CN108890851A - Uhpc预制箱梁的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种UHPC预制箱梁的施工方法，包括以下步骤：将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物；将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板；所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁。上述UHPC预制箱梁的施工方法实施时，UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，而不是直接一次性浇筑满模板，从而模板内形成的气泡在相邻两次浇筑的间隔中能够有时间逃逸出去，避免气孔的形成，从而能够得到外表质量优、高抗腐蚀性的UHPC预制箱梁。

Description

UHPC预制箱梁的施工方法

技术领域

本发明涉及公路桥梁技术领域，特别是涉及一种UHPC预制箱梁的施工方法。

背景技术

箱梁为桥梁工程中梁的一种，内部为空心状，上部两侧有翼缘。钢筋混凝土结构的箱梁分为预制箱梁和现浇箱梁。在独立场地预制的箱梁结合架桥机可在后续工程完成后进行架设，可加速工程进度、节省工期。预制箱梁一般用于桥梁当中，预制箱梁是先通过先张法或后张法对预应力钢筋进行张拉而事先预制而成的受弯构件，再运到施工现场进行安装。然而，传统的预制箱梁的施工方法采用的材质是普通混凝土，普通混凝土预制箱梁的抗压强度较低。本申请的发明人发现，超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High PerformanceConcrete)，也称作活性粉末混凝土，堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。倘若采用UHPC来制作预制箱梁不仅能有效减轻结构自重、增加结构抵抗使用荷载的有效性，还能充分发挥其蒸养后抗腐蚀性、低收缩、徐变小特点。然而，传统的普通混凝土预制箱梁的模板系统并不适用于UHPC预制箱梁的浇筑，其得到的UHPC预制箱梁底板表面气孔较多，外表质量及抗腐蚀性差。目前尚未发现专门用来制作UHPC预制箱梁的模板的应用。

发明内容

基于此，有必要针对普通混凝土预制箱梁抗拉强度低的问题，提供一种UHPC预制箱梁的施工方法，它能够制得抗拉强度高的UHPC预制箱梁。

一种UHPC预制箱梁的施工方法，包括以下步骤：

将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物；

将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板；

所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁。

上述UHPC预制箱梁的施工方法实施时，UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，而不是直接一次性浇筑满模板，从而模板内形成的气泡在相邻两次浇筑的间隔中能够有时间逃逸出去，避免气孔的形成，从而能够得到外表质量优、高抗腐蚀性的UHPC预制箱梁。

在其中一个实施例中，所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的顶板的步骤中，包括以下步骤：

在相邻两次的浇筑间隔中，对位于所述模板内的所述UHPC拌合物进行振捣。

在其中一个实施例中，所述模板包括内模和外模，所述内模的侧板和所述外模的侧板均安装有附着式振捣器，所述在相邻两次的浇筑间隔中，对位于所述模板内的所述UHPC拌合物进行振捣包括以下步骤：

先使用振捣棒对所述UHPC拌合物进行多次振捣操作，单次振捣时间为16s～20s；

再开启所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s。

在其中一个实施例中，所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的顶板步骤中，包括以下步骤：

将所述UHPC拌合物浇筑至高出所述内模的底板5cm～10cm，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至所述内模的侧板中部，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至所述内模的侧板顶部，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至铺满所述模板，并进行振捣操作。

在其中一个实施例中，在所述内模的底板插设有若干个排气管，所述将所述UHPC拌合物浇筑至高出所述UHPC预制箱梁的底板5cm～10cm，并进行振捣操作步骤具体为：

待所述排气管内的所述UHPC拌合物的料面稳定，开启位于所述内模的所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s；

振捣操作结束后，密封所述排气管。

在其中一个实施例中，所述内模的底板设有透明面板，和/或，所述内模的侧板设有透明面板，所述待所述排气管内的所述UHPC拌合物的料面稳定，开启位于所述内模的所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s步骤中，通过所述透明面板观察所述UHPC拌合物中的气泡情况，并对所述振捣时间进行缩短或延长。

在其中一个实施例中，采用分流器将所述UHPC拌合物浇筑到所述模板内，所述分流器包括落料桶、第一分流槽体和第二分流槽体，所述第一分流槽体和所述第二分流槽体对称分布于所述落料桶的两侧，所述第一分流槽体的第一端与所述落料桶连通，所述第二分流槽体的第一端与所述落料桶连通；所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的步骤具体为：

将所述分流器放置于所述模板的顶部，以使所述第一分流槽体的第二端与所述模板的一侧连通，所述第二分流槽体的第二端与所述模板的另一侧连通；

将所述UHPC拌合物浇筑入所述落料桶内。

在其中一个实施例中，所述将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物步骤具体为：

将所述干混料投入搅拌机中预拌1min～2min；

将所述水和所述液料投入到搅拌机中拌合4min～5min；

将所述钢纤维投入到搅拌机中拌合2min～4min。

在其中一个实施例中，所述所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁步骤之后，还包括以下步骤：

采用防水蒸养布覆盖脱模后的所述UHPC预制箱梁；

采用80℃～100℃蒸汽热养护所述UHPC预制箱梁，养护时长为45h～50h。

附图说明

图1为本发明一实施例中所述UHPC预制箱梁的施工方法的流程示意图；

图2为图1中所述施工方法采用的模板系统的结构示意图；

图3为图2中去除分流器后的结构示意图；

图4为图2中所述分流器的结构示意图。

100、外模，110、第一连接杆，200、内模，300、压模，310、夹持板，320、第二连接杆，400、排气管，500、附着式振捣器，601、第一浇筑刻度，602、第二浇筑刻度，603、第三浇筑刻度，700、分流器，701、第三连接杆，710、落料桶，720、第一分流槽体，730、第二分流槽体，740、固定框架，810、支撑架，811、支撑杆，820、台座，900、浇注腔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

参见图1，一种UHPC预制箱梁的施工方法，包括以下步骤：

S100：将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物；

S200：将UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满模板；

S300：所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁。

上述UHPC预制箱梁的施工方法实施时，UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，而不是直接一次性浇筑满模板，从而模板内形成的气泡在相邻两次浇筑的间隔中能够有时间逃逸出去，避免气孔的形成，从而能够得到外表质量优、高抗腐蚀性的UHPC预制箱梁。

具体地，在进行步骤S100之前需要对涉及到的仓位进行清洗或清理，且排尽积水。步骤S100具体为：

S110：将干混料投入搅拌机中预拌1min～2min。其中，干混料包括胶凝材料、石粉、砂和减水剂，以及多孔骨料、超吸水性树脂和降表张剂中的一种或一种以上。

S120：将水和液料投入到搅拌机中拌合4min～5min。其中，液料可选为有机蒙脱土改性丙烯酸液料。

S130：将钢纤维投入到搅拌机中拌合2min～4min。

可以理解，UHPC拌合物还可以采用其他方式制得，比如先投入干混料和钢纤维搅拌3分钟，然后再投入水和液料搅拌6分钟。

具体地，请参考图1，步骤S200包括以下步骤：

S210：在相邻两次的浇筑间隔中，对位于模板内的UHPC拌合物进行振捣，能够加快气泡的溢出，以及振实UHPC拌合物，从而能够得到外表质量优、高抗腐蚀性的UHPC预制箱梁。

进一步地，结合图1和图2，模板包括内模200和外模100。其中，内模200和外模100合拢形成用于容纳UHPC拌合物的浇筑腔。内模200的侧板和外模100的侧板均安装有附着式振捣器500。步骤S210包括以下步骤：

S211：先使用振捣棒对UHPC拌合物进行多次振捣操作，单次振捣时间为16s～20s。工作人员将振捣棒伸入到模板内，能够辅助振实UHPC拌合物，避免气孔的产生，提高UHPC预制箱梁的抗压强度。可以理解，振捣棒沿着浇注腔900的长度方向，按照间距为20cm～30cm依次进行振捣，每个点振捣20s左右，能够有效地排出气泡，且缩短工作时间。其中，振捣棒插入UHPC拌合物的深度为5cm～10cm。

S212：再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。经过比较，附着式振捣器500同时作用于内模200的侧板以及外模100的侧板，而不仅仅是作用于外模100的侧板处，能够改善UHPC浇筑密实性，减少表面气孔。

进一步地，步骤S200采取分四层浇注UHPC预制箱梁，既能保证气泡有效地排出，又能保证浇筑的效率，具体如下：

S220：将UHPC拌合物浇筑至高出内模200的底板5cm～10cm(可参考图3中的第一浇筑刻度601)，并进行振捣操作，使得气泡充分排出。其中，附着式振捣器500开启，振动时间为10s～15s，能够加快溢浆排泡。

S230：将UHPC拌合物浇筑至内模200的侧板中部(可参考图3中的第二浇筑刻度602)，并进行振捣操作，则后续添加的UHPC拌合物中气泡能够来得及从顶部溢出。此时开启附着式振捣器500，以及插入振捣棒，能够加快气泡的溢出。其中，振捣棒之间的间隔为20cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

S240：将UHPC拌合物浇筑至内模200的侧板顶部(可参考图3中的第三浇筑刻度603)，并进行振捣操作，则后续添加的UHPC拌合物中气泡能够来得及从顶部溢出。开启附着式振捣器500，以及插入振捣棒，能够加快气泡的溢出。其中，振捣棒之间的间隔为20cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

S250：将UHPC拌合物浇筑至铺满模板，并进行振捣操作。此时开启附着式振捣器500，以及插入振捣棒，能够加快气泡的溢出。其中，振捣棒之间的间隔为100cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

进一步地，结合图2和图3，在内模200的底板插设有若干个排气管400。步骤S220具体为：

S221：待排气管400内的UHPC拌合物的料面稳定，开启位于内模200的附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s；

S222：振捣操作结束后，密封排气管400。

经过物理性能测试以及微观结构分析，直接一次性浇筑得到的UHPC预制箱梁底部具有较多的气孔，通过补料、抽气、温控等方式无法有效地去除气孔。而采用上述施工方法，UHPC预制箱梁底部的气泡能够通过排气管400逃逸出去，避免气孔的形成，从而能够得到外表质量优、高抗腐蚀性的UHPC预制箱梁。

其中，排气管400的长度为15cm～25cm。如此，排气管400具有一定的长度，在大气压强的作用下，气泡能够通过排气管400逃逸出去。如果排气管400的长度过低，则气泡来不及逸出，UHPC拌合物便堵塞该排气管400，造成后续气泡无法排出。如果排气管400的长度过高，则气泡的行程长，阻力大，气泡也不能有效地排出。

并且，排气管400为多个，多个排气管400间隔分布于内模200的底板上。如此，UHPC预制箱梁底部的气泡能够通过多个排气管400及时地排到模板外。可以理解，多个排气管400可以呈矩阵式分布于内模200的底板，也可以是沿内模200的长度方向间隔分布。

进一步地，结合图2和图3，内模200的底板设有透明面板，和/或，内模200的侧板设有透明面板。

步骤S221中，通过透明面板观察UHPC拌合物中的气泡情况，并对振捣时间进行缩短或延长。工作人员能够通过透明模板观察到气泡的排放情况，从而能够控制UHPC预制箱梁的浇注速率及浇注时间，进而提高UHPC预制箱梁的外观质量及抗腐蚀性。

具体地，结合图2至图4，采用分流器700将UHPC拌合物浇筑到模板内，分流器700包括落料桶710、第一分流槽体720和第二分流槽体730，第一分流槽体720和第二分流槽体730对称分布于落料桶710的两侧，第一分流槽体720的第一端与落料桶710连通，第二分流槽体730的第一端与落料桶710连通。

步骤S200具体为：

S260：将分流器700放置于模板的顶部，以使第一分流槽体720的第二端与模板的一侧连通，第二分流槽体730的第二端与模板的另一侧连通；

S270：将UHPC拌合物浇筑入落料桶710内。UHPC拌合物经过落料桶710的下方开口自动均匀地分配到第一分流槽体720和第二分流槽体730，并最终均匀地流到浇注腔900的两侧，使得UHPC预制箱梁两侧的力学性能均匀。

进一步地，结合图2和图4，分流器700还包括与第一分流槽体720和第二分流槽体730均连接的固定框架740，落料桶710上下两端开口，落料桶710可拆卸地安装于固定框架740内。

进一步地，结合图2和图3，上述UHPC预制箱梁的模板系统还包括支撑架810和台座820。外模100可放置于台座820上。台座820用于支撑外模100等结构件。支撑架810位于外模100的两侧，支撑架810通过支撑杆811与外模100的侧板连接。支撑架810从两侧对外模100进行固定，避免在UHPC拌合物浇注时外模100发生移位。

请参考图1和图2，外模100的长度大于内模200的长度，从而外模100伸出于内模200的部分中，外模100的侧板之间通过第一连接杆110连接，防止外模100变形。内模200的具体安装方式是，内模200的侧部通过结构件与外模100的侧部连接，内模200的顶部通过第二连接杆320与压模300连接。其中，压模300具体地通过两侧的夹持板310连接到支撑架810上。分流器700中，第一分流槽体720和第二分流槽体730之间通过第三连接杆701连接，从而提高分流器700的整体刚度与强度。

具体地，浇筑完成后，步骤S300之后，还包括以下步骤：

S400：采用防水蒸养布覆盖脱模后的UHPC预制箱梁。

S500：采用80℃～100℃蒸汽热养护UHPC预制箱梁，养护时长为45h～50h。具体地，蒸汽温度为90℃，恒温时间为48h，且升温和降温速率均不应超过10℃/h。蒸汽由蒸汽发生器制得，并通过温控器监控蒸汽温度。

下面以一个实施例的具体浇筑过程为例，说明步骤S200操作：

第一次下料至高出内模200的底板5cm～10cm，要使得排气管400内混凝土料面稳定，同时开启附着式振捣器500，以使排气管400充分溢浆排泡，振动时间为10s～15s，之后密封排气管400。

第二次下料至内模200的侧板中部。然后，首先使用振动棒振捣，振捣棒之间的间隔为20cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

第三次下料至内模200的侧板顶部。然后，首先使用振动棒振捣，振捣棒之间的间隔为20cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

第四次下料至铺满模板。然后，首先使用振动棒振捣，振捣棒之间的间隔为200cm，单次振捣时间为16s～20s，然后缓慢拔出，再开启附着式振捣器500，振捣时间为10s～15s。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物；

将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板；

所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁。

2.根据权利要求1所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的顶板的步骤中，包括以下步骤：

在相邻两次的浇筑间隔中，对位于所述模板内的所述UHPC拌合物进行振捣。

3.根据权利要求2所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述模板包括内模和外模，所述内模的侧板和所述外模的侧板均安装有附着式振捣器；所述在相邻两次的浇筑间隔中，对位于所述模板内的所述UHPC拌合物进行振捣包括以下步骤：

先使用振捣棒对所述UHPC拌合物进行多次振捣操作，单次振捣时间为16s～20s；

再开启所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s。

4.根据权利要求3所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的顶板步骤中，包括以下步骤：

将所述UHPC拌合物浇筑至高出所述内模的底板5cm～10cm，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至所述内模的侧板中部，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至所述内模的侧板顶部，并进行振捣操作；

将所述UHPC拌合物浇筑至铺满所述模板，并进行振捣操作。

5.根据权利要求4所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，在所述内模的底板插设有若干个排气管，所述将所述UHPC拌合物浇筑至高出所述UHPC预制箱梁的底板5cm～10cm，并进行振捣操作步骤具体为：

待所述排气管内的所述UHPC拌合物的料面稳定，开启位于所述内模的所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s；

振捣操作结束后，密封所述排气管。

6.根据权利要求5所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述内模的底板设有透明面板，和/或，所述内模的侧板设有透明面板，所述待所述排气管内的所述UHPC拌合物的料面稳定，开启位于所述内模的所述附着式振捣器，振捣时间为10s～15s步骤中，通过所述透明面板观察所述UHPC拌合物中的气泡情况，并对所述振捣时间进行缩短或延长。

7.根据权利要求1所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，采用分流器将所述UHPC拌合物浇筑到所述模板内，所述分流器包括落料桶、第一分流槽体和第二分流槽体，所述第一分流槽体和所述第二分流槽体对称分布于所述落料桶的两侧，所述第一分流槽体的第一端与所述落料桶连通，所述第二分流槽体的第一端与所述落料桶连通；所述将所述UHPC拌合物分为两次以上浇筑到模板内，直至铺满所述模板的步骤具体为：

将所述分流器放置于所述模板的顶部，以使所述第一分流槽体的第二端与所述模板的一侧连通，所述第二分流槽体的第二端与所述模板的另一侧连通；

将所述UHPC拌合物浇筑入所述落料桶内。

8.根据权利要求1所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述将干混料、水、液料和钢纤维进行拌合，得到UHPC拌合物步骤具体为：

将所述干混料投入搅拌机中预拌1min～2min；

将所述水和所述液料投入到搅拌机中拌合4min～5min；

将所述钢纤维投入到搅拌机中拌合2min～4min。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的UHPC预制箱梁的施工方法，其特征在于，所述所有浇筑完成后进行脱模，得到UHPC预制箱梁步骤之后，还包括以下步骤：

采用防水蒸养布覆盖脱模后的所述UHPC预制箱梁；

采用80℃～100℃蒸汽热养护所述UHPC预制箱梁，养护时长为45h～50h。