页岩陶粒混凝土在随岳高速桥梁加固中的应用

蒋方河

摘 要：本文以LC50陶粒混凝土在随岳高速荷沙连接线汉北河大桥更换桥面铺装工程中的应用为例，介绍页岩陶粒混凝土原材料选择、配合比设计及施工技术要点；通过汉北河大桥工程实践，评价页岩陶粒混凝土在旧桥改造加固中的应用效果，并为页岩陶粒混凝土的设计及研究应用提供依据。

关键词：轻质混凝土；减轻结构恒载；强度高、抗震、抗压耐磨；更换桥面铺装施工

中图分类号：TV331 文献标识码：A

1.页岩陶粒混凝土应用概述

20世纪80年代以来，随着我国经济的发展和交通运输的需求，交通建设快速发展，新建了大量公路桥梁。目前，由于使用时间长、交通量迅速增长、严重超载等多种原因，桥面铺装层损坏较多，有的严重损坏，不能满足目前的使用要求，对其正常运行构成了安全隐患，必须对现有桥面铺装拆除更换。桥面加固改造中减轻二期恒载显得非常重要，由于桥梁使用时间长，产生结构疲劳，如果能大幅减轻二期恒载，就能更加保证结构安全。轻质陶粒混凝土的应用很好地解决这一难题。

2.项目概况及加固方案

2.1 加固工程概况

汉北河大桥位于随岳高速公路湖北省中段天门市，它是荷沙连接线上的一座跨越人工河汉北河的桥梁，主桥上部结构为55+80+55m三跨一联预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，主桥箱梁为三向预应力混凝土结构，主桥桥墩为钢筋混凝土结构。过度墩为双柱式桥墩，主墩为花瓶式实体桥墩，主桥墩台基础为桩基础。桥台为肋板式桥台。

该桥于2009年底建成通车。2012年对该桥进行了第4次健康监测，监测报告显示，主桥边跨箱梁现浇段外部底板存在较多的纵向裂缝，主跨箱梁内部顶板存在一定数量的纵向裂缝和斜向裂缝，桥面铺装破坏严重，必须凿出重新铺装。

2.2 加固方案

首先进行施工前测量，对原桥面铺装进行定位测量；然后拆除原桥面铺装，桥面铺装层拆除应按照对称卸载原理进行。先中跨、后边跨的顺序，从桥跨跨中开始，纵向对称分层刨铣凿除；再涂刷防水层：基层处理，基层表面不得有浮尘、污物、油脂、积水等达到清洁干燥。喷涂第一遍桥面专用防水涂料前应适当加稀释剂，使其具有一定的渗透性。表干后喷涂第二遍桥面专用防水涂料，表面实干后再喷涂第三遍防水涂料，直到达到理想厚度。自然养护24小时，避免行人车辆通过，最后植筋并浇筑LC50陶粒混凝土。

3. LC50陶粒混凝土更换桥面铺装施工工艺

3.1 施工工艺流程图

3.2 施工技术要点

3.2.1 原材料选用：根据工程特点和设计要求选择原材料

陶粒：900级高强页岩陶粒，由页岩为主要原料经破碎、筛分、烧胀而成的一种人造轻集料。本产品质量轻，同比石料轻1/3，强度高，同时具有热稳定性好、粘附性强、抗冻、抗渗、吸音等特点。

胶凝材料：三峡牌普通硅酸盐水泥P.052.5，由硅酸盐水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶泥凝材料，色彩浅灰色、质量稳定，早期强度高，耐磨性、耐久性、和易性、外加剂适应性、抗冻性、搞渗性、稳定性等性能好，后期增进率稳定。

粉煤灰：F类Ⅱ级干粉煤灰，通过粉煤灰的滚珠润滑效应，增大混凝土的流动性，抵制陶粒上浮。加入适量粉煤灰还可以减少水利用量，降低水化热，增强混凝土可泵性，粉煤灰控制掺量为10%～15%，见表2。

外加剂：SP010-R缓凝型聚羧酸高效减水剂，浅黄色至黄色液体；无毒、无味、不燃。pH值：6～7；硫酸钠含量≤5.0%；氯离子含量≤0.2%；总碱量≤10.0%。聚羧酸系减水剂分子结构呈梳型，主链带有多个活性基因、极性强；侧链带有亲水性聚醚链段，因而具备对水泥颗粒的静电排斥作用和位阻作用，大大提高了水泥的分散性，减少了流态混凝土的需水量。

质量指标：检验评定依据GB8076-2008《混凝土外加剂》。

推荐掺量为胶凝材料的1.2%～1.6%。

3.2.2 设计配合比

配合比设计按照《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ 51-2002）进行。采用松散体积法进行配合比计算，在设计过程中，通过调整陶粒的用量来控制混凝土的干表观密度，同时增减一定掺量的水泥量达到强度要求，一般采用以计算的混凝土配合比为基础，再选取与之相关±10%的相邻两个水泥用量进行试配，制作混凝土抗压强度试块，标准养护28d后，测定混凝土抗压强度和干密度，既能达到设计要求的混凝土配制强度和干表观密度又具有最小水泥用量的配合比作为选定的配合比。最终确定的生产配合比。

3.2.3 陶粒混凝土生产

对混凝土生产过程及施工过程按搅拌楼出机下料检查、出厂搅拌车检查、及施工现场检查等3个环节进行控制。搅拌机出料的陶粒混凝土应保证良好的均质性，不离析，陶粒不上浮。出厂混凝土坍落度和现场混凝土坍落度分别控制在150mm～170mm和130mm～150mm。

3.2.4 陶粒混凝土浇筑方法

在混凝土浇筑前应将箱梁顶面充分湿润，避免其在摊铺混凝土过程中吸收大量混凝土水分，确保陶粒混凝土到施工部位时具有较大的流动性。桥面铺装混凝土浇筑顺序按照多工点，先边跨、后中跨的顺序，从箱梁根部开始对称向跨中方向进行。混凝土采用星浩商混站的LC50商品混凝土，砼卸料后摊铺要均匀，砼卸料时要预留1cm～2cm的沉降高度。采用振动横梁或表面振动器振动成型。并辅以插入式振动器对振动横梁不能到位的地方进行补振。由于陶粒的密度小于砂浆，陶粒混凝土在振动过程中无法看到普通混凝土达到振动密实时出现的如砂浆泛起，停止下沉等表观现象。陶粒混凝土的振动时间应控制10s为宜，采用振动棒振捣时应快插慢拔，插点均匀，同时应增加插点，振点距离应缩小至振动作用半径的1倍，从而保证振捣充分。陶粒混凝土浇筑完毕，表面会有上浮的陶粒，首先用长刮尺刮平，待表面收干后，必须用木抹刀搓压表面，将表面压实收平，以防止表面裂缝出现和上浮的陶粒造成的表面不平整现象，抹压3遍，最后一遍抹压时间控制在混凝土初凝后终凝前，可用手按压方法控制。

养护：陶粒混凝土最后一遍抹压后，立即覆盖塑料薄膜，表面混凝土终凝或能上人后，立即用土工布等进行覆盖，并派专人经常洒水养护，每天4～6次，保证砼表面始终处于湿润状态，严禁出现干湿循环，养护期为28天。

结语

页岩陶粒砼与普通砼性能比较，页岩陶粒砼具有保温隔热、吸音隔热、防潮抗渗、耐酸碱、耐火不燃、耐候、耐磨、轻质高强的特点。保温性能好，导热系数0.187～0.51W/m·k，是普通砼导热系数的1/6～1/3；抗磨性能好，陶粒砼相对抗震系数109，普通砼为84，砖砌体为64；抗渗性好，以LC20砼为例，优于普通砼P8>P6；抗火性好，普通砼耐火2小时，陶粒砼耐火大于4小时；耐候性好，对寒冬与潮湿：不敏感、不发霉、不生锈、无味；耐酸碱性能好，不论是有机或无机酸及碱液都无法侵蚀；陶粒砼的线胀系数为5.83×10-6/℃，远小于普通砼。

页岩陶粒混凝土是一种轻质混凝土，它是由胶凝材料和页岩陶粒配置而成的，容重不大于1950kg/m3。特点是自重轻、强度高、抗震、抗碳化、抗压耐磨、耐腐蚀，保温、防冻，体积稳定，与同强度等级的普通混凝土相比，可降低自重20%～25%，大大减轻结构的恒载，更加保证结构安全。随着科技的进步，页岩陶粒混凝土必将得到更加广泛地运用。

参考文献

[1]曹中杰，童营营，纪轶来，等.陶粒混凝土在旧桥加固桥面铺装中的应用研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2008，27（5）：701-704.

[2]王喜，李鼎，许筠，等.高庙子大桥桥面铺装维修设计的探讨[J].公路交通科技（应用技术版），2013，103（7）：72-73.

[3]刘阳杰.碎石型页岩陶粒混凝土的制备与性能研究[D].南昌：南昌大学，2012.

[4]李文斌.陶粒轻集料高性能混凝土的实验研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.

[5]陈晓芳，田晓霞.陶粒性能对LC40轻骨料混凝土工作性和均质性的影响[J].公路交通科技（应用技术版），2010，65（5）：195-198.

[6] CECS202：2006轻骨料混凝土桥梁技术规程[S].