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流动的超高性能混凝土

发布时间:2022-05-19阅读次数:

“平整度在1毫米以内,这多亏了量身定做的超高性能混凝土,大坡度现浇混凝土表面才能如此光滑细腻。”站在济南黄河凤凰大桥的桥面上,中交二航局武港院项目部技术负责人王文荣难掩激动。

中交二航局承建的济南黄河凤凰大桥,是目前世界上跨度最大的三钢塔自锚式悬索桥,也是目前世界上桥面最宽的特大钢箱梁桥。大桥全部采用钢结构,用钢量达到11.4万吨。钢结构在大跨径桥梁中应用广泛、优势明显,但时间一长,采用沥青混凝土铺设的钢桥面板容易出现疲劳裂缝等质量问题。为了让钢箱梁与沥青混凝土粘合更牢,中交二航局技术团队将加入钢纤维、石英石等精细原料的超高性能混凝土(UHPC),作为钢箱梁及桥面沥青混凝土的过渡层。UHPC厚度薄、自重轻、强度高、韧性好,可有效减少钢桥面的疲劳裂缝,承受住高强环境的严苛考验。

然而,现场浇筑却给技术团队带来了不小的挑战。

原来,固体和液体夹杂的精细原材料让UHPC具备了高流动性,而处于临时墩柱上的箱梁使得浇筑时的实际纵坡达到4%以上,给现场浇筑厚度、坡度及平整度的质量控制带来了极大困难。

“增加混凝土的稠度,让混凝土在特定条件下触发流动,既能保持其稳定性,又能根据工程需要,契合不同的稳定性要求。”王文荣说。通过查找资料,UHPC原料中的硅灰浮现在王文荣的脑海。在与专家求证后,确认该材料能增加混凝土拌合料之间“粘接”的同时,还可作为触发剂使用。技术团队迅速开展实验,通过不同种类、不同掺量硅灰的配比试验,在满足强度和耐久性的前提下,使混凝土在振捣的外力作用下,表现出较好的流动性能,提高了触变性。此外,技术团队还针对触变性UHPC材料特点,对浇筑工艺参数进行优化,调整了振捣频率、时间,在必要环节增加外力干预,保证混凝土流动的可控。

解决混凝土的配比只是第一步,桥面摊铺质量还要看浇筑过程,其关键在于将匀质的UHPC浇筑在钢桥面上。经过长时间的运输及存储,直径仅为0.2毫米钢纤维极易压实成团,每日桥面铺装需要UHPC超200立方米,钢纤维用量超2000袋,浇筑前需要人工分散近百亿根钢纤维。“人工分散的效率太低,质量也难以保证。”王文荣冷静地分析。

一天,王文荣看着现场的砂石料振动筛分机,顿时来了灵感:“把振动筛引入到拌合楼上料系统中,来对钢纤维进行分散,岂不是简单又高效?”他立即将新思路与技术团队分享。团队一边查阅资料,一边着手设计加工,一套集钢纤维振动分散、输送及上料于一身的分散装置很快研制而出。

“通过这套分散装置,每立方米混凝土需要的200公斤钢纤维,不到150秒就能充分分散,不仅满足了现场质量要求,还能显著提升生产效率。”王文荣笑着说。随着专业摊铺设备的出料,包裹着上亿根钢纤维的混凝土摊铺到钢箱梁上,在振捣整平设备的作用下,混凝土得以快速定形。

如今,钢纤维如绣花般均匀嵌在混凝土中,硬化后的混凝土表面光滑细腻,与摊铺的沥青紧紧贴合,超高性能混凝土展示出了其独特的质量魅力。(叶舟  邓杏  邹诗卉)

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