復(fù)合纖維在橋梁伸縮縫施工中的應(yīng)用

1、 復(fù)合纖維在橋梁伸縮縫施工中的應(yīng)用 摘要：橋梁伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部分，為此要基于橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出一種無(wú)縫化的方案，在原有橋梁設(shè)計(jì)的伸縮縫處填充延性較好的復(fù)合纖維材料纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，通過材料的變形吸收溫度效應(yīng)帶來的橋梁結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象，提高橋梁結(jié)構(gòu)的性能，消除橋梁伸縮縫帶來的不良影響。關(guān)鍵詞：復(fù)合纖維；橋梁伸縮縫；纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料是一種超高韌性、高抗拉、高抗裂性能的復(fù)合纖維，能夠較好地應(yīng)用于橋梁伸縮縫施工之中，通過纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料自身的拉伸壓縮變形作用，吸收橋梁主梁結(jié)構(gòu)的變形，提高橋梁結(jié)構(gòu)的抵抗災(zāi)害能力。一、復(fù)合纖維在橋梁伸縮縫的應(yīng)用概述1、普通纖維增強(qiáng)

2、水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用鋼纖維的強(qiáng)度極高，彈性模量較大，將其應(yīng)用于混凝土之中能夠有效提高抗?jié)B能力，降低收縮率，提高韌性和延性。然而這種材料有其不足之處，對(duì)于攪拌設(shè)備的要求較高，添加值超過其閾值時(shí)會(huì)出現(xiàn)分散性差、稠度高、攪拌困難的現(xiàn)象，增加混凝土的自重，不利于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力。玻璃纖維混凝土整合混凝土材料和玻璃纖維的特性，提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性，體現(xiàn)出良好的成型工藝性能，適用于制造不同的預(yù)制構(gòu)件。然而其缺陷在于耐堿性差，在暴露于空氣的條件下會(huì)降低其強(qiáng)度和韌性，缺乏推廣應(yīng)用價(jià)值。碳纖維是一種高強(qiáng)度、高模量的材料，碳纖維增強(qiáng)混凝土是新型的水泥基復(fù)合材料，在水泥基體中加入一定量的碳纖維而制成，當(dāng)碳纖

3、維的體積摻量?jī)H為0.2%-0.4%時(shí)時(shí)，就可以達(dá)到較高的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能，溫度敏感性和受壓敏感性較高；當(dāng)碳纖維體積摻量增至2%-3%時(shí)，可以大幅提高碳纖維混凝土的抗彎拉強(qiáng)度，并使韌性提高20倍。然而其不足之處在于易于老化，脆性較大，成本昂貴。2、高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用水泥基復(fù)合材料是超韌性高性能的纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，以水泥、砂、水、礦物摻合料和化學(xué)外加劑作為基體，以高強(qiáng)高彈模短纖維作為增韌材料，硬化之后成為新型高性能纖維增韌水泥基復(fù)合材料（ecc）。其在工程中的實(shí)際應(yīng)用主要包括有：（1）無(wú)伸縮縫橋面板。由于橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮縫是薄弱環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)伸縮變形而導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋銹蝕的現(xiàn)象

4、。為此可以采用ecc替代普通混凝土，減少配筋率，滿足橋梁伸縮變形的需求。（2）ecc鋼混雜結(jié)構(gòu)。采用40mm厚的ecc材料替代橋面板上的瀝青混凝土面層，以平板銷釘加以固定，確保ecc與鋼板面板的牢固連接，增強(qiáng)橋梁的剛度、承載能力和應(yīng)力。（3）高層抗震結(jié)構(gòu)。ecc復(fù)合材料有極高的韌性和形變吸收能力，適用于有抗震要求的橋梁結(jié)構(gòu)。（4）橋梁面板修復(fù)。可以采用ecc進(jìn)行橋梁面板的修復(fù)，利用ecc材料的多點(diǎn)開裂性能和良好的耐久性，提高橋梁面板的修復(fù)效果。二、纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在橋梁伸縮縫施工中的應(yīng)用纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料以水泥、砂漿、填料為基材，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)材料組合而成，用于遏

5、止水泥基體材料中初始微裂縫的擴(kuò)展，承受橋梁結(jié)構(gòu)的部分拉應(yīng)力，提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗拉、抗壓、抗裂性能。1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)選取水泥、砂、水、礦物摻合料和化學(xué)外加劑作為基體，水泥和粉煤灰作為復(fù)合膠凝材料，石英砂、合成纖維、水和減水劑作為填料，纖維作為增韌材料，制作成纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，體現(xiàn)出阻裂、防滲、增強(qiáng)、增韌的性能。試驗(yàn)測(cè)試方法包括有：（1）抗折、抗壓試驗(yàn)。采用標(biāo)準(zhǔn)膠砂試驗(yàn)所用試件尺寸進(jìn)行抗折、抗壓試驗(yàn)，抗折試驗(yàn)的加載速度為50n/s，抗壓試驗(yàn)的加載速度為2.4kn/s，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制加載測(cè)試，實(shí)時(shí)采集和輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（2）直接拉伸試驗(yàn)。采用與試件尺寸相同的夾具加載裝置，進(jìn)行試件的直接拉伸試驗(yàn)，獲

6、悉纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的多縫開裂和偽應(yīng)變硬化特性。（3）四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。2、復(fù)合纖維在橋梁伸縮縫施工的改善方法應(yīng)用纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料填充于橋梁伸縮縫處，能夠承受橋梁上部結(jié)構(gòu)溫差效應(yīng)而產(chǎn)生的變形量，并以其優(yōu)良的抗裂性能提高其工程施工應(yīng)用效果，在外力的荷載作用下會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的開裂裂縫，表現(xiàn)出材料的優(yōu)良抗?jié)B特性，并能夠在環(huán)境中進(jìn)行二次水化反應(yīng)，體現(xiàn)出優(yōu)良的耐久性能和自我修復(fù)能力。具體改善方法包括有：（1）添加聚丙烯纖維原有的橋梁伸縮縫混凝土之中采用鋼纖維材料，盡管該材料能夠增強(qiáng)伸縮縫混凝土的抗彎拉強(qiáng)度，然而其難以在混凝土中均勻分散，且表面抗裂性能較差。為此，可以在鋼纖維材料中采用添加聚丙烯纖維的措

7、施，改善混凝土的均質(zhì)性，充分發(fā)揮聚丙烯纖維密度小、分散均勻度好、不易下沉的優(yōu)勢(shì)性能，增強(qiáng)纖維之間的黏結(jié)力，使纖維和混凝土材料形成完整的整體，規(guī)避混凝土的微裂縫現(xiàn)象，增強(qiáng)混凝土表面的抗裂性能。（2）添加粉煤灰、鐵礦渣粉可以在橋梁伸縮縫混凝土中添加粉煤灰、鐵礦渣粉，優(yōu)化復(fù)合纖維的配合比設(shè)計(jì)，盡量減少水泥用量，降低橋梁伸縮縫混凝土的水化熱現(xiàn)象，并保證橋梁結(jié)構(gòu)的抗壓性能和抗彎拉強(qiáng)度。在添加粉煤灰和鐵礦渣粉的過程中，要充分考慮和選擇其坍落度，進(jìn)行混凝土材料的初步凝結(jié)理論計(jì)算和試驗(yàn)分析，使入模、出機(jī)的坍落度分別為30-50mm、50mm。在實(shí)際施工應(yīng)用中還要進(jìn)行粗集料級(jí)配的合理選擇，可以采用雙控的方式，引

8、入骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)粗集料vcr指標(biāo)和水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則，計(jì)算粗集料的最佳填隙率，并最終確定不同規(guī)格粗集料的最佳摻配比例，即：4.75-9.5mm的粗集料摻配比例為25%，9.5-19mm的粗集料摻配比例為60%，19-26.5mm的粗集料摻配比例為15%，保證良好的填隙效果，使合成混合料的密度最大。3、加強(qiáng)混凝土施工工藝控制要對(duì)混凝土拌和質(zhì)量進(jìn)行管控，考慮到復(fù)合纖維的添加量大，混凝土的黏聚性好，必須將混凝土總拌和時(shí)間控制在100s以上，所有原材料、纖維摻加量的攪拌時(shí)間要控制在60s以上，并注重拌和作業(yè)中的計(jì)量偏差，使之具有良好的精準(zhǔn)度。還要做好混凝土拌和站的管理，必須由專人稱量相關(guān)原材料，

9、進(jìn)行配合比的嚴(yán)格控制，確保拌和水灰比的準(zhǔn)確性，合理控制拌和的時(shí)間。還要對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢查，確?；炷涟韬狭喜淮嬖陔x析、灰團(tuán)、纖維抱團(tuán)等缺陷。在混凝土坍落度試驗(yàn)的過程中，還要進(jìn)行坍落度的有效控制，確保出機(jī)、到場(chǎng)坍落度分別在50-70mm、30-50mm。另外，還要做好混凝土的振搗控制，選取50型的插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗作業(yè)，保持45的傾角、50cm的間隔。對(duì)于邊部和伸縮縫底部鋼筋密集區(qū)域而言，通常選取30型的振動(dòng)棒進(jìn)行振搗作業(yè)，保持振搗作業(yè)的勻速性，并避免漏振現(xiàn)象，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。4、做好成品后期養(yǎng)護(hù)管理要對(duì)成品進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，在混凝土澆筑終凝后采用雙層透水土工布進(jìn)行全面覆蓋，不間斷灑水養(yǎng)護(hù)14d，確?；炷帘砻娴臐駶?rùn)。并由專人進(jìn)行養(yǎng)生，確保土工布覆蓋貼合嚴(yán)密，避免采用塑料薄膜覆蓋的保水養(yǎng)生方式。綜上所述，橋梁伸縮縫有不同的種類，如：塑性微裂縫、環(huán)境收縮裂縫、溫度收縮裂縫、應(yīng)力收縮裂縫等，由于原有的普通鋼纖維混凝土材料存在諸多欠缺，為此可以將復(fù)合纖維引入到橋梁伸縮縫施工之中，將復(fù)合纖維填充于橋梁伸縮縫中，配置成高品質(zhì)的伸縮縫混凝土，進(jìn)行材料試驗(yàn)、配比設(shè)計(jì)、施工工藝控制和管理，減少裂縫的生成，提高橋梁伸縮縫混凝土的質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：1探討關(guān)于公路橋梁施工中伸縮縫施工質(zhì)量