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久久婚嫁范文1
关键词:复合材料;加固混凝土;结构耐久性
中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
我国在结构加固和补强方面做了大量的研究和实践,工程中常用的结构加固方法有加大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、粘钢加固法和粘贴碳纤维复合材料加固法等。传统的加固方法整体水平比较落后、施工方法和施工工艺比较复杂,对结构的自重和使用面积有一定的影响,而粘贴碳纤维复合材料加固法具有高强高效、耐腐蚀、施工便捷、不增加结构尺寸等优点,在工程中得到了广泛的应用。
1、耐久性问题
目前应用于加固混凝土结构的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维和复合纤维等。玻璃纤维主要包括E玻璃纤维(电绝缘性)、C玻璃纤维(耐化学腐蚀性)、S或R玻璃纤维(高强度)、M玻璃纤维(高模量)和AR玻璃纤维(耐碱玻璃)。虽然这些纤维能够在表面形成SiO2保护膜,但仍普遍溶解于热酸液和HF中,故仍存在耐久性问题[8]。而粘结性树脂是上个世纪50年代研制成功的,目前主要品种有环氧树脂、不饱和聚酯树脂(UP)、酚醛树脂、聚氨酯树脂及其它热固性和热塑性树脂。有机高分子化合物结合键的不稳定性使得它在不同环境条件下的老化和劣化成为必然。
由于混凝土结构耐久性评估具有随机性、灰色性的特点,我国当前一些学者以灰色关联分析为基础,结合模糊识别理论,利用信息熵和复合权重的概念,综合考虑了专家经验和检测数据固有信息的重要性,这种评估方法使评估结果更加客观、准确。对于氯离子环境下的耐久性评估方法,一些学者将混凝土表面氯离子浓度和保护层厚度作为随机变量,将扩散系数作为随机过程,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型,推导出了氯离子浓度的均值,用于计算钢筋开始锈蚀时间。现在的耐久性评估标准大多采用“优、良、中、差”这样的等级标准划分,但是这样的划分标准在实际工程中的准确性并不高,比如处在两个等级边界的构件该如何评估等级,这说明这样的等级标准划分只是属于模糊划分,为了找到一个更有效的评估方法,而一些学者等将基于模糊数学理论的模糊综合评估系统用于结构的耐久性评估,在混凝土结构耐久性模糊综合评估体系的基础上,在耐久性等级划分标准已知的前提下,充分挖掘实测数据中的信息,提出了一种确定指标权值的新方法。
2、解决途径
2.1、材料方面
合理提高复合材料加固混凝土结构的耐久性,首要的工作是如何提高复合材料自身的耐久性。在研究耐环境腐蚀的纤维和结构树脂,如耐碱纤维、改性树脂等方面展开工作。由于基体与纤维的粘结性能取决于下列因素:①基体分子在纤维外表面的吸附;②基体官能团与纤维活性点及纤维官能团之间化学键的形成;③机械嵌入(即基体渗入纤维表面的坑或裂缝)。因此在制备复合材料时,纤维与基体间的粘结性能可以在浸渍工序之前,采用适当的纤维表面处理而得到改善。处理可以采用氧化(如在空气中的高温氧化(HT0),用原子氧进行低温氧化(IJ0),在高锰酸钾、硝酸、双氧水等的水溶液中氧化以及阳极氧化),也可采用非氧化(如抽丝和热解沉淀)法处理。纤维表面处理能提高复合材料的层间剪切强度。另外,可以采用适当掺加增韧剂(比如HT-T220增韧剂)来提高基体树脂的耐久性。
2.2、结构方面
一方面,应在大量加速试验的基础上,获取合理的力学性能折减设计参数;另一方面,在结构加固设计时,要有综合的设计概念,既要对需加固部位进行强度补强,也要充分顾及材料强度劣化和失效后的结构变形或破坏特点。相对混凝土而言,复合材料具有一定的腐蚀环境敏感性,结构设计要因环境不同而有所差异。
2.3、施工方面
施工的合理顺序和施工质量将是实现复合材料加固混凝土结构耐久性的重要保障。如基层混凝土要去脂和去除疏松层;有裂缝处必须适当凿去裂缝周围混凝土,用环氧胶填补;有垂直转角处必须做成大于20mm的圆角;底胶要饱满;固化前要进行检查,有空鼓处需灌胶补满;纤维布条一般搭接长度不小于150mm。复合纤维在施工过程中要注意保护,尤其是碳纤维,不能有刻痕和其他损伤;树脂的级配要严格,操作时间要恰当。施工后的良好养护也是影响复合材料加固混凝土结构耐久性的重要环节。另外,复合材料外要做耐久性覆盖层,包括防水、防腐蚀和防火覆盖层等。
2.4、维修管理方面
如同新建混凝土结构一样,复合材料加固混凝土结构耐久性也与维修管理密切相关。定期的维修,如油漆、粉刷、覆盖层裂缝封闭、防火涂料等可以有效地延长加固寿命。定期的检测是必要的,可采用激振器来判断粘结的缺陷情况。
3、复合材料在加固混凝土结构之中起的作用
3.1、提高受剪承载力
碳纤维布对构件抗剪的贡献类似于箍筋的作用,与混凝同承受剪力。另外,碳纤维布具有对核心混凝土的约束作用,并能承担拉应力,防止主筋过早屈服,抑制剪切裂缝的出现和发展。因此,碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土构件的受剪承载力,增强构件的变形能力。
3.2、提高受弯承载力
由于碳纤维布具有抗拉强度高的特性,可以将碳纤维布粘贴在构件的受拉表层,使之与混凝同承担拉应力,以提高构件的受弯承载力,达到加固补强的目的。粘贴碳纤维布后,受弯构件的受弯承载能力明显提高,有效的抑制了裂缝的开展,构件的变形能力和延性性能得到显著改善。
3.3、提高抗震能力
由于碳纤维布能够约束构件的开裂,提高构件的刚度和抵抗变形的能力,当需要提高构件的抗震能力时,亦可用碳纤维布进行增强和增韧。尤其对于钢筋混凝土梁柱节点和受轴向力作用的钢筋混凝土柱,往往要求进行构件的抗震设计。采用碳纤维布粘贴于梁柱节点范围,或对钢筋混凝土柱进行包裹,可以明显改善结构中混凝土构件的延性,增加耗能能力,具有良好的抗震加固效果。
3.4、提高抗疲劳能力
用碳纤维布进行钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁的加固,经200万次重复荷载作用后,加固构件的强度和刚度不会降低,也不会发生剥落和脆断现象。如果采用预应力碳纤维布加固的形式,预应力碳纤维布的存在,使构件中纵筋的应力幅值有所降低,减少了发生疲劳破坏的可能。而始终处于高应力状态的碳纤维布具有良好的抗疲劳性能。其综合效应使所加固构件的疲劳寿命大大提高,疲劳变形有所减小,构件的疲劳抗裂性能得到较大提高,从而延长构件的使用寿命。
4、结语
复合材料加固混凝土结构存在耐久性。这种耐久性不仅与加固采用的复合材料有关,而且还与设计、施工和维护管理等有关,需要引起工程技术人员的高度重视。所选高强复合纤维在酸性介质中的快速试验结果表明,在浸蚀的初期,抗拉强度和变形能力降低,但对弹性模量影响不大;经过一段时间后,抗拉强度有一定的回升。
参考文献:
[1]邓宗才,牛翠兵,杜修力,刘景园.FRP加固混凝土结构耐久性研究[J].北京工业大学学报,2006,02:133-137.
[2]唐智,于峰,孟宏睿.FRP加固混凝土结构耐久性研究[J].山西建筑,2007,22:15-16.
久久婚嫁范文2
关键词:混合;腐蚀介质;加速侵蚀;混凝土;抗压强度
存在于混凝土中的氯盐分为三种形式:溶解于孔隙中的游离氯离子,与水泥水化产物结合的氯化物,和凝胶体空隙中吸附的氯化物。游离氯离子参与氯化物的传输和钢筋腐蚀过程,氯化物也能对混凝土造成损害,降低混凝土强度。氢离子侵入混凝土,与CH发生“中和”反应,降低混凝土孔溶液中OH-浓度,导致孔溶液pH值下降。从而改变混凝土的微观结构。腐蚀介质浓度某一值时生成的CaS04•2H20和钙矾石(3CaO•Al203•3CaS04•32H20)由于体积膨胀。浸泡早期填充混凝土表面孔隙,延缓侵蚀离子渗入,延缓劣化速率,提高混凝土抗压强度,但是后期随着基体pH值下降,水化产物解体,石膏和钙矾石膨胀导致混凝土开裂,加剧混凝土的腐蚀。有关混凝土工程的安全性评估及寿命预测问题,目前研究者针对某单一因素对混凝土腐蚀的影响研究的较多,对多因素耦合作用下混凝土腐蚀行为研究的尚少。熊卫士,高飞,韩东对多因素作用下的混凝土耐久性进行了综述,提出了研究趋势,但不包括多种腐蚀介质作用下的混凝土耐久性研究[1],王信刚,章未琴,陈方斌等进行了高性能水泥基材料的耐久性能及其微观结构研究,得出了各种水泥材料在氯离子、硫酸根离子和抗冻、抗碳化的条件下的性能和微观结构[2],乔红霞、陈丁山、何忠茂等对盐渍土地区混凝土硫酸盐腐蚀加速试验制度进行了评价[3],刘影、金祖全、张宇研究了海水对混凝土中钢筋锈蚀的影响[4],许豪文、刁波、沈孛等对裂缝及环境对混凝土中氯离子扩散的影响进行了研究[5],董建锋,邢峰,戴虹等研究了混凝土不同面的氯离子侵蚀规律[5],结构表明,同一表面高性能混凝土抵抗氯离子侵蚀能力优于普通混凝土,迎风面的氯离子侵蚀程度高于侧风面和被封面。由于工程所处环境不同,影响因素众多,腐蚀介质存在差异甚至差异悬殊。在海洋、化工及盐渍土地区,酸、氯盐和硫酸盐是引起混凝土结构腐蚀的主要原因。因此,单一腐蚀介质与工程实际相差较大,研究结果难以直接应用于实际工程。但是任何试验不可能穷尽所有的腐蚀环境和工程结构,本研究也是选择有代表性的腐蚀环境,尽可能的接近工程实际。
1试验概况
(1)腐蚀介质:自来水、盐晶体、浓硫酸。采用质量配比,介质浓度百分比按几何级数增加,尽可能包含一般腐蚀环境状况。腐蚀介质配合比和试验情况如表1所示。(2)试验周期:为24个月,每60天进行一次检测,共需检测12次。(3)试件环境:在试验室内进行,保持恒温、恒湿。
2试验设备
(1)腐蚀试验室与腐蚀池:腐蚀试验室及腐蚀池如图1所示。(2)烘干设备:高低温试验箱如图2所示。图2高低温试验箱(3)万能试验机:万能伺服试验机如图3所示。
3试验结果及分析
3.1典型试件腐蚀情况
混凝土腐蚀情况见图4。存在于混凝土中的氯盐分为三种形式:溶解于孔隙中的游离氯离子,与水泥水化产物结合的氯化物,和凝胶体空隙中吸附的氯盐。前者参与氯化物的传输和钢筋腐蚀过程,后者虽不参与这两个过程,但也能对混凝土造成损害,如晶体NaCI•2H2O存在于混凝土孔隙中产生30%的膨胀,降低混凝土强度。侵蚀到混凝土中的氯离子,与C3A等物质发生化学反应,生成氯铝酸盐,膨胀量较小。在适当条件下,混凝土孔隙液中的游离氯离子产生经变膨胀,是导致混凝土内部产生膨胀应力的主要原因。氯盐会促进混凝土氢氧化钙溶出和C-S-H胶凝分解,生成膨胀性复盐破坏氢氧化钙和C-S-H胶凝之间的平衡。由于复盐主要分布于混凝土表面,因此表面C-S-H胶凝的分解与复盐的膨胀必然导致混凝土表面的溃散,达一定程度后会使混凝土材料出现疏松、裂缝、脱皮等现象,降低混凝土的强度。混凝土在酸性环境中易发生“中和”或者分解反应,造成混凝土强度降低,减短结构的使用寿命。氢离子侵入混凝土,与CH发生“中和”反应,降低混凝土孔溶液中OH-浓度,导致孔溶液pH值下降。而各种水化产物稳定存在的碱性条件依靠水泥水化产物中CH(氢氧化钙)的溶解来维持,CH消耗殆尽时,溶液pH值小于一定值时,水泥水化产物便会分解,或者氢离子直接与水泥水化的各种碱性产物发生化学反应,从而改变混凝土的微观结构,宏观上则表现为混凝土的物理力学性能与耐久性降低。腐蚀介质达到某一浓度时生成的CaS04•2H20和钙矾石(3CaO•Al203•3CaS04•32H20)由于体积膨胀。浸泡早期填充混凝土表面孔隙,延缓侵蚀离子渗入,延缓劣化速率,提高混凝土抗压强度,但是后期随着基体pH值下降,水化产物解体,石膏和钙矾石膨胀导致混凝土开裂,加剧混凝土的腐蚀。
3.2试验结果与分析
3.2.1混凝土强度损失混凝土试块在介质中浸泡的早期阶段,腐蚀即发生,先是混凝土表面的水泥胶凝体脱落,细集料砂露出,随着时间增长,逐渐露出粗骨料石子;同时,介质浓度越大,混凝土表面腐蚀程度越严重。腐蚀中期,混凝土试块边缘出现裂缝,进而棱角处混凝土发生脱落。浸泡后期,混凝土试块溃散、碎裂、整体破坏,彻底失去强度(见图4(a)、(b))。单轴抗压试验发现,低浓度中的混凝土试块早期强度略有增加,中后期强度逐渐降低。观察试验破坏后的试件,腐蚀介质侵入试块内部,介质浓度不同侵蚀也不同程度(见图4(c))。图5为混凝土强度损失率与腐蚀时间的关系。3.2.2混凝土SEM分析混凝土中水泥浆体是最容易受到腐蚀的组分,为了探讨混凝土在酸性环境中腐蚀机理及水泥水化产物组成、结构的变化,采用扫描电子显微镜(SEM)进行分析。通过对比腐蚀产物和未腐蚀体化学成分和微观形态的变化,分析在腐蚀介质作用下混凝土性能的劣化机理。图6为混凝土SEM图。分析结果可以看出,水泥水化产物被腐蚀后,CaO、SO2和MgO含有量变化很大。这是因为水泥水化产物在酸性环境下发生分解或者“中和”反应生成钙盐而流失,其中有一部分生成CaS04•2H20而滞留在腐蚀层中,一部分形成NaCI•2H2O晶体存在于混凝土孔隙中,硅和铝等以胶体形式存在于腐蚀层中。由于水泥水化产物结构破坏,物质流失,使得浆体孔隙率变大,侵蚀性介质更加容易进入基体内部而加剧腐蚀进程,图中可以清楚看到浆体微观结构的变化,未腐蚀区域有云状C-S-H凝胶等,腐蚀区域有大量柱状晶体,测试结果证明此柱状晶体为CaS04•2H20和NaCl•2H2O,同时尚有未水化的粉煤灰颗粒,但依然有大量的孔隙存在。其他物质在电镜下,都呈颗粒状。水泥水化产物中的凝胶体已经消失,分析表明,在不同浓度的H+、SO-24和CI-作用下,不同的离子浓度可能会导致不同的变化历程,混凝土孔隙结构的变化规律存在差异,但最后的结果却是相同的,混凝土的孔隙率都会变得较大。
4结论
久久婚嫁范文3
关键词:黄河 给水处理 高浊度水 混凝 沉淀
Abstract:The relationship between the preeipitating rate of the high-turbidity water of the Yellow River caused by coagulation and the natural precipitating rate of the water is discussed and an empirical formula of relationship between the precipitating rate of cloudy liquid level during coagulation and the natural precipitating rate, sand content as well as dosage of PAM is proposed through linear regression of the experimental data. The relative errors between the calculated values of precipitation of the cloudy liquid level obtained by applying the said empirical fOrmuIa and the actually measured values ranged between 0.43%~12.27%.
Key words: Yellow River; feed water treatment; high-turbidity water; coagulation; precipitation
混凝沉淀是黄河高浊度水处理常用的方法。提高浑液面沉速,节约药剂(PAM)的投加量达到多出清水是高浊度水处理的主要目标。然而混凝过程极其复杂,影响浑液面沉速的因素有高浊度水的性质、PAM投加量、速度梯度C、搅拌时间T等。因为高浊度水自然沉淀沉速与原水的性质密切相关。在实际处理一定组成的高浊度水时,可以借助实验得到的经验关系,根据浑液面的自然沉速以及所希望达到的浑液面沉速来确定PAM的投加量。本文先采用正交实验的方法确定混凝过程的混合、反应的最佳水力条件,然后在此基础上研究浑液面沉速与PAM投加量及高浊度自然沉速之间的关系。
1 实验方法
1.1 自然沉降实验
高浊度水采用郑州上街段黄河泥沙配制而成。试验过程中所有水样水温15±1℃。用NSY-1光电颗分仪测泥沙粒度,其当量直径dm由下式计算:
dm=1/(∑(pi/di))
式中di——颗粒粒径,Pi——粒径di颗粒占所有颗粒质量百分数。选出dm相近的几组水样用比重瓶测定其含沙量,以Cw(kg/m3)表示。然后用直径62mm,高500mm,有效体积1500mL的自制沉降筒做静置沉降实验,根据沉降曲线求得等速沉降段混液面沉降速度作为自然沉速,以从(mm/s)表示。
试样的含沙量Cw,浑液面自然沉速U0,当量直径dm,见表1:
表1 试样情况 试样编号 Cw/(kg.m-3) dm/μm Uo/(mm.s-1) 1 46.5 5.5 0.0157 2 79.5 9.5 0.0175 3 84.2 9.4 0.0161 4 101.5 9.4 0.0130 5 58.0 12.8 0.0385 6 75.6 12.8 0.0270 7 94.5 12.8 0.0210 8 115.3 12.8 0.0161 9 35.5 18.4 0.0990 10 67.5 18.4 0.0492 11 83.2 18.4 0.0381 12 94.7 18.4 0.0345 13 46.0 25.3 0.1100 14 55.0 25.3 0.0955 15 64.0 25.3 0.0790 16 79.5 25.3 0.0645 17 69.8 30.1 0.0860 18 125.5 30.1 0.0467 表2 各试样实测浑液面沉速与计算值对照 试样编号 Uo/(mm.s-1) Cw/(kg.m-3) D/(mg.L-1) U/(mm.s-1) U计算/(mm.s-1) 相对误差/% 1 0.0157 46.5 7.5 0.202 0.214 -6.01 2 0.0175 79.5 15 0.351 0.342 2.59 3 0.0161 84.2 20 0.465 0.481 -3.50 4 0.0130 101.5 25 0.459 0.446 2.74 5 0.0385 58 10 0.498 0.524 -5.26 6 0.099 35.5 2.5 0.209 0.219 -4.61 7 0.099 35.5 4.5 0.624 0.605 3.03 8 0.099 35.5 6.5 1.149 1.144 0.43 9 0.099 35.5 8.5 1.721 1.821 -5.79 10 0.099 35.5 10.5 2.604 2.625 -0.82 11 0.0492 67.5 12 0.702 0.697 0.75 12 0.0381 83.2 15 0.571 0.604 -5.70 13 0.0345 94.7 20 0.716 0.751 -4.89 14 0.011 46 10 0.273 0.268 1.95 15 0.011 46 15 0.584 0.540 7.49 16 0.011 46 20 0.0878 0.889 -1.27 17 0.011 46 25 1.295 1.309 -1.06 18 0.011 46 5 0.0742 0.081 -8.59 19 0.0955 55.3 10 1.223 1.188 2.88 20 0.079 64 10 0.724 0.813 -12.27 21 0.0645 79.5 12.5 0.668 0.727 -8.78 22 0.086 69.8 10 0.786 0.763 2.93 23 0.0467 125.5 20 0.588 0.625 -6.35 1.2 加药混凝实验
实验所选的药剂为江苏南天生产的阳离子型PAM,阳离子度30%,配制成0.5%溶液。
取1.5L上述配制的水样置于2L的烧杯中,以600r/s的转速搅拌5min,然后投加PAM,再调整转速和时间确定混凝的水力条件:笔者通过对搅拌速度。搅拌时间、PAM投加量做正交实验得出具有最大浑液面沉速时的最佳的速度梯度与搅拌时间乘积,即(CT)umax为2180,这与崔俊华验证的(CT)umax为1900-2000[1]相近。在此基础上每次取1.5L上述配制的水样置于2L的烧杯中,先以600r/s转速搅拌5min,然后投加不同量PAM,以D(mg/L)表示PAM投加量,达到要求的CT值(2180)混凝后,缓慢注入沉降筒做沉淀实验,测定浑液面沉速(同自然沉速测定方法),以U(mm/s)表示。同时把拟合的浑液面的沉速以U计算(mm/s)表示,结果如表2。
2 试验结果分析
研究表明,在高浊度水处理中,自然沉速Uo、PAM投加量D与泥沙颗粒总表面积及含量有如下关系:
U0=f2(得出最佳S0,Cw),D=f1(S0,Cw)
式中S0——质量比表面积,m2/kg。
于是可以推测U0与D有相关性。而高浊度水混凝浑液面沉速不仅与含沙量有关,而且与颗粒因素有关。用UO可以部分地表征高浊度水的颗粒因素(从表1也可反映出来),从而在实际处理一定组成的高浊度水时可以借助试验得到的经验关系,根据浑液面自然沉速以及所期望达到的浑液面沉速来确定PAM的投药量。
分析表2中试样6-10以及14-18在该两种泥沙颗粒组成下投药量与浑液面沉速表现出明显的相关性。如图 1,图2所示(其中у表示logU,x表示logD)。
综合含沙量和U0于是可以假定logU=k1logUO+k2logC+k3logD+k4进行线性回归,求得经验式。
通过MATLAB编程运算,得出k1=0.82,k2= -1.532,k3=1.732,k4=1.849
总偏差S总=2.245,S回=2.228,S残=0.198,F=71.12,当置信度α=0.01时,查F分布表,F0.01(3,19)=5.01[2]。而F=71.12>F0.01(3,19)=5.01,可见回归方程是显著的。计算得出的浑液面沉速和相对误差见表2。
3 结论
在大量的实验数据基础卜进行回归分析,得出在黄河高浊度水处理中混凝浑液面沉速由下式计算:
logU=0.821logUo+1.732logD-1.532logC+1.849,具有较高的置信度。这可为高浊度水处理构筑物设计和参数选取提供一定的依据;同样在给定产水量的情况下,为达到预定的浑液面沉速此式也可作为投药量的参考。
参考文献:
[1] 崔俊华 高浊度混凝最优GT值研究(一)[J]河北建筑科技学 院学报,1998,15(4):7-10
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关键词:旧水泥路面;混凝上加铺层
随着我国经济的发展,大部分水泥混凝上路面都在超负荷的使用,致使路面出现不同的损坏,影响了道路的服务性能和使用功能。目前采用的几种方法中,沥青加铺层能有效的改善路面的使用性能,提高车辆行驶的舒适性,同时旧水泥混凝图路面具有造价低、施工方便,且对交通、环境影响小的优点。
1 混凝土加铺层的施工准备
1.1 旧水泥路面在实施加铺改造之前,需要科学的评价当前路面的情况以及组织结构。加铺层的设计取决于准确的估计水泥混凝土路面损坏的理由,以及深入的分析路面的承重能力。为了保证估计结果的准确,需要做好两个方面的工作:使用功效以及结构的功能。路面的功效包括车辆行驶时的安全保障和舒适,它的评价标准来自于其服务水平的高低。而且,路面的使用功效强调的是所建公路的使用情况,也就是过往车辆和行人对道路的评价,是否满意。从某种程度上说,路面的使用功效是相对行人的角度决定的,道路的类型、结构的评价标准则是根据路面的承重力和组织结构的情况,受力数据的研究获得的。道路的使用功效和组织结构的评价内容互相补充,在二者的共同配合下,路面的施工情况才能被准确的评估。
1.2 旧水泥混凝土路面在使用期限由于车辆荷载与环境因素的作用,已处于不稳定状态,如果直接在现有混凝土路面上进行加铺,势必会使加铺层处于小利的受力状态并可能导致其早期破坏。因此,在加铺层施工之前,首先要对旧水泥混凝进行路面病害及路面状况进行调查,病害分级标准分为轻微、中等、严重三种,路况调查包括四个方面:路面破损调查(板厚度、裂缝)、路面承载能力调查(包括强度、路面弯沉、板下基础模量)、路面平整度调查、路面抗滑能力调查。路面使用质量评价有:路面状况综合指数、路面断板率、结构承载力评定、行驶质量评定、路面抗滑能力评定,另外除现场检测评定外还要与查阅以往路面检测施工资料相结合,才能更加准确的做出维修方案。
1.3 旧水泥混凝土的病害处治
路面接缝:接缝是水泥混凝土路面的重要组成部分,也是路面结构最薄弱的环节,接缝的修复石水泥混凝土路面修复的重点之一,在加铺前必须对接缝进行加强维修处理,减少未来路面早期病害的产生;路面裂缝:由于水泥混凝土板裂缝多数是因为混凝土强度或基层强度达不到后受破坏造成,根据裂缝破坏程度的小同相对采取小同的处治措施;板底脱空:山于基层脱空或路基强度不足引起,所以应先对基层或路基进行补强,防止小均匀沉降,采用的方法与板底脱空处理相同;破碎沉陷板,需要进行旧板挖除后再进行周边处理,然后再浇筑新板,处理时板厚与原路而板厚度应保持一致。
2 沥青加铺层施工的研究
根据旧水泥路面的破损情况, 还有为了防止加铺层出现裂缝的情况,可以运用一些施工技术方法。
2.1 在加固旧水泥混凝土路面时,应该事先调查好道路路面的容易发生断板的频率,在日常的工程中容易出现错误的方面和拼接缝隙所需要使用的技术等。其中使用的技术水平都不太高。特别是旧水泥路面的表层发生唧泥或者地基下沉的情况,大面积的采取弥补措施,并进行加铺层的工作没有丝毫经济效益可言。这种条件下,加铺层必须被打碎。运用原先位置上的条件重新铺砌路面是最好的办法。
2.2 在进行旧水泥混凝土的路面破碎中,采用的技术是路面破碎防治技术,这种方法是重新修建混凝土路面的主要方式。在开展碎石工作前,应该重视对路基泥土、土层以及面板的指标分析。除此之外,还需要考虑水的损坏因素。
2.3 混合材料组成的防裂层的施工工作,具体指的是通过加入土木合成材料,防控加铺层出现裂缝的现象。一般情况下,在路面的底板与沥青加铺层的中间部位,再铺砌一层很合材料的防裂层。选用的材料大多是土工布或者玻纤格栅。它们的功能是防止道路的基础结构中发生防水的现象,同时减少一定的压力。铺设的过程中可以采用全面的铺设方法,或者局部的铺设。
2.4 级配碎石缓解层施工:在水泥路面上砌筑一层级配碎石,形成上下倒置的组织结构。利用这种方法使级配碎石的上方与路面的基层互补,能够发挥出基层结构中沥青路面的强度大的优势,同时还能够避免掉它的不足,在一定程度上能够放缓裂缝现象的发生。从整体上提高了道路的抗疲劳功能和抗压性。
2.5 使用开级配大粒径沥青碎石在公路的中间层进行施工。在混凝土路面没有发生碎裂,或者土粒过大的情况下,在路基面中间的过渡位置,也就是在一定的条件下能够适应不同下降程度的结构。这层结构的厚度较大,一般习惯运用的原料是级配碎石和大粒径沥青碎石。
2.6 改性沥青混合料应力吸收层施工:这种施工方式是放缓混凝土路面产生裂缝的有效的方法,是新型的结构方法。它包括两部分:具有很高弹性的密级配热拌沥青混合料的中间结构,还有路面上方的加铺层。
2.7 纤维沥青混凝土的加铺层施工:纤维沥青混凝土的强度极大、持久性强,且质量较轻,它对路面的功效有加强的功能,同时施工工艺简单,应用的方面广泛。
不管采用什么方案,在加铺前都应对旧水泥混凝土路面板进行稳固处理。主要有两种方法:第一种为对旧水泥混凝土板进行压浆或换板处理后再加铺面层;这种方法适用于原路面状况较好,路基、基层强度较高,断板率比较低的小面积损坏的路面。第二种为对旧水泥混凝土板进行破碎稳固处理后基层和面层一起进行施上,这种方法适用于断板率较高的损坏面积大的路面。
结束语
水泥混凝土路面上,利用加铺层的施工加固公路。可以提高我国公路的使用功效,改善我国公路的结构类型,同时还能够科学的使用先前道路中残留的路面强度,减轻消除就水泥混凝土路面产生的工业污染。在一定程度上,能够有效地减少道路重建的时间,为企业带来良好的经济效益,同时节约了能源。旧水泥路面进行混凝土的加铺层工程,有利于改善公路的使用情况,使公路的使用年限延长,同时还能够促进路基的稳固,保证沥青路面的正常使用。■
参考文献
[1]张凯.重载交通旧水泥混凝土路面改建加铺关键技术[D].郑州:郑州大学,2014.
[2]肖鹏飞.水泥混凝土路面表面功能及其耐久性评价方法研究[D].西安:长安大学,2011.
[3]刘宗斌.水泥混凝土路面性能检测及评价系统研究与开发[D].昆明:昆明理工大学,2010.
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关键词:路面;加铺;施工
中图分类号:U415.52+8
1.水泥混凝土路面损坏分类及处理
1.1裂缝
横向开裂:板间缝隙在5~8mm以内可以不予处理,板间缝隙在8mm以上进行灌缝处理。纵缝开裂:板间缝隙≤12mm可以不予处理,板件>12mm进行灌缝处理,灌缝材料采用普通沥青。
1.2断板
对于断裂情况较轻的板块采用对裂缝开槽注胶的方法来处治。具体做法是①首先将裂缝切割出宽2cm深1cm的工作槽②清理工作槽内的杂物和粉尘③将补缝胶注入工作槽中从而达到粘结裂缝防止水渗入基层的目的,使之重新恢复通行能力。对于有裂缝宽度大于3mm贯穿全板的横、纵、斜向裂缝的板块,将旧板破碎,运走,清扫基层;用C25混凝土修复松散基层(如有松软的素淤泥块,还应挖坑切槽,直到坚硬基层),基层表面要平整,要具有一定的横坡坡度,然后重新浇筑混凝土板、与原板面平齐。
1.3破碎板块处理
破碎板块是在断板基础上发展的更为严重的一种破坏形式,板块裂缝无规则,破裂成很多块。破碎板块的处理要坚决采用更换板块。将旧板破碎,运走,清扫基层;用C25砼修复松散基层(如有松软的素淤泥块,还应挖坑切槽,直到坚硬基层),基层表面要平整,要具有一定的横坡坡度,然后重新浇筑混凝土板、与原板面平齐。
1.4板底脱空
我们采取外观观察及弯沉测试相结合的方法进行判断。雨后上路观察是否有唧泥最直观;无雨季节采取间接方式判断:人在板的边缘感觉重型车辆通行时是否有垂直位移和翘动的板;板角相邻两条缝填缝材料严重剥落的板块;相邻板间出现错台时,位置较低的板块一般有脱空存在。对外观不易判断的板块,测定四个边角的弯沉(板角是一块板中弯沉值最大、受力最不利的位置,唧泥脱空首先出现在板角),弯沉值超过0.3mm者,一般有脱空现象。 脱空板块较好的处理办法就是板底压浆。利用灰浆泵的压力将水泥浆液通过预先钻好的空洞直接压入板下,填充板下出现的空洞,使基层重新稳定。
1.5旧路检测
旧混凝土路面在加铺沥青面层前,要对路面进行全面检测,得出损坏的类型、程度和原因等各项情况,并针对出现的情况采取具体的加固措施。
1.6沉陷、裂缝、错台、断板等病害的处理
由于路基会出现局部沉降,砼面板在压力作用下的应变很大,受到的拉应力就超过板所能承受的弯拉强度,出现断裂现象。当原路面板断裂处平均弯沉大于0.6mm时,要将原路面板破碎成20~800cm的小块;在破除旧面板时要防止损伤基层,对板体进行更换时要把破裂的面板取除后对基层清扫检查。当发现基层上有少数裂缝,要加铺钢筋网,修复松散基层,要用C15混凝土填充、捣实,浇筑面层,基层表面要平整,并具有一定的横坡坡度,然后重新浇筑C30混凝土板。若破损只是局部的,可以将局部凿除并重新浇筑混凝土;对于未发展张开的裂缝,可以采取树酯胶进行封闭处理。
1.7接缝处理
旧路砼路面原有接缝填缝料缺失的或填缝料不满的,先清除缝内杂物,并重新灌满改性沥青,以有效防止路面水从路面渗入基层,保证基层有足够的强度和稳定性。水泥路面上的大多数接缝是加铺层路面产生反射裂缝的最主要原因,处理好这个问题至关重要。处理接缝时,缝隙要灌满,不能留有空隙。在接缝处铺设防水抗裂材料,可以更好的对接缝进行封闭,一定程度上抑制反射裂缝出现。
1.8旧路清扫
在加铺沥青砼时,应对旧路面进行清洗,最好采用大功率鼓风机沿纵横向将杂物、泥土、灰尘等冲洗干净,以便沥青能很好地附着于水泥混凝土路面,使粘层能更好地发挥其在刚、柔两种结构之间的粘结作用。
2.加铺沥青砼面层施工
2.1沥青混合料的拌和和运输控制
在沥青混合料拌和过程中要从混合料级配、沥青用量、拌和温度和时间等进行全方位的控制,以提高混合料的摊铺效果。沥青混合料在运输过程中,必须将其充分覆盖,以防止沥青在高温时受阳光、空气所造成的氧化及沥青混合料温度的降低。
2.2沥青混合料的摊铺控制
1)平整度的控制。为了控制摊铺时的平整度,摊铺机熨平板的自动找平装置需要有一个准确的基准面。目前高速公路工程中常用的基准面(线)控制的方法有:基准钢丝绳法、浮动基准梁法等。
2)摊铺温度控制。摊铺时的温度不得低于110~130℃,也不得高于165℃。实际施工过程中,可以用目测法进行判别:过热的混合料从表面上冒青烟,色泽不均匀;过冷的混合料表面粗糙,并且有结块现象,骨料表面裹覆不好。
3)摊铺速度控制。摊铺机工作时应保持匀速缓慢前进,不得时慢时快或中途停顿;否则会破坏熨平板受力平衡系统,引起熨平板上下波动,直接影响路面平整度。
2.3沥青混和料的碾压控制
压实设备必须配有钢轮压路机、大吨位轮胎压路机及大吨位振动压路机,能按合理的压实工艺进行组合压实。并应备有经监理工程师所认可的小型振动压路机或手扶振动夯具,以用于在狭窄地点压实或修补工程。在混合料完成摊铺和刮平后应立即对路面进行检查,对不规则之处应及时用人工进行调整,随后进行充分、均匀的压实。压实分为初压、复压和终压,压路机应以均匀速度行驶。初压采用轻型钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压,初压后检查平整度和路拱,必要时应予以修整。复压紧接在初压后进行,复压宜采用重型的轮胎压路机,也可采用振动压路机。终压紧接在复压后进行,终压应采用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压。碾压工作应按试验路确定的试验结果办理。
在碾压期间,压路机不得中途停留、转向或制动。当压路机来回交替碾压时,前后两次停留地点应相距10m以上,并应驶出压实起始线3m以外。压路机不得停留在温度高于50℃的已经压实过的混合料上。同时应采取有效措施,防止油料、油、汽油等其他有机杂质在压路机操作或停放期间掉落在路面上。在压实时,如接缝处(包括纵缝、横缝或其他原因而形成的施工缝)的混合料温度已经不能满足压实温度要求,应采用加热器提高混合料的温度达到要求的压实温度,再压实到无缝迹为止。否则,必须垂直切割混合料并重新铺筑,立即共同碾压到无缝迹为止。在压路机压不到的地方,应采用热的手夯或机夯把混合料充分压实。
2.4接缝的处理控制
1)铺筑工作的安排应使纵、横缝都保持在最小数量。接缝的方法及设备,应取得监理工程师批准。在接缝处的密度和表面修饰应与其他部分相同。相邻两幅及上下层的横向接缝,均应错位1m以上,横向接缝严禁采用斜接缝,应采用垂直的平接缝
2)平接缝应做到紧密粘结,充分压实连接平顺,可采用切缝机切齐接头,洒粘层油后接着摊铺。横向接缝应先用压路机进行横向碾压,碾压时压路机应位于已压实的面层上,错过新铺层15cm,然后每压一遍向新铺层移动15~20cm,直至全部在新铺层上,再改为纵向碾压。当无法避免出现纵向冷接缝时,宜加设挡板或加设切刀切齐,也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下毛茬的方式,但不宜冷却后采用切割机切缝作纵向冷接缝。
3)上下层的纵缝应错开150mm(热接缝)或300~400mm(冷接缝),表层的纵缝应顺直,冷接缝宜留在车道标线位置上。
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【关键词】钢筋混凝土;建筑结构;加固技术
近年来,随着现代社会经济的迅速发展和人们生活质量的不断提高,对建筑结构的质量和功能提出了越来越多的要求,科学技术的不断进步也使市面上涌现出很多的新型材料、新型结构以及新型的施工技术。许多建筑物已不能满足人们的要求,一些既有建筑会因为适应人们需求或者功能改变而采用加固技术,即使是一些新建建筑为了建筑平面的更新也会采用加固更新,以更能适应市场需求。建筑结构的加固是建筑工程质量的保障,建筑结构的加固技术实施的好坏直接影响整个钢筋混凝土建筑结构质量的好坏[1]。目前,建筑物的加固技术在不断更新,同时建筑结构中出现的问题也经常表现出其个性特征,因而,要求加固技术为适应社会需要必须不断的发展和创新,在严格遵循施工规范要求的前提下,选用科学合理的加固技术,从而有效的保证建筑结构质量,取得事半功倍的效果,下面就常用的几种加固技术进行探讨。
1 常用的建筑结构加固技术
1.1 增大截面加固技术
增大截面加固,也称为外包混凝土的加固,是在原有构件外加的钢筋混凝土,增加原构件的受力钢筋,从而增大原建筑构件的截面面积,提高建筑构件的刚度。强度、抗裂性和稳定性,达到提高建筑结构承载力的目的,可以广泛用于板、柱、梁、墙、屋架等基础构件的加固。
增大截面的主要优点是:(1)效果明显,可靠性比较强;(2)这方面的施工技术已经比较成熟,方便建筑构件的施工;(3)对建筑构件的抗力和刚度提高的幅度比较大,柱稳定性增加显得尤为明显。
在使用截面加固技术的,必须综合考虑整个建筑结构,不能仅为了增加部分构件的刚度而增加截面面积,这样很容易是的建筑结构出现局部薄弱部位而导致肿大事故的发生。此外在施工的工程中还必须注意其中存在的不利因素,例如:由于构件的刚度和稳定性变化较大,导致结构的固有频率会发生变化;其工作量比较大,所需的养护时间比较长,对正常的生产和生活会造成一定的影响,对房屋的净空和结构的外观也会造成一定的影响,而且添加的钢筋很容易被腐蚀[2]。
1.2 外包钢加固法
这种方法是用缀板将角钢连接起来,并将角钢包裹在构件四角的一种加固方法,有湿式和干式两种。湿式是用环氧树脂或乳胶水泥将型钢与原构件粘结起来,这种加固方法使得构件整体性能较好,两种材料间的协同工作能力也比较好,但是工作量比较大。而干式中原构件与型钢之间没有任何的粘结,有可能也只是简单地填些水泥,不能保证两者间有效地传递拉力和剪力,只能单独受力,这种方式施工简单,但它的承载力并没有湿法好[3]。
外包钢加固法能够明显提高构件的承载力、刚度和延展性,并且这些性能都是在没有改变构件截面的尺寸前提下提高的,故比较适用于梁、柱、砖窗间墙和屋架等一些在不能改变构件截面的尺寸条件下需要提高承载力的构件加固工程。这种方法加固效果比较好,施工也较快,但是耗材比较多。
1.3 预应力加固法
这是利用型钢撑杆或者水平、组合等外加的预应力刚拉杆来给结构加固的一种方法。通过给型钢撑杆或钢拉杆施加一定的预应力来改变原来结构的受力分布,这样就能降低结构所受得应力,这样就很好地消除了其它加固方法中应力应变滞后的现象的发生,使得原来的结构和后来加的结构能够共同工作,结构整体的承载能力也会明显提高。这种方法不仅能够改变结构的应力分布情况还能对结构起到加固和卸载的作用,比较适合加固一些大跨度结构。另外对于那些别的方法加固效果不理想或者不能加固的大型结构也可以用这种方法。
1.4 增设支点加固法
这种方法主要是通过在结构中增加支承点的数量的方法来减小结构计算的跨度,进而来提高它的承载力并减小其内力。按照增设支点的不同有弹性支点和刚性支点两种,弹性支点是支承容易弯曲的构件,并通过构件的桁架或受弯的作用间接传递结构荷载,这种方法结构的内力不容易分析,支承构件只能按照弹性支点来考虑。而刚性支点是通过增设的支承结构的轴受力并将所受得理直接传递给柱子或一些基础的构件,这种方法的支承结构不能按照弹性支点考虑,而是按照不动支点考虑,这样就大大简化了内力的计算,结构的受力情况也比较明确,这种方法比弹性支点法提高结构的承载能力幅度要大,但是对结构的空间影响要比弹性支点法高[4]。增设支点加固法施工比较简单,比较适用于板、 网架、梁、桁架等结构的加固。
1.5 外部粘钢加固法
这种方法主要是通过一些粘结剂将钢板粘在需要解雇的结构表面,使其共同受力,该方法施工简单,取材也容易,能够在不影响构件的使用空间和外观的条件下,大幅度提高结构的承载力。通常情况下,我们都是将钢板粘贴在结构的受拉区,一般在梁底或梁侧。这种方法主要适用于那些承受力不强的受拉构件或者受弯构件的加固,这种方法对施工人员的技术要求比较高。
1.6 水泥压浆补强法
水泥压浆补强法是通过往原来结构的孔洞、蜂窝、裂缝中填充一些水泥浆液,来加固的方法。这种方法所用的水泥材料来源比较广、强度高、工艺简单、价格低、运输也方便,但是在注浆的过程中需要一些专门的机械设备,目前主要用于修补一些砖墙的裂缝。
1.7 纤维材料粘贴加固法
纤维材料粘贴加固法是近些年在我国兴起的一种新方法,它主要是将纤维复合材料粘在需要补强的混凝土结构的表面,改善原结构的受力性能起到补强加固的作用。目前常用的纤维材料有玻璃纤维 (GFRP) 、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等几种增强塑料。这种方法在对混凝土加固的过程中不仅充分利用了它的高强度和耐久性能,能够明显提高结构的延展性和承载力,起到很好地加固作用,而且施工简单,不需要一些大型的施工机械,也没有湿作业,不需要很大的施工场地。另外,这种方法在加固了结构的同时基本上没有给结构增重,也没有改变它的尺寸,因此,有很广的使用范围。
2 结语
钢筋混凝土结构诞生于19世纪末20世纪初,其发展应用的历史约100年左右。而混凝土结构加固的历史更加的短,约40年左右。以我国混凝土结构50年的设计基准期看,目前我国建筑正处于维修、加固、改造的高峰。工程加固技术随着新思想、新材料的不断出现,新技术层出不穷。其中CFRP加固混凝土结构,是一种新型的结构加固方法,其广泛利用于建筑加固工程方面至今只有10多年历史,已经成为混凝土结构加固的发展方向。虽然我们对钢筋混凝土建筑结构的加固方法很多,但是在实际的施工过程中,会遇到千姿百态的问题,同样的结构在不同的施工地可能都要用不同的加固方法,根本不可能有一个固定的模式,因此,我们必须根据工程的实际需要,结构施工地的条件和各种加固方法的使用范围和操作规范,将这些实际情况综合分析,选择出合适的加固方法。
参考文献:
[1]李国雄.浅析混凝土结构加固技术现状与展望[J].国外建材科技,2006,27(3):90-91.