CN113863123A - 一种高耐久混凝土结构及施工方法 - Google Patents

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任京华
田海涛
高全青
王珏
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Abstract

本发明公开了一种高耐久混凝土结构及施工方法，属于混凝土保护技术领域。一种高耐久混凝土结构，包括：普通混凝土主体结构以及以热接方式设置在普通混凝土主体结构需要保护的一侧的高性能混凝土覆盖层。所述施工方法用于施作所述高耐久混凝土结构。本发明采用高性能混凝土覆盖层作为保护层，能够避免出现钢筋锈蚀严重、裂缝宽度增大这一恶性循环，有效避免造成经济损失和安全隐患，从而减少混凝土结构的维护、维修次数，延长使用寿命。

Description

一种高耐久混凝土结构及施工方法
技术领域
本发明涉及混凝土保护技术领域，具体涉及一种高耐久混凝土结构及施工方法。
背景技术
现有技术中，梁板构件进行选材及施工时，大多采用普通混凝土作为梁的保护层工程结构，由于普通混凝土抗裂性能较差，通常带裂缝使用，开裂形态一般为单一裂缝开裂，裂缝宽度较大，不利于钢筋的耐久性保护，特别是在恶劣的使用环境下，如海洋氯化物环境、化学腐蚀环境下，混凝土的开裂导致腐蚀性物质迅速侵入，加速钢筋的锈蚀，钢筋的锈蚀又会产生锈胀，增大裂缝宽度，这样的恶性循环，会破坏结构物，远远达不到设计的使用年限，造成严重的经济损失和安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐久混凝土结构及施工方法，以解决现有混凝土结构采用普通混凝土作为保护层，会导致钢筋锈蚀严重、裂缝宽度增大，这种恶性循环会造成经济损失和安全隐患的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高耐久混凝土结构，包括：
普通混凝土主体结构；
以及高性能混凝土覆盖层，高性能混凝土覆盖层以热接方式设置在普通混凝土主体结构需要保护的一侧，作为普通混凝土主体结构的保护层。
本发明采用高性能混凝土覆盖层作为保护层，具有应变硬化和多点开裂的特性，可以较好的控制裂缝宽度，有效阻止侵蚀性物质进入结构内部锈蚀钢筋，同时，也避免钢筋锈蚀产生锈胀的而造成的裂缝增大，有效避免此种恶性循环造成的经济损失和安全隐患，从而减少混凝土结构的维护、维修次数，延长使用寿命。此外，高性能混凝土覆盖层还可以增加混凝土主体结构的抗剪、抗弯承受能力。
进一步地，上述普通混凝土主体结构采用的水泥与高性能混凝土覆盖层采用同种水泥。
本发明的主体结构和覆盖层采用同种水泥，可以控制覆盖层和主体结构的收缩相当，同时，由于主体结构和覆盖层采用热接的方式连接，采用同种水泥能够提高主体结构和覆盖层之间的粘结强度。
进一步地，上述高性能混凝土覆盖层掺有纤维，并且纤维体积掺量≥2％。
进一步地，上述纤维为钢纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种。
进一步地，上述高性能混凝土覆盖层的抗压强度≥60MPa、抗拉强度≥5MPa，极限拉应变≥0.5％，且对应的最大裂缝宽度≤0.15mm。
进一步地，上述高性能混凝土覆盖层的厚度为2-5cm，且小于普通混凝土主体结构的设计保护层厚度。
进一步地，上述普通混凝土主体结构为桥梁主梁或桥面板。
一种施工方法，用于施作上述高耐久混凝土结构，高性能混凝土覆盖层位于普通混凝土主体结构的顶部，所有混凝土在初凝前施作完成，并包括以下步骤：
S1：在主体结构模具中浇注普通混凝土，并使普通混凝土离主体结构模具的顶部一段距离，进行机械振捣；
S2：在普通混凝土上浇注第一层高性能混凝土，并进行二次振捣，第一层高性能混凝土和普通混凝土在接触位置形成粘结层；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定；
S4：在纤维编织网上浇注第二层高性能混凝土至主体结构模具顶部；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构。
一种施工方法，用于施作上述高耐久混凝土结构，高性能混凝土覆盖层位于普通混凝土主体结构的底部，所有混凝土在初凝前施作完成，并包括以下步骤：
S1：在主体结构模具中浇注高性能混凝土，并进行机械振捣；
S2：在高性能混凝土上浇注第一层普通混凝土，并进行二次振捣，高性能混凝土与第一层普通混凝土在接触位置形成粘结层；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定；
S4：在纤维编织网上浇注第二层普通混凝土至主体结构模具的顶部，并进行第三次振捣；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构。
本发明在施作高耐久混凝土结构时，通过厚度较薄的高性能混凝土和普通混凝土进行充分结合，在凝固后能大大提高两种混凝土之间的粘结力，同时，通过纤维编织网的支撑，能够确保普通混凝土不会贯穿高性能混凝土，确保最终形成的保护层的厚度在设计范围内。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用高性能混凝土覆盖层作为保护层，具有应变硬化和多点开裂的特性，可以较好的控制裂缝宽度，有效阻止侵蚀性物质进入结构内部锈蚀钢筋，同时，也避免钢筋锈蚀产生锈胀的而造成的裂缝增大，有效避免此种恶性循环造成的经济损失和安全隐患，从而减少混凝土结构的维护、维修次数，延长使用寿命。此外，高性能混凝土覆盖层还可以增加混凝土主体结构的抗剪、抗弯承受能力。
(2)本发明的主体结构和覆盖层采用同种水泥，可以控制覆盖层和主体结构的收缩相当，同时，由于主体结构和覆盖层采用热接的方式连接，采用同种水泥能够提高主体结构和覆盖层之间的粘结强度。
(3)本发明在施作高耐久混凝土结构时，通过厚度较薄的高性能混凝土和普通混凝土进行充分结合，在凝固后能大大提高两种混凝土之间的粘结力，同时，通过纤维编织网的支撑，能够确保普通混凝土不会贯穿高性能混凝土，确保最终形成的保护层的厚度在设计范围内。
附图说明
图1为本发明实施例1的高耐久混凝土结构的结构示意图；
图2为本发明实施例2的施工方法示意图；
图3为本发明实施例3的施工方法示意图。
图中：10-普通混凝土主体结构；20-高性能混凝土覆盖层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
请参照图1，一种高耐久混凝土结构，包括：普通混凝土主体结构10和高性能混凝土覆盖层20。高性能混凝土覆盖层20通过热接的方式设置在普通混凝土主体结构10需要保护的一侧，从而形成普通混凝土主体结构10的保护层。
高性能混凝土覆盖层20的厚度为2-5cm，并小于普通混凝土主体结构的设计保护层厚度。高性能混凝土覆盖层20由高性能混凝土制作而成，高性能混凝土中掺有纤维，并且纤维体积≥2％，纤维采用钢纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种。高性能混凝土凝固形成高性能混凝土覆盖层20后，抗压强度≥60MPa、抗拉强度≥5MPa，极限拉应变≥0.5％，且对应的最大裂缝宽度≤0.15mm。
为了控制高性能混凝土覆盖层20和普通混凝土主体结构10的收缩相当，并提高高性能混凝土覆盖层20和普通混凝土主体结构10之间的粘结强度，在本实施例中，高性能混凝土覆盖层20和普通混凝土主体结构10采用同种水泥。
在本实施例中，普通混凝土主体结构10为普通混凝土或普通钢筋混凝土制备得到的桥梁主梁或桥面板。普通混凝土主体结构10为桥梁主梁时，高性能混凝土覆盖层20设置在桥梁主梁的底部，普通混凝土主体结构10为桥面板时，高性能混凝土覆盖层20设置在桥面板的顶部。
实施例2
一种施工方法，用于施作实施例1的高耐久混凝土结构。在本实施例中，高性能混凝土覆盖层20位于普通混凝土主体结构10的顶部(如普通混凝土主体结构10为桥面板)，并且在所有混凝土初凝前完成所有的施工步骤。
施工方法包括以下步骤：
S1：在主体结构模具(如施作桥面板的模具)中浇注普通混凝土，并使普通混凝土离主体结构模具的顶部2-5cm，并进行机械振捣；
S2：在普通混凝土上浇注第一层高性能混凝土，第一层高性能混凝土的厚度为1-2cm，并进行二次振捣，第一层高性能混凝土和普通混凝土在接触位置形成粘结层；由于第一层混凝土和普通混凝土之间初凝前形成粘结层，因此，第一层混凝土和普通混凝土之间采用热接的方式进行连接，有效提高高性能混凝土和普通混凝土之间的粘结力；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定，避免普通混凝土贯穿高性能混凝土；纤维编织网呈多孔状，不但可以支撑混凝土，而且不会影响其两侧混凝土之间的结合，确保高性能混凝土形成的保护层的厚度在设计范围内；优选地，纤维编织网采用硬质的纤维编织网；
S4：在纤维编织网上浇注第二层高性能混凝土至主体结构模具的顶部；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构，所有高性能混凝土(包括粘接层)形成保护层。
优选地，若第一层高性能混凝土浇注至主体结构模具的顶部时，可以省略步骤S3和S4。
优选地，纤维编织网为玻璃纤维，玄武岩纤维和碳纤维编织网中的一种，纤维编织网的网格为方形，网格边长为5-50mm。
实施例3
一种施工方法，用于施作实施例1的高耐久混凝土结构。在本实施例中，高性能混凝土覆盖层20位于普通混凝土主体结构10的底部(如普通混凝土主体结构10为桥梁主梁)，并且在所有混凝土初凝前完成所有的施工步骤。施工方法包括以下步骤：
S1：在主体结构模具(如施作桥梁主梁的模具)中浇注高性能混凝土，厚度为2-5cm，并进行机械振捣；
S2：在高性能混凝土上浇注第一层普通混凝土，第一层普通混凝土的厚度为1-2cm，并进行二次振捣，高性能混凝土与第一层普通混凝土在接触位置形成粘结层；由于高性能混凝土和第一层普通混凝土之间初凝前形成粘结层，因此，高性能混凝土和第一层普通混凝土之间采用热接的方式进行连接，有效提高高性能混凝土和普通混凝土之间的粘结力；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定，避免普通混凝土贯穿高性能混凝土；纤维编织网呈多孔状，不但可以支撑混凝土，而且不会影响其两侧混凝土之间的结合，确保高性能混凝土形成的保护层的厚度在设计范围内；优选地，纤维编织网采用硬质的纤维编织网；
S4：在纤维编织网上浇注第二层普通混凝土至主体结构模具的顶部，并进行第三次振捣；虽然混凝土具有流动性，但是由于混凝土黏性较大，而且第二层普通混凝土的厚度较大，振捣不会影响高性能混凝土与第一层普通混凝土之间的界面，确保高性能混凝土形成保护层的厚度在设计范围内；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构，所有高性能混凝土(包括粘接层)形成保护层。
优选地，纤维编织网为玻璃纤维，玄武岩纤维和碳纤维编织网中的一种，纤维编织网的网格为方形，网格边长为5-50mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高耐久混凝土结构，其特征在于，包括：
普通混凝土主体结构(10)；
以及高性能混凝土覆盖层(20)，所述高性能混凝土覆盖层(20)以热接方式设置在所述普通混凝土主体结构(10)需要保护的一侧，作为所述普通混凝土主体结构(10)的保护层。
2.根据权利要求1所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述普通混凝土主体结构(10)采用的水泥与所述高性能混凝土覆盖层(20)采用同种水泥。
3.根据权利要求1所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述高性能混凝土覆盖层(20)掺有纤维，并且纤维体积掺量≥2％。
4.根据权利要求3所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述纤维为钢纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述高性能混凝土覆盖层(20)的抗压强度≥60MPa、抗拉强度≥5MPa，极限拉应变≥0.5％，且对应的最大裂缝宽度≤0.15mm。
6.根据权利要求1所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述高性能混凝土覆盖层(20)的厚度为2-5cm，且小于所述普通混凝土主体结构(10)的设计保护层厚度。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述普通混凝土主体结构(10)为桥梁主梁或桥面板。
8.一种施工方法，用于施作权利要求1至7任一项所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述高性能混凝土覆盖层(20)位于所述普通混凝土主体结构(10)的顶部，所有混凝土在初凝前施作完成，并包括以下步骤：
S1：在主体结构模具中浇注普通混凝土，并使普通混凝土离主体结构模具的顶部一段距离，进行机械振捣；
S2：在普通混凝土上浇注第一层高性能混凝土，并进行二次振捣，第一层高性能混凝土和普通混凝土在接触位置形成粘结层；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定；
S4：在纤维编织网上浇注第二层高性能混凝土至主体结构模具的顶部；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构。
9.一种施工方法，用于施作权利要求1至7任一项所述的高耐久混凝土结构，其特征在于，所述高性能混凝土覆盖层(20)位于所述普通混凝土主体结构(10)的底部，所有混凝土在初凝前施作完成，并包括以下步骤：
S1：在主体结构模具中浇注高性能混凝土，并进行机械振捣；
S2：在高性能混凝土上浇注第一层普通混凝土，并进行二次振捣，高性能混凝土与第一层普通混凝土在接触位置形成粘结层；
S3：将纤维编织网铺设在粘结层上，并将纤维编织网的边缘进行固定；
S4：在纤维编织网上浇注第二层普通混凝土至主体结构模具的顶部，并进行第三次振捣；
S5：养护后形成高耐久混凝土结构。
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