CN113356066A - 一种钢桥面铺装uhpc的快速高效施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，第一步，UHPC铺装前对钢桥面进行前期工序；第二步，配制UHPC拌合料；第三步，利用专用的UHPC铺装施工一体机进行下料、排气泡、震动摊铺、表面糙化、薄膜铺装；第四步，UHPC层施工完毕后，静置4～8小时，取掉养护薄膜，在UHPC层上面支悬空支架，然后覆盖上密封塑料养护布，启动蒸汽机，蒸汽通过蒸汽输送管道进入密封塑料养护布内，70℃以上蒸汽持续养护48～72小时，养护完后，UHPC层施工完毕；第五步，铺磨耗层时，无需再对UHPC层进行糙化处理。自动化、一体化程度高，降低施工难度，提高施工效果；能及时排出试件内部的气泡，提高铺装质量；施工完成后，不需要进行糙化拉毛处理。

Description

一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺
技术领域
本发明属于工程施工工艺领域，尤其涉及一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺。
背景技术
超高性能混凝土(UHPC)因其优良的力学性能而被应用于桥面铺装结构中，其主要优点有：减小铺装厚度，降低桥面系重量，还能提高桥面系局部刚度，延长铺装与桥面板的疲劳寿命。
在现有桥面UHPC铺装应用中，主要存在几个方面的问题：一是工序多，各个工序多由人工操作完成，工人劳动强度大，施工效率不高。二是在实际施工过程中发现试件内部仍然有一些肉眼可见的毫米级大气泡，这是由于UHPC在搅拌过程中机械搅拌引入的和一些具有引气作用的外加剂带来的气泡，同时，UHPC体系黏度高，气泡较难逸出，使得硬化浆体内存在许多气泡。三是UHPC层施工完毕后，需要在顶面进行糙化处理，然后铺设磨耗层，由于硬化后的UHPC强度很高，达140～180MPa，且布满钢纤维，已经硬化的UHPC层很难进行拉毛，需要花费大量的工作，且容易损坏糙化处理设备。
发明内容
本发明旨在提供一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，自动化、一体化程度高，降低施工难度，提高施工效果；能及时排出试件内部的气泡，提高铺装质量；施工完成后，不需要进行糙化拉毛处理。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，包括以下步骤：
第一步，UHPC铺装前对钢桥面进行前期工序，包括抛丸除锈处理、定位变形缝、施工剪力键、绑扎钢筋；
第二步，配制UHPC拌合料；
第三步，利用专用的UHPC铺装施工一体机进行下料、排气泡、震动摊铺、表面糙化、薄膜铺装；
所述专用的UHPC铺装施工一体机包括自行走主体，在自行走主体上从前到后依次设置有下料部分、核心动作部分和养护薄膜安装部分，且下料部分、核心动作部分和养护薄膜安装部分均位于自行走主体的左右轮之间；
所述下料部分包括下料斗，在下料斗的侧壁上安装有附着式振动器，在下料斗底部外壁上设置有可调节高度的标高横梁，所述下料斗中的物量超过标高横梁后，自行走主体才能前进；
所述核心动作部分包括前后间隔设置的三个敲击式钉板，每两个敲击式钉板之间安装有一个高度可调的震动摊铺梁，且最后一个敲击式钉板上的钉子比前两个敲击式钉板上的钉子粗和短；
所述养护薄膜安装部分包括可调节高度的薄膜覆盖定位轮、前后布置且一高一低的两个薄膜安装支架，每个薄膜安装支架上安装有一圈薄膜带，两个薄膜带的前端均缠绕在薄膜覆盖定位轮上，三个敲击式钉板与两个震动摊铺梁的宽度相等，薄膜带比敲击式钉板宽；
根据钢桥面铺装UHPC层的设计厚度，调整好专用的UHPC铺装施工一体机的标高横梁、震动摊铺梁、薄膜覆盖定位轮的高度，将UHPC拌合料经输送泵送至下料斗，下料斗中的物量超过标高横梁后，自行走主体才能前进；UHPC摊铺到敲击式钉板和震动摊铺梁位置时，敲击式钉板和震动摊铺梁开始协同工作；经过排气泡和糙化处理之后，随着UHPC摊铺行进，养护薄膜通过薄膜覆盖定位轮覆盖在摊铺好的UHPC层上；
第四步，UHPC层施工完毕后，静置4～8小时，取掉养护薄膜，在UHPC层上面支悬空支架，然后覆盖上密封塑料养护布，启动蒸汽机，蒸汽通过蒸汽输送管道进入密封塑料养护布内，70℃以上蒸汽持续养护48～72小时，养护完后，UHPC层施工完毕；
第五步，铺磨耗层时，无需再对UHPC层进行糙化处理。
作为上述方案的优选，步骤二中，所述UHPC按重量计份的配料如下：
水泥700～750份、粉煤灰0～60份、矿粉50～150份、硅灰110～220份、石英砂900～1100份、外加剂20～30份、水150～180份、三异丙醇胺0～10份、膨胀剂20～50份、消泡剂0～1份、钢纤维180～230份。
进一步优选为，所述水泥为强度等级52.5或以上硅酸盐水泥；粉煤灰，活性指数≥85％，需水量比≤0.9；矿粉，28d强度比≥105，流动度比≥1.0；硅灰为加密硅灰，硅灰中SiO2含量≥95％；外加剂为减水剂，减水率≥40％；水为自来水；石英砂粒径为20目～80目连续级配；三异丙醇胺纯度为99％；消泡剂为粉剂；钢纤维的长度为12～16mm，抗拉强度≥2850MPa。
进一步优选为，所述专用的UHPC铺装施工一体机，还包括驱动控制部分，所述驱动控制部分位于核心动作部分的正上方，为敲击式钉板和震动摊铺梁提供动力，所述驱动控制部分上方为工作平台，且驱动控制部分与工作平台之间通过减震隔板隔开。增设减震隔板，进行隔声降震，避免高频震动和高噪声传递到上方的工作平台。
进一步优选为，所述专用的UHPC铺装施工一体机，两个薄膜安装支架均由后向前倾斜设置，在薄膜安装支架的后上方设置有薄膜储存仓，每个薄膜安装支架的中部与薄膜储存仓的前壁通过水平拉杆相连，且两根水平拉杆一高一低错开设置。巧妙布置薄膜安装支架，确保占用空间小，结构紧凑，强度高，行走过程中稳定可靠。
进一步优选为，所述专用的UHPC铺装施工一体机，自行走主体采用履带行走机构，履带行走机构包括四根金属传动轴，能适用复杂路面行走。
进一步优选为，所述专用的UHPC铺装施工一体机，附着式振动器设置在下料斗的前后侧壁上。
进一步优选为，所述专用的UHPC铺装施工一体机，前两个敲击式钉板上的钉子直径0.2～0.5cm，长度3～5cm，最后一个敲击式钉板上的钉子直径0.5～1cm，长度0.5～1cm，排气泡及表面糙化效果好。
本发明的有益效果：
(1)集下料、排气泡、震动摊铺、表面糙化、薄膜铺装于一体，通过自行走主体前进，进行一体化成套施工，将传统的分多个工序的人工施工一次性完成，自动化程度高，施工效率高；
(2)配备可调节高度的标高横梁、震动摊铺梁、薄膜覆盖定位轮，能满足不同厚度的桥面UHPC铺装施工，通用性好，适用范围广；
(3)采用三个敲击式钉板、两个震动摊铺梁前后间隔交替设置的方式，既能实现三级自动敲击排气泡，又能进行两级高频震动摊铺，确保气泡无残留，提高摊铺UHPC的质量；在此基础上，巧妙利用最后一个敲击式钉板上的短而粗的钉，能实现排气泡，还能确保留钉印，从而自动形成表面糙化，在UHPC硬化之后，无需再进行糙化处理，可直接铺磨耗层，在工序上节省了常规的糙化处理环节，不仅节省了工作量，还避免损坏糙化处理设备。
附图说明
图1为专用的UHPC铺装施工一体机的结构示意图。
图2为UHPC层静置后养护系统整体图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种专用的UHPC铺装施工一体机，主要由自行走主体1、下料部分A、核心动作部分B、养护薄膜安装部分C组成。
自行走主体1能实现专用的UHPC铺装施工一体机的自动行走，最好是自行走主体1采用履带行走机构，能适应各种复杂的路面情况。履带行走机构包括四根金属传动轴1a，但不限于四根，金属传动轴1a更耐用。四根金属传动轴1a带动履带行走，从而带动专用的UHPC铺装施工一体机前进。
在自行走主体1上从前到后依次设置有下料部分A、核心动作部分B和养护薄膜安装部分C。下料部分A、核心动作部分B和养护薄膜安装部分C均位于自行走主体1的左右轮之间，左右两履带之间的空间正好与UHPC铺装桥面的宽度匹配。
下料部分A包括下料斗2，UHPC拌合物经泵送至下料斗下料。在下料斗2的侧壁上安装有附着式振动器3，附着式振动器起辅助下料作用。附着式振动器3最好设置在下料斗2的前后侧壁上。
在下料斗2底部外壁上设置有可调节高度的标高横梁4，用于控制摊铺厚度，下料斗2中的物量超过标高横梁4后，自行走主体1才能前进，进行桥面UHPC铺装。
核心动作部分B包括前后间隔设置的三个敲击式钉板5，每两个敲击式钉板5之间安装有一个高度可调的震动摊铺梁6，且最后一个敲击式钉板5上的钉子比前两个敲击式钉板5上的钉子粗和短。
震动摊铺梁6可根据摊铺厚度调节高度以满足震动需求，两个震动摊铺梁一前一后错开排列，可对已摊铺UHPC拌合物高频震动，增加密实性。最好是，每个震动摊铺梁6至少包括前中后三根震动棒6a。
敲击式钉板5上布满钉子，可以自动上下敲击。前面两个敲击式钉板5的钉子尺寸为细长，可对UHPC拌合物进行敲击，从而使UHPC拌合物里的气泡排出，最后一个敲击式钉板5的钉子尺寸为粗短，可对UHPC拌合物进行敲击排气泡并留存钉印，起糙化处理。最好是，前两个敲击式钉板5上的钉子直径0.2～0.5cm，长度3～5cm，最后一个敲击式钉板5上的钉子直径0.5～1cm，长度0.5～1cm。在UHPC硬化之后，无需再进行糙化处理，可直接铺磨耗层，在工序上节省了常规的糙化处理环节，不仅节省了工作量，还避免损坏糙化处理设备。
养护薄膜安装部分C主要由薄膜覆盖定位轮7、前后布置且一高一低的两个薄膜安装支架8组成。每个薄膜安装支架8上安装有一圈薄膜带9，两个薄膜带9的前端均缠绕在同一薄膜覆盖定位轮7上。薄膜覆盖定位轮7可调节高度，以适用不同厚度的桥面UHPC铺装的薄膜覆盖。薄膜带采用带养护液的养护薄膜，养护液为高分子制剂，能迅速形成一层无色、不透水的薄膜,可阻止混凝土或砂浆中的水份蒸发，减少混凝土收缩和龟裂。三个敲击式钉板5与两个震动摊铺梁6的宽度相等，正好与桥面UHPC铺装相等；薄膜带9比敲击式钉板5宽，用于将桥面UHPC层罩住进行静置硬化。
最好是，两个薄膜安装支架8均由后向前倾斜设置，以腾出空间布置薄膜储存仓。在薄膜安装支架8的后上方设置有薄膜储存仓11，用于储存更多的薄膜带，优化结构布置，空间紧凑合理。每个薄膜安装支架8的中部与薄膜储存仓11的前壁通过水平拉杆12相连，且两根水平拉杆12一高一低错开设置，确保薄膜安装支架稳固可靠。
除此之外，专用的UHPC铺装施工一体机还包括驱动控制部分D，驱动控制部分D位于核心动作部分B的正上方，为敲击式钉板5和震动摊铺梁6提供动力。驱动控制部分D上方为工作平台E，且驱动控制部分D与工作平台E之间通过减震隔板10隔开。
一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，包括以下步骤：
第一步，UHPC铺装前对钢桥面进行前期工序，包括抛丸除锈处理、定位变形缝、施工剪力键、绑扎钢筋；
第二步，配制UHPC拌合料；
第三步，利用专用的UHPC铺装施工一体机进行下料、排气泡、震动摊铺、表面糙化、薄膜铺装；
根据钢桥面铺装UHPC层的设计厚度，调整好专用的UHPC铺装施工一体机的标高横梁、震动摊铺梁、薄膜覆盖定位轮的高度，将UHPC拌合料经输送泵送至下料斗2，下料斗2中的物量超过标高横梁4后，自行走主体1才能前进。UHPC摊铺到敲击式钉板5和震动摊铺梁6位置时，敲击式钉板5和震动摊铺梁6开始协同工作；经过排气泡和糙化处理之后，随着UHPC摊铺行进，养护薄膜通过薄膜覆盖定位轮7覆盖在摊铺好的UHPC层上。
第四步，UHPC层施工完毕后，静置4～8小时，取掉养护薄膜，在UHPC层上面支悬空支架13，然后覆盖上密封塑料养护布14，启动蒸汽机15，蒸汽通过蒸汽输送管道16进入密封塑料养护布14内，70℃以上蒸汽持续养护48～72小时，养护完后，UHPC层施工完毕。
第五步，铺磨耗层时，无需再对UHPC层进行糙化处理。
步骤二中，UHPC按重量计份的配料如下：
水泥700～750份、粉煤灰0～60份、矿粉50～150份、硅灰110～220份、石英砂900～1100份、外加剂20～30份、水150～180份、三异丙醇胺0～10份、膨胀剂20～50份、消泡剂0～1份、钢纤维180～230份。
最好是，水泥为强度等级52.5或以上硅酸盐水泥；粉煤灰，活性指数≥85％，需水量比≤0.9；矿粉，28d强度比≥105，流动度比≥1.0；硅灰为加密硅灰，硅灰中SiO2含量≥95％；外加剂为减水剂，减水率≥40％；水为自来水；石英砂粒径为20目～80目连续级配；三异丙醇胺纯度为99％；消泡剂为粉剂；钢纤维的长度为12～16mm，抗拉强度≥2850MPa。

Claims (8)

1.一种钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，UHPC铺装前对钢桥面进行前期工序，包括抛丸除锈处理、定位变形缝、施工剪力键、绑扎钢筋；
第二步，配制UHPC拌合料；
第三步，利用专用的UHPC铺装施工一体机进行下料、排气泡、震动摊铺、表面糙化、薄膜铺装；
所述专用的UHPC铺装施工一体机包括自行走主体(1)，在自行走主体(1)上从前到后依次设置有下料部分(A)、核心动作部分(B)和养护薄膜安装部分(C)，且下料部分(A)、核心动作部分(B)和养护薄膜安装部分(C)均位于自行走主体(1)的左右轮之间；
所述下料部分(A)包括下料斗(2)，在下料斗(2)的侧壁上安装有附着式振动器(3)，在下料斗(2)底部外壁上设置有可调节高度的标高横梁(4)，所述下料斗(2)中的物量超过标高横梁(4)后，自行走主体(1)才能前进；
所述核心动作部分(B)包括前后间隔设置的三个敲击式钉板(5)，每两个敲击式钉板(5)之间安装有一个高度可调的震动摊铺梁(6)，且最后一个敲击式钉板(5)上的钉子比前两个敲击式钉板(5)上的钉子粗和短；
所述养护薄膜安装部分(C)包括可调节高度的薄膜覆盖定位轮(7)、前后布置且一高一低的两个薄膜安装支架(8)，每个薄膜安装支架(8)上安装有一圈薄膜带(9)，两个薄膜带(9)的前端均缠绕在薄膜覆盖定位轮(7)上，三个敲击式钉板(5)与两个震动摊铺梁(6)的宽度相等，薄膜带(9)比敲击式钉板(5)宽；
根据钢桥面铺装UHPC层的设计厚度，调整好专用的UHPC铺装施工一体机的标高横梁、震动摊铺梁、薄膜覆盖定位轮的高度，将UHPC拌合料经输送泵送至下料斗(2)，下料斗(2)中的物量超过标高横梁(4)后，自行走主体(1)才能前进；UHPC摊铺到敲击式钉板(5)和震动摊铺梁(6)位置时，敲击式钉板(5)和震动摊铺梁(6)开始协同工作；经过排气泡和糙化处理之后，随着UHPC摊铺行进，养护薄膜通过薄膜覆盖定位轮(7)覆盖在摊铺好的UHPC层上；
第四步，UHPC层施工完毕后，静置4～8小时，取掉养护薄膜，在UHPC层上面支悬空支架(13)，然后覆盖上密封塑料养护布(14)，启动蒸汽机(15)，蒸汽通过蒸汽输送管道(16)进入密封塑料养护布(14)内，70℃以上蒸汽持续养护48～72小时，养护完后，UHPC层施工完毕；
第五步，铺磨耗层时，无需再对UHPC层进行糙化处理。
2.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：步骤二中，所述UHPC按重量计份的配料如下：
水泥700～750份、粉煤灰0～60份、矿粉50～150份、硅灰110～220份、石英砂900～1100份、外加剂20～30份、水150～180份、三异丙醇胺0～10份、膨胀剂20～50份、消泡剂0～1份、钢纤维180～230份。
3.根据权利要求2所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述水泥为强度等级52.5或以上硅酸盐水泥；粉煤灰，活性指数≥85％，需水量比≤0.9；矿粉，28d强度比≥105，流动度比≥1.0；硅灰为加密硅灰，硅灰中SiO2含量≥95％；外加剂为减水剂，减水率≥40％；水为自来水；石英砂粒径为20目～80目连续级配；三异丙醇胺纯度为99％；消泡剂为粉剂；钢纤维的长度为12～16mm，抗拉强度≥2850MPa。
4.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述专用的UHPC铺装施工一体机，还包括驱动控制部分(D)，所述驱动控制部分(D)位于核心动作部分(B)的正上方，为敲击式钉板(5)和震动摊铺梁(6)提供动力，所述驱动控制部分(D)上方为工作平台(E)，且驱动控制部分(D)与工作平台(E)之间通过减震隔板(10)隔开。
5.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述专用的UHPC铺装施工一体机，两个薄膜安装支架(8)均由后向前倾斜设置，在薄膜安装支架(8)的后上方设置有薄膜储存仓(11)，每个薄膜安装支架(8)的中部与薄膜储存仓(11)的前壁通过水平拉杆(12)相连，且两根水平拉杆(12)一高一低错开设置。
6.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述专用的UHPC铺装施工一体机，自行走主体(1)采用履带行走机构，履带行走机构包括四根金属传动轴(1a)。
7.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述专用的UHPC铺装施工一体机，附着式振动器(3)设置在下料斗(2)的前后侧壁上。
8.根据权利要求1所述的钢桥面铺装UHPC的快速高效施工工艺，其特征在于：所述专用的UHPC铺装施工一体机，前两个敲击式钉板(5)上的钉子直径0.2～0.5cm，长度3～5cm，最后一个敲击式钉板(5)上的钉子直径0.5～1cm，长度0.5～1cm。
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