一种桥梁伸缩缝填充材料的施工方法

摘要

本发明公开了一种桥梁伸缩缝填充材料的施工方法，它解决了现有技术中桥梁伸缩缝填充材料的抗拉弯性能较差、成本较高，桥梁伸缩缝耐久性较差的问题，具有抗弯拉性能高，使用聚乙烯醇纤维少的优点。其技术方案为：包括如下步骤：1)按照结构设计要求安装伸缩缝，绑扎钢筋；2)拌制纤维混凝土复合材料，并在靠近伸缩缝的两边的桥面上布置挡板；3)浇注纤维混凝土复合材料，将拌制好的纤维混凝土复合材料导入漏斗中，漏斗的底部为栅格状孔隙，孔隙的长为8‑12cm，宽为4‑6cm；漏斗将在自身重力作用下流经栅格状孔隙的纤维混凝土复合材料中的纤维顺向，浇注后，纤维方向与桥梁伸缩缝方向平行；4)待纤维混凝土复合材料达到初凝后进行收面、养护即可。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构领域，特别涉及一种桥梁伸缩缝填充材料的施工方法。

背景技术

目前，由于车辆超载、交通量的增大，道路施工工期较紧，施工质量不足，使得桥梁伸缩缝的混凝土表面发生不同程度的破坏，桥头跳车(是由于公路桥头及伸缩缝处的差异沉降或伸缩缝破坏，而使路面纵坡出现台阶，引起车辆通过时产生跳跃的现象)现象较为严重，对交通安全及交通拥堵带来了极大的安全隐患。同时桥梁伸缩缝的受力机理较为复杂，既受车载的垂直压力，也受水平方向的冲击荷载和温差带来的翘曲力，因此对桥梁伸缩缝的填筑材料要求较高，既要有较大的抗压强度、也要有较好的抗拉应变能力和抗冲击、耐磨性能，现如今桥梁伸缩缝填筑材料大部分使用普通混凝土，由于普通混凝土仅具有较大的抗压强度，其抗拉强度较低(仅为其抗压强度的1/10～1/20)，极易发生抗弯拉、抗冲击破坏，导致伸缩缝表面产生坑槽，长期状态下对路面、路基以及桥梁结构产生损坏，对公路的使用性能产生极大的不利影响。

虽然也有采用钢纤维混凝土代替伸缩缝填筑材料，但是钢纤维混凝土的抗弯拉性能仍然很低，不能够满足桥梁伸缩缝的变形要求。同时采用钢纤维混凝土存在极大的爆胎安全隐患，严重威胁交通安全。

虽然现有技术中开始采用聚乙烯醇纤维混凝土作为桥梁伸缩缝的填充材料，聚乙烯醇纤维混凝土作为填充材料的抗拉弯性能有了较好的提高，但是想要达到能够满足要求的抗拉弯性能，需要使用较多的聚乙烯醇纤维，明显提高了填充材料的成本。而且，由于桥梁伸缩缝的受力机理较为复杂，在垂直压力、水平方向冲击载荷以及温差带来的翘曲力的作用下，容易聚乙烯醇充填材料的损坏、失效，降低桥梁伸缩缝的耐久性能。

综上所述，现有技术中桥梁伸缩缝填充材料的抗拉弯性能较差、成本较高，桥梁伸缩缝耐久性较差的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

现有的纤维混凝土的施工方法包括搅拌法和喷射法，并配合捣实方法，此时，纤维混凝土中的纤维一般是呈三维乱向和二维乱向(纤维混凝土：在搅拌混凝土或水泥砂浆时，渗入一定量的分散的短纤维，经振捣、凝固后构成的一种宏观均匀的、各向同性的混合材料)。而发明人研究获知，这种三维乱向或/和二维乱向的纤维分布，对提高纤维混凝土的抗压性能和抗拉弯性能是不利的。

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种桥梁伸缩缝填充材料的施工方法，包括如下步骤：

1)按照结构设计要求安装伸缩缝，绑扎钢筋；

2)拌制纤维混凝土复合材料，并在靠近伸缩缝的两边的桥面上布置挡板；

3)浇注纤维混凝土复合材料

将拌制好的纤维混凝土复合材料导入漏斗中，漏斗的底部为栅格状孔隙，孔隙的长为8-12cm，宽为4-6cm；

漏斗将在自身重力作用下流经栅格状孔隙的纤维混凝土复合材料中的纤维顺向，纤维顺向后的纤维混凝土复合材料浇注到桥梁伸缩缝中，纤维方向与桥梁伸缩缝方向平行；

4)待纤维混凝土复合材料达到初凝后进行收面、养护即可；

只要不影响正常施工，以上步骤可互换。

当采用该种底部设置有栅格状孔隙的漏斗对纤维混凝土中的纤维进行顺向，浇注时使纤维的方向与桥梁伸缩缝的方向平行，克服了现有的纤维混凝土内纤维呈三维乱向或/和二维乱向的弊端，制备得到的充填结构具有良好的抗弯拉性能，提高了桥梁伸缩缝的耐久性能。在达到相同弯拉性能的情况下，减少了纤维的用量，节约了材料的成本。

由于本发明中的纤维混凝土具有较大的粘稠性，刚浇注完成后不易进行收面工作，需要在纤维混凝土复合材料达到初凝后方可进行收面工作。

进一步的，所述纤维的长度为70-100mm。

当纤维的长度较长时，更容易顺向，而且顺向后对充填材料具有更好的改善效果。

进一步的，步骤3)中，浇注过程中，从一端向另一端浇注，不能分层浇注。

分层浇注时，浇注底层混凝土过程中，混凝土开始出现凝固，导致层间结合力不够，不利于保持混凝土充填结构的整体性，不利于提高充填结构的综合性能。

进一步的，步骤3)中纤维混凝土充填材料的浇注高度高出伸缩缝1-3mm。

进一步的，所述漏斗的底部出口端为扁平状。

扁平状的出口端可以覆盖伸缩缝的宽度，且各个位置的出料量分布均匀，便于浇注。

进一步的，所述纤维混凝土充填材料，由以下重量份的组分组成：

粉煤灰10-14份，石英砂7-9份，水泥9-11份，减水剂0.002-0.003份，增稠剂0.004-0.006份，聚乙烯醇纤维0.1-4份，水2-4份。

该配方的纤维混凝土充填材料浇注得到的充填结构的抗压强度较高，完全满足桥梁伸缩缝对填筑材料抗压强度的要求。同时，该材料具有明显的应变硬化性能，当与本文中的施工方法配合使用时，可以达到良好的拉伸应变性能，满足桥梁伸缩缝对填筑材料抗弯拉性能的要求，极大地保障了交通安全。

更进一步的，所述纤维混凝土充填材料，由以下重量份的组分组成：

粉煤灰10-14份，石英砂7-9份，水泥9-11份，减水剂0.002-0.003份，增稠剂0.004-0.006份，聚乙烯醇纤维0.1-0.3份，水2-4份，其中，粉煤灰与水泥的重量比为1.2：1，石英砂与水泥的重量比为0.8:1，水与粉煤灰的重量比为0.26:1。

采用本发明中的纤维混凝土充填材料，并配合本发明的施工方法时，在纤维混凝土中即使加入少量的聚乙烯醇纤维，仍然可以取得较好的抗拉应变性能，大大节省了充填材料的成本。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。

进一步的，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素(HPMC)。

进一步的，所述水泥为P.O 42.5水泥。

本发明的有益效果为：

1、本发明的施工方法中对纤维混凝土中的纤维进行顺向，纤维顺向后可以达到以下效果：(1)在相同纤维掺量的情况下提高复合材料的抗弯拉性能；(2)达到相同弯拉性能的情况下减少了纤维的用量，节约了材料的成本；(3)提高桥梁伸缩缝耐久性能)

2、本发明中的纤维混凝土复合材料由水泥、一级粉煤灰、石英砂、PVA纤维以及外加剂和水拌制而成，该复合材料不的拉伸应变可以稳定在5％以上，最大的可以达到8％左右，具有较好的抗弯拉性能和抗冲击性能。

①将该复合材料代替传统混凝土来填筑桥梁伸缩缝，可以满足桥梁伸缩缝在不断重复的温度和荷载变形的需要；

②由于该复合材料具有较强的控裂能力，可以有效防止大裂缝的产生，此外，该复合材料中的纤维与伸缩缝的方向平行，可有效阻断沿填充材料深度方向的毛细作用，避免水分渗透侵蚀钢筋，影响桥梁的耐久性；

③该复合材料作为桥梁伸缩缝的填充料具有高延性特点，再加上将其中的纤维顺向，提高了填充材料的吸能作用，可以吸收车辆荷载对桥梁面板产生的冲击力，有效避免桥梁伸缩的破坏，极大地保障了交通安全。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明中纤维混凝土复合材料桥梁伸缩缝施工工艺流程图；

图2为本发明中纤维混凝土复合材料拉伸应力-应变曲线，可以反映出纤维混凝土复合材料具有较强的应变硬化性能，其最大拉伸应变可以达到8.0％；

图3为本发明中高韧性水泥基复合材料不同龄期下抗压强度柱状图；

图4为本发明中高韧性水泥基复合材料抗弯性能曲线；

图5为本发明中的漏斗的侧视图；

图6为本发明中的漏斗的底部出料口结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

纤维混凝土充填材料，由以下重量份的组分组成：

粉煤灰12份，石英砂8份，水泥10份，减水剂0.0025份，增稠剂0.0045份，聚乙烯醇纤维0.1份，水2份。

纤维混凝土复合填充材料的制备方法，包括如下步骤：

搅拌之前首先从出料口处加入少量的水，启动搅拌机使搅拌桶内壁和搅拌齿润湿，排净内部水分，从顶部加料口将石英砂、水泥、增稠剂、粉煤灰加入搅拌机内，启动搅拌桶驱动器开关，干拌2min；然后将水和减水剂混合液从加料口处加入，首先将外筒开关向进料方向转动，搅拌30秒，将内搅拌轴开关向进料方向转动，逐渐增大内搅拌轴的转动速度，搅拌2.5分钟后将内搅拌轴调节至低速状态；紧接着暂停搅拌桶开关，将纤维均匀的从加料口处加入，进行快速搅拌6min，完成材料的制备。

桥梁伸缩缝充填材料的施工方法，如图1所示，包括以下步骤；

步骤一，按照结构设计要求安装伸缩缝，绑扎钢筋。

步骤二，按照设计配合比进行纤维混凝土复合材料的拌制。

步骤三，在靠近伸缩缝两边的桥面布置2mm的挡板，以便材料的浇筑。

步骤四，浇注纤维混凝土复合材料

将拌制好的纤维混凝土复合材料导入漏斗中，漏斗的底部为长方形的扁平状，如图5所示，起底部出料口分布有若干栅格状孔隙(如图6所示)，每个孔隙的长为10cm，宽为4cm；

漏斗将在自身重力作用下流经栅格状孔隙的纤维混凝土复合材料中的纤维顺向，纤维顺向后的纤维混凝土复合材料浇注到桥梁伸缩缝中，纤维方向与桥梁伸缩缝方向平行；

步骤五，待到高韧性水泥基复合材料达到初凝后进行收面工作。由于高韧性水泥基复合材料本身具有较大的粘稠性，刚浇筑完成后不易进行收面工作，需在高韧性水泥基复合材料达到初凝后方可进行收面工作。

步骤六，养护。收面工作完成后，采用土工布进行洒水养护一周。

图2实施例1制备的充填结构的拉伸应力-应变曲线，可以反映出该充填结构具有较强的应变硬化性能，其最大拉伸应变可以达到8.0％；图3为实施例1制备的复合材料不同龄期下抗压强度柱状图，28天后的抗压强度可达60MPa，具有足够的抗压能力；根据图4可以看出，制备得到的的充填结构可以抵抗最大的抗弯强度为14MPa，具有足够的抗弯拉性能。同时，该实施例中添加的聚乙烯醇纤维的量较少，大大降低了混凝土复合材料的成本。

对比例1

与实施例1的区别是，对比例1采用传统的浇注方法进行浇注，直接将纤维混凝土复合材料倒入伸缩缝内，不采用漏斗进行顺向。

制备的充填结构具有较强的应变硬化性能，其最大拉伸应变为4.0％；其28天后的抗压强度为45MPa；制备得到的充填结构的抗弯强度可达8MPa。

实施例2

纤维混凝土充填材料，由以下重量份的组分组成：

粉煤灰14份，石英砂9份，水泥11份，减水剂0.002份，增稠剂0.004份，聚乙烯醇纤维4份，水4份。

纤维混凝土复合填充材料的制备方法，包括如下步骤：

搅拌之前首先从出料口处加入少量的水，启动搅拌机使搅拌桶内壁和搅拌齿润湿，排净内部水分，从顶部加料口将石英砂、水泥、增稠剂、粉煤灰加入搅拌机内，启动搅拌桶驱动器开关，干拌2min；然后将水和减水剂混合液从加料口处加入，首先将外筒开关向进料方向转动，搅拌30秒，将内搅拌轴开关向进料方向转动，逐渐增大内搅拌轴的转动速度，搅拌2.5分钟后将内搅拌轴调节至低速状态；紧接着暂停搅拌桶开关，将纤维均匀的从加料口处加入，进行快速搅拌6min，完成材料的制备。

桥梁伸缩缝充填材料的施工方法，包括以下步骤；

步骤一，按照结构设计要求安装伸缩缝，绑扎钢筋。

步骤二，按照设计配合比进行纤维混凝土复合材料的拌制。

步骤三，在靠近伸缩缝两边的桥面布置3mm的挡板，以便材料的浇筑。

步骤四，浇注纤维混凝土复合材料

将拌制好的纤维混凝土复合材料导入漏斗中，漏斗的底部为长方形的扁平状，起底部出料口分布有若干栅格状孔隙，每个孔隙的长为12cm，宽为6cm；

漏斗将在自身重力作用下流经栅格状孔隙的纤维混凝土复合材料中的纤维顺向，纤维顺向后的纤维混凝土复合材料浇注到桥梁伸缩缝中，纤维方向与桥梁伸缩缝方向平行；

步骤五，待到高韧性水泥基复合材料达到初凝后进行收面工作。由于高韧性水泥基复合材料本身具有较大的粘稠性，刚浇筑完成后不易进行收面工作，需在高韧性水泥基复合材料达到初凝后方可进行收面工作。

步骤六，养护。收面工作完成后，采用土工布进行洒水养护一周。

制备的充填结构具有较强的应变硬化性能，其最大拉伸应变可以达到7.0％；其28天后的抗压强度为55MPa，具有足够的抗压能力；制备得到的充填结构的抗弯强度可达12MPa，具有较强的抗弯拉性能。

实施例2

纤维混凝土充填材料，由以下重量份的组分组成：

粉煤灰12份，石英砂8份，水泥9份，减水剂0.002份，增稠剂0.004份，聚乙烯醇纤维2份，水4份。

纤维混凝土复合填充材料的制备方法和施工方法，如实施例1。

制备的充填结构具有较强的应变硬化性能，其最大拉伸应变可以达到6.0％；其28天后的抗压强度为50MPa，具有足够的抗压能力；制备得到的充填结构的抗弯强度可达11MPa，具有较强的抗弯拉性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。