同时锚入原结构内的锚杆也加强了新旧混凝土的粘结。国内外大量试验资料表明,新喷射混凝土与旧混凝土的粘结强度为0.7~2.85Mpa,界面的抗拉粘结强度为1.47一4.49MPa。1.2.4喷射混凝土的变形性能由于喷射混凝土水灰比小,水泥用量大,同时又掺有对混凝土收缩值影响非常大的速凝剂,相同的自然条件下养护,掺加占水泥重2%一4%的速凝剂的喷射混凝土的最终收缩率要比不掺速凝剂的大80%左右,因此比普通混凝土收缩大。而收缩变形分为干缩和热缩两种。干缩主要由水灰比大小决定,较高的含水量会出现较大孔隙,导致较大的收缩,而粗骨料则能限制收缩的发展。热缩是由水泥水化过程的温度所决定。无论是干缩还是热缩变形都是一个从混凝土表面逐步向内部发展的过程,它能引起内应力和残余变形。从而减少喷射混凝土表面开裂的现象。空气湿度和混凝土自身保水性等,对喷射混凝土的收缩也有很大的影响所以,喷射混凝土后及时喷水养生一段时间使得混凝土达到一定强度,保持喷射混凝土表面的湿润状态,减缓收缩,减弱内应力的产生。喷射混凝土的徐变变形是所有的混凝土都有的变形:在外荷载长期作用下外力不变变形随时间增长的性能。通常认为,徐变变形取决于材料的自身性质,水泥品种的塑性变形及混凝土基本组成材料的状态。喷射混凝土中钢筋网的作用同一般结构中受拉的钢筋一样,即可承受拉外荷载应力,同时也可以有效地传递温度应力,减少喷射混凝土的收缩裂纹的产生。1.3喷射混凝土加固旧桥施工工艺要点根据喷射混凝土混合料的搅拌和运输方法的不同,喷射混凝土的方式一般分为干式和湿式两种。其中,干式喷射混凝土在过去的旧桥加固中采用较多。但随着湿式喷射混凝土的发展,其喷射效果明显优于干式喷射混凝土,因此己逐渐成为世界各国喷射混凝土技术的发展趋向,目前我国也在大力推广湿喷技术。1.3.1干式喷射混凝土的特点干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀，用压缩空气送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作，水灰比宜小，石子须用连续级配，粒径不得过大，水泥用量不宜太小，一般可获得28~34Mpa的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大，粉尘污染及回弹情况较严重，使用上受一定限制。湿拌法是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴，再用压缩空气进行喷灌，施工时宜随拌随喷，以减少稠度变化。湿拌法的喷射速度较低，由于水灰比增大，混凝土的初期强度亦较低，但回弹量降低，材料配合易于控制，工作效率较干拌法高。干喷法与湿喷法技术参数对比1.3.2喷射混凝土施工工艺喷射混凝土的施工程序可分为：搭设作业脚手架——受喷面清理与凿毛——钻孔和安装膨胀螺栓或锚杆——挂设钢筋网——喷射混凝土——混凝土养生。1．受喷面清理与凿毛为了使喷射混凝土与原结构之间有足够的黏结力，保证两种混凝土很好地结合，达到整体受力的设计要求，需对受喷面进行清理和凿毛。清理时主要使用钢刷子、铁锤、小铲子等工具清除加固构件表面上的油毡、泥土及其他杂物，必须使受喷表面清洁、无污垢、无松散易落颗粒。凿毛时使用电锤在加固构件表面钻凿深度约5mm的小坑，密度视原混凝土表面粗糙程度而定。2．钻孔和安装膨胀螺栓或者锚固钢筋、锚杆钻孔前技术人员先测定孔位并用粉笔标出十字记号。螺栓或锚固钢筋的数量和布置按照实际工程进行设计。膨胀螺桂和锚固钢筋不仅可用于挂设钢筋网，还可以加强新旧混凝土的结合，增大结合面抗剪的能力，使新旧结构共同变形。3．挂设钢筋网按照设计要求尺寸及加固构件形状取料加工制作好钢筋网。钢筋网在安装时要紧贴在加固构件表面，以保证它的保护层厚度，并与锚杆或者锚固钢筋在交接处应进行焊接，保证第二次喷射混凝土时钢筋不发生位移。挂设钢筋网的顺序为，沿施工的前进方向，从一端开始逐渐完成到另一端。4．喷射混凝土在喷射前应埋设控制喷射混凝土厚度的标志。喷射混凝土之前，用清水将坡面冲刷干净，湿润岩层表面，以保证喷射混凝土与岩层之间的良好黏结。喷射方法一般分干喷法和湿喷法，两者所用的混合料有所不同：干喷法是将水泥、沙子、骨料按试验配合比在干燥时充分拌和，内掺一定比例的速凝剂(一般为水泥质量的2％—5％)，然后送进干喷机；湿喷法是将按试验配合比混合好的材料加水拌和成混合料后再送进湿喷机内。喷射作业应分段、分片依次进行。喷射顺序自下而上，同时，按地形条件和风向来确定从左至右或从右至左依次进行。喷射混凝土时喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0．8—1．5m。距离过大将增加回弹量，并降低密实度，从而也降低了强度。喷嘴应尽量与受喷面垂直，否则会降低混凝土密实度，当对配有钢筋网的受喷面进行喷射时，喷嘴应更靠近受喷面一些，且与垂直方向稍偏离一个小角度，以便获得较好的握裹效果，同时便于排除回弹物。5．养护正常情况下，喷射混凝土终凝后2h就开始洒水养护。初期应增加洒水次数，以混凝有足够的湿润状态为标准。养护时间应不小于7d。气温低于+5℃时不得浇水；喷射混凝土强度低于10MPa时，不得受冻。对于水泥含量高、表面粗糙的薄层喷射混凝土结构的养护，是确保其强度的形成和避免表面开裂的重要措施。