道橋快速修補(bǔ)商品混凝土的制備

摘要：根據(jù)混凝土道橋修補(bǔ)工程的需要，開發(fā)了道橋快速修補(bǔ)商品混凝土制備技術(shù)，提出了該特種混凝土在拌制、運(yùn)輸及澆筑施工中的技術(shù)要求，實(shí)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(bǔ)；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(jì)發(fā)展的速度越快，給交通運(yùn)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(duì)于損壞的混凝土路(橋) 面，一次性修補(bǔ)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(qiáng)高強(qiáng)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(hù)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(huì)效益第一，要求在不阻斷交通或短時(shí)間阻斷交通的條件下進(jìn)行搶修，4～6h 實(shí)現(xiàn)開放交通。這樣，就必須解決三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即:膠結(jié)材料必須有可靠的小時(shí)力學(xué)性能；商品混凝土在運(yùn)達(dá)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(yùn)達(dá)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(shí)間。通過大量的試驗(yàn)研究，我們開發(fā)了道橋快速修補(bǔ)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(bǔ)混凝土的主要組分

    道橋快速修補(bǔ)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(qiáng)度等級(jí)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(qiáng)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(shí)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(bǔ)材料為基礎(chǔ)，進(jìn)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(qiáng)劑”三個(gè)部分，以突破其凝結(jié)時(shí)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(bǔ)，前者提供早期強(qiáng)度、微膨脹、抗鹽類侵蝕等性能，后者提供后期強(qiáng)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(yàn)，初凝時(shí)間不低于20min ，終凝時(shí)間不大于0min ；1d 與3d 抗壓強(qiáng)度應(yīng)分別大于42MPa 與52.5MPa 。

    在拌制快速修補(bǔ)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(shí)間延緩至60～150min ；考慮到運(yùn)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(qiáng)劑后，應(yīng)能迅速停止或破壞，并且對(duì)快凝快硬性能的恢復(fù)以及早期強(qiáng)度的發(fā)揮不產(chǎn)生有害影響。

1.3 　SFP - Ⅳ促凝增強(qiáng)劑

    混凝土運(yùn)至現(xiàn)場后，往攪拌運(yùn)輸車中加入一定量的液態(tài)SFP - Ⅳ促凝增強(qiáng)劑，快速攪拌3min ，在10min 之內(nèi)將料卸完。開始卸料時(shí)的坍落度控制指標(biāo)為150～180mm ，初凝時(shí)間依工程實(shí)際情況及施工方要求可縮短至30～60min ，在保證達(dá)到可靠的4h 或6h 強(qiáng)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(shí)間。

1.4 　防凍劑

    冬季施工時(shí)，選用石家莊市功能建材有限公司生產(chǎn)的GD-1型非早強(qiáng)性防凍劑，摻量2.5% ，與SFP - Ⅱ共同加入，不導(dǎo)致凝結(jié)時(shí)間和坍落度的明顯變化。由于SFP-Ⅳ有足夠的早強(qiáng)、增強(qiáng)與促凝性能，不主張?jiān)诎柚苹炷習(xí)r使用早強(qiáng)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(bǔ)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(shí)用的混凝土配合比，強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土4h 與6h 抗壓強(qiáng)度應(yīng)分別高于25MPa 與28MPa ，4h 與6h 抗折強(qiáng)度應(yīng)分別高于3.5MPa 與4.0MPa 。當(dāng)要求4h 抗折強(qiáng)度高于4.0MPa 時(shí)，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(shí)間縮短至20～30min 。

2.2 　混凝土工作性能

    根據(jù)試驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場施工的經(jīng)驗(yàn)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(jī)的卸出料稱為新拌混凝土，運(yùn)至工地加入SFP - Ⅳ促凝增強(qiáng)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(shí)間應(yīng)大于表中數(shù)值；現(xiàn)場混凝土坍落度、初凝時(shí)間應(yīng)大于表中數(shù)值，終凝時(shí)間應(yīng)小于表中數(shù)值。

2.3 　制備與運(yùn)輸

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

    ②計(jì)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(shí)間，確定該特種混凝土的開始拌制時(shí)間，不得提前進(jìn)行，防止新拌混凝土長時(shí)間在車內(nèi)存留。

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

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

    ⑥攪拌運(yùn)輸車到達(dá)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(qiáng)劑。這對(duì)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(qiáng)劑，快速攪拌2～3min ，開始卸料、澆筑。

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

    ⑨加入SFP - Ⅳ后的快速修補(bǔ)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(shí)，必須強(qiáng)制卸料，以防止在罐內(nèi)結(jié)硬。

    ⑩運(yùn)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(duì)膠結(jié)材料進(jìn)行物理與力學(xué)性能全項(xiàng)檢驗(yàn)。

    ②每一個(gè)工程所使用的混凝土配合比，必須預(yù)先進(jìn)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(shí)間與坍落度損失等指標(biāo)符合施工要求。

    ③每班檢驗(yàn)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(yàn)一次混凝土的4h 、6h 及1d 抗壓強(qiáng)度。

    ⑤開始拌制混凝土前，對(duì)設(shè)備、計(jì)量裝置及運(yùn)輸車輛進(jìn)行全面檢查，必須符合拌制和運(yùn)輸該特種混凝土的要求。

3 　工程應(yīng)用

    道橋快速修補(bǔ)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(gè)公交站臺(tái)前混凝土路面，春季施工，單個(gè)站臺(tái)施工面積320m2 ，一個(gè)夜間同時(shí)施工兩個(gè)，計(jì)640m² ?？偸┕っ娣e4500m² ，使用該特種混凝土近1000m³ 。實(shí)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(jì)目標(biāo)，維護(hù)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(yáng)。

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(qiáng)劑，可以成功制備道橋快速修補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)商品混凝土近1000m³ ，單項(xiàng)工程面積達(dá)320m² ，總搶修面積4500m² ；倉安路混凝土4h 抗壓強(qiáng)度達(dá)28.6MPa ， 抗折強(qiáng)度達(dá)3.8MPa ；中山路混凝土6h 抗壓強(qiáng)度達(dá)29.4MPa ，抗折強(qiáng)度達(dá)4.1MPa ；分別實(shí)現(xiàn)了4h 與6h 開放交通的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

    ③道橋快速修補(bǔ)混凝土的商品化，對(duì)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(shí)現(xiàn)不斷交或短時(shí)間斷交施工，開放交通快，利于環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著。