道橋快速修補商品混凝土的制備

摘要：根據(jù)混凝土道橋修補工程的需要，開發(fā)了道橋快速修補商品混凝土制備技術(shù)，提出了該特種混凝土在拌制、運輸及澆筑施工中的技術(shù)要求，實現(xiàn)了水泥基快凝快硬類混凝土由現(xiàn)場攪拌到商品供應(yīng)的轉(zhuǎn)變，已成功用于石家莊市區(qū)主要干道的混凝土路面搶修工程。

關(guān)鍵詞：道橋；快速修補；快凝；快硬；商品混凝土

0 　前言

    現(xiàn)代化城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展的速度越快，給交通運輸業(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、早強高強的水泥基材料，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行搶修，4～6h 實現(xiàn)開放交通。這樣，就必須解決三項關(guān)鍵技術(shù)，即:膠結(jié)材料必須有可靠的小時力學(xué)性能；商品混凝土在運達現(xiàn)場的過程中，必須足以阻止凝結(jié)與保持足夠的坍落度；混凝土運達現(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。通過大量的試驗研究，我們開發(fā)了道橋快速修補商品混凝土制備技術(shù)；并在石家莊繁華的中山路、倉安路大修工程中成功應(yīng)用，在冬季與春季兩種環(huán)境溫度下施工，獲得良好效果。

1 　道橋快速修補混凝土的主要組分

    道橋快速修補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。

1.1 　膠結(jié)材料

    以石家莊市功能建材有限公司研制的混凝土道橋快速修補材料為基礎(chǔ)，進行改性研究，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，前者提供早期強度、微膨脹、抗鹽類侵蝕等性能，后者提供后期強度、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，初凝時間不低于20min ，終凝時間不大于0min ；1d 與3d 抗壓強度應(yīng)分別大于42MPa 與52.5MPa 。

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

1.2 　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)以及早期強度的發(fā)揮不產(chǎn)生有害影響。

1.3 　SFP - Ⅳ促凝增強劑

    混凝土運至現(xiàn)場后，往攪拌運輸車中加入一定量的液態(tài)SFP - Ⅳ促凝增強劑，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 ，初凝時間依工程實際情況及施工方要求可縮短至30～60min ，在保證達到可靠的4h 或6h 強度的前提下，盡可能保證有較充裕的混凝土澆筑、抹平等操作時間。

1.4 　防凍劑

    冬季施工時，選用石家莊市功能建材有限公司生產(chǎn)的GD-1型非早強性防凍劑，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、增強與促凝性能，不主張在拌制混凝土?xí)r使用早強性防凍劑。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。

2 　道橋快速修補商品混凝土的制備

2.1 　混凝土配合比

    應(yīng)通過試配確定實用的混凝土配合比，強度指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計要求，混凝土4h 與6h 抗壓強度應(yīng)分別高于25MPa 與28MPa ，4h 與6h 抗折強度應(yīng)分別高于3.5MPa 與4.0MPa 。當(dāng)要求4h 抗折強度高于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 。

2.2 　混凝土工作性能

    根據(jù)試驗室試驗及現(xiàn)場施工的經(jīng)驗教訓(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?；炷翑嚢铏C的卸出料稱為新拌混凝土，運至工地加入SFP - Ⅳ促凝增強劑后稱為現(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。

2.3 　制備與運輸

    ①攪拌站用于制備道橋快速修補混凝土的所有設(shè)備，包括水泥散裝車、水泥儲倉、螺旋輸送機、攪拌機、攪拌運輸車等，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輸車后的高堿性水清洗裝運該特種混凝土的運輸車。

    ②計量準(zhǔn)確，特別是SFP - Ⅱ緩凝泵送劑的加入量不得少加。

    ③根據(jù)工地通知的混凝土開始澆筑時間，確定該特種混凝土的開始拌制時間，不得提前進行，防止新拌混凝土長時間在車內(nèi)存留。

    ④發(fā)往現(xiàn)場的攪拌運輸車應(yīng)保持一定的時間間隔，避免現(xiàn)場壓車，每10～15min 發(fā)一輛車。

    ⑤攪拌運輸車上應(yīng)攜帶液態(tài)SFP - Ⅱ，當(dāng)運距較長或塞車時，中途應(yīng)對車內(nèi)混凝土進行檢查，發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度明顯變小、有凝結(jié)趨勢時，必須立即補加SFP - Ⅱ。

    ⑥攪拌運輸車到達現(xiàn)場后，由工程技術(shù)人員親自上車、用手電照明、檢查罐內(nèi)混凝土干稀情況，確定應(yīng)先加SFP - Ⅱ緩凝泵送劑以增大坍落度還是可以直接加入SFP - Ⅳ促凝增強劑。這對于首次制備和應(yīng)用該特種混凝土的場合，是十分必要的。

    ⑦在前一車混凝土卸完開走后，下一車立即就位，由專人上車加入SFP - Ⅳ促凝增強劑，快速攪拌2～3min ，開始卸料、澆筑。

    ⑧混凝土攪拌運輸車應(yīng)攜帶卸料加長裝置，盡可能使卸料點合理分布，利于快速澆筑。

    ⑨加入SFP - Ⅳ后的快速修補混凝土，必須在10min 之內(nèi)將料卸完。不管什么原因，不得延緩卸料；當(dāng)發(fā)現(xiàn)罐內(nèi)混凝土開始凝結(jié)時，必須強制卸料，以防止在罐內(nèi)結(jié)硬。

    ⑩運輸車卸完料后， 由專人往空車內(nèi)倒入5kgSFP-Ⅴ 液態(tài)解凝劑，以破壞和中止SFP-Ⅳ的促凝作用，防止殘留混凝土結(jié)壁。

2.4 　質(zhì)量控制

    ①對膠結(jié)材料進行物理與力學(xué)性能全項檢驗。

    ②每一個工程所使用的混凝土配合比，必須預(yù)先進行試配，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。

    ③每班檢驗一次新拌混凝土初始坍落度及60min 坍落度保留值。

    ④每2 班檢驗一次混凝土的4h 、6h 及1d 抗壓強度。

    ⑤開始拌制混凝土前，對設(shè)備、計量裝置及運輸車輛進行全面檢查，必須符合拌制和運輸該特種混凝土的要求。

3 　工程應(yīng)用

    道橋快速修補商品混凝土，已成功應(yīng)用于石家莊市區(qū)繁華路段的混凝土路面大修與搶修工程。勝利大街倉安路立交橋下東引道混凝土路面大修工程，冬季施工，單次施工面積200m² ；中山東路大修工程，13個公交站臺前混凝土路面，春季施工，單個站臺施工面積320m2 ，一個夜間同時施工兩個，計640m² 。總施工面積4500m² ，使用該特種混凝土近1000m³ 。實現(xiàn)了夜間澆筑混凝土、4h 或6h 后于次日晨開放交通的設(shè)計目標(biāo)，維護了正常的交通秩序和城市環(huán)境衛(wèi)生，受到廣大市民的贊揚。

混凝土配合比和力學(xué)性能如表2 、表3 所列。

4 　結(jié)論

    ①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促凝增強劑，可以成功制備道橋快速修補商品混凝土。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。

    ②石家莊市倉安路與中山路混凝土路面大修工程應(yīng)用道橋快速修補商品混凝土近1000m³ ，單項工程面積達320m² ，總搶修面積4500m² ；倉安路混凝土4h 抗壓強度達28.6MPa ， 抗折強度達3.8MPa ；中山路混凝土6h 抗壓強度達29.4MPa ，抗折強度達4.1MPa ；分別實現(xiàn)了4h 與6h 開放交通的設(shè)計目標(biāo)。

    ③道橋快速修補混凝土的商品化，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，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。