CN114474358A - 一种uhpc薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，涉及桥梁施工技术领域，包括进行UHPC配合比试验，获取满足收缩要求的UHPC配合比；对UHPC粉料进行降温；对箱梁模板进行加热；采用UHPC在箱梁模板内部制备箱梁，并在箱梁上安装箱梁腹板防裂钢筋网片；采用记录系统实时监控和记录箱梁的“热‑湿‑力”变化情况，并且对箱梁的加工环境进行监控和调整；箱梁成型后，得到UHPC箱梁，再将UHPC箱梁进行高温蒸养。本发明通过UHPC配合比及“热‑湿‑力”三场监控及保温系统、保湿系统和加热系统，同时结合UHPC箱梁空间结构及尺寸，对预制全过程“热‑湿‑力”三场时空效应进行分析研究，降低收缩和开裂的影响。

Description

一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，具体为一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法。
背景技术
UHPC是一种强度、韧性、体积稳定性、耐久性都远高于普通混凝土的新型水泥基复核材料，其使用的水泥强度等级高用量也大，导致产生的收缩也要大于一般混凝土；
在工程施工中，混凝土收缩是造成混凝土开裂的主要原因，混凝土开裂后，会对结构承载力、防水性及耐久性产生较大的影响。
收缩是引起混凝土裂缝的主要原因，UHPC的收缩分为塑性收缩、自收缩、化学收缩、干燥收缩等多种收缩类型其形成机理各不相同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，解决以下技术问题：
如何将UPHC应用于大跨径公路箱梁桥；
如何处理UHPC水化反应剧烈，水化热导致的箱梁温度场复杂的问题；箱梁湿度场受水化热进程与箱梁空间尺寸的影响，导致具有明显的时空特性；
并且通过总结分析UHPC薄腹板箱梁“热-湿-力”三场对收缩及裂缝产生的影响规律，生成一套UHPC薄腹板箱梁裂缝的解决方案。
UHPC水胶比较小，毛细孔中水分不饱和，易引起较大的自收缩与塑性收缩，其中，UHPC的塑性收缩是指UHPC初凝前仍处于塑性状态时表面水份丧失引起的收缩，收缩产生的应力若大于混凝土此时的初裂应力则会引起裂缝，试验证明塑性收缩主要是由毛细管负压造成的，当混凝土表面水份丧失速度大于泌水速度时将会发生毛细作用形成毛细管负压力从而导致塑性收缩。
解决该问题的最有效手段是控制混凝土接触环境的湿度，使其处于饱和状态减缓混凝土表面失水速率。
UHPC的自收缩主要为自干燥收缩，指的是UHPC在水化过程中形成内部孔洞使UHPC内部相对湿度下降从而引起的收缩。因UHPC掺入大量粉料其水胶比较小，毛细孔中水份常常处于不饱和的状态故更容易造成更大的自干燥收缩。UHPC自收缩的主要影响因素是水化作用程度及毛细孔中水份的饱和程度，解决方法是优化UHPC配合比降低其水化反应的剧烈程度并在满足UHPC性能要求情况下增大水胶比。
UHPC的化学收缩指的是水化过程中混凝土宏观体积的减少，发生体积变化的成分主要为水泥与水，通过优化UHPC配合比能有效降低UHPC的化学收缩。
UHPC干燥收缩的形成原因主要是外部湿度较内部湿度低，混凝土内水份逐步向外迁移产生毛细管负压；其次是水化硅酸钙凝胶层间水份的蒸发，但由于UHPC水胶比较小，内部结构致密孔隙率低，这些特点能有效阻止水份的向外迁移，所以UHPC的干燥收缩一般情况下小于普通混凝土。
综上所述，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，包括以下步骤：
步骤一：进行UHPC配合比试验，获取满足收缩要求的UHPC配合比；
步骤二：对UHPC粉料进行降温；
步骤三：对箱梁模板进行加热，以降低UHPC箱梁的内部温度；
步骤四：采用UHPC在箱梁模板内部制备箱梁，并在箱梁上安装箱梁腹板防裂钢筋网片，以抵抗UHPC收缩和温度变化引起的约束应力；
步骤五：采用记录系统实时监控和记录箱梁的“热-湿-力”变化情况，并且通过保温系统、保湿系统和加热系统对箱梁的加工环境进行监控和调整，最大程度保证混凝土的流动性、黏具性及和易性，通过保温系统，减少箱梁温度丧失，避免过大的温度应力引起箱梁裂缝；保湿系统调控箱梁环境湿度，降低箱梁终凝前混凝土表面失水速率；加热系统用于主动降低箱梁内外温差，避免温度应力引起箱梁裂缝；
步骤六：箱梁成型后，得到UHPC箱梁，将UHPC箱梁进行高温蒸养；
步骤七：根据UHPC箱梁的“热-湿-力”变化情况，总结和分析“热-湿-力”变化情况对UHPC箱梁的收缩和裂缝产生的影响规律。
作为本发明进一步的方案：所述步骤二中UHPC粉料的温度不大于20℃，以降低砼料入模温度，从而降低砼料水化热。
作为本发明进一步的方案：所述步骤二中的UHPC粉料包括中热水泥，且中热水泥的强度≥42.5A，以满足较低水化热的反应要求。
作为本发明进一步的方案：所述步骤五中“热-湿-力”变化情况包括箱梁的内外温度、环境湿度和应力，并将箱梁的内外温度、环境湿度和应力绘制成变化曲线，分析并记录，以进行后续的改善或者消除不利因素。
作为本发明进一步的方案：所述步骤五中的记录系统的记录时间间隔为25-35min。
作为本发明进一步的方案：所述步骤五中的保湿系统用于将UHPC箱梁的养护环境相对湿度控制在≥95％。
作为本发明进一步的方案：所述步骤六中的高温蒸养采用高气密性蒸汽养护室。
作为本发明进一步的方案：所述步骤六中高气密性蒸汽养护室的温度为85-95℃，蒸养时间为45-55h，以提高UHPC箱梁的早期强度，并加快其收缩徐变进程。
本发明的有益效果：
本发明通过低自收缩UHPC配合比及UHPC箱梁“热-湿-力”三场监控及保温系统、保湿系统和加热系统，同时结合UHPC箱梁空间结构及尺寸，对预制全过程“热-湿-力”三场时空效应进行分析研究，依据结果多手段、多对策、针对性改善或消除箱梁裂缝生成的不利因素，从而可以降低收缩和开裂的影响；
通过加热模板主动降低UHPC箱梁内外温度，减小温度应力造成的不利影响，并且在UHPC箱梁成型时，通过环境湿度系统，在箱梁终凝前进行水化反应时保证环境湿度，降低混凝土表面失水速率进而减小塑性收缩，并且通过保温系统，减缓箱梁温度表面丧失速率，降低箱梁内外温差；
同时在水化反应之前，通过对UHPC粉料进行冷却，可以降低UHPC入模温度及水化热的温度；
另一方面，通过高气密性蒸汽养护室，可以对箱梁进行高温蒸汽养护，提升UHPC箱梁的早期强度，并加快收缩徐变进程。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，包括以下步骤：
步骤一：进行UHPC配合比试验，获取满足收缩要求的UHPC配合比；
步骤二：对UHPC粉料进行降温，UHPC粉料的温度不大于20℃，以降低砼料入模温度，从而降低砼料水化热，其中，UHPC粉料包括中热水泥，且中热水泥的强度≥42.5A，以满足较低水化热的反应要求；
步骤三：对箱梁模板进行加热，以降低UHPC箱梁的内部温度；
步骤四：采用UHPC在箱梁模板内部制备箱梁，并在箱梁上安装箱梁腹板防裂钢筋网片，以抵抗UHPC收缩和温度变化引起的约束应力；
步骤五：采用记录系统实时监控，每隔25-35min记录箱梁的“热-湿-力”变化情况，优选的，间隔时间为30min，包括箱梁的内外温度、环境湿度和应力，并且通过保温系统、保湿系统和加热系统对箱梁的加工环境进行监控和调整，最大程度保证混凝土的流动性、黏具性及和易性，通过保温系统，减少箱梁温度丧失，避免过大的温度应力引起箱梁裂缝；保湿系统调控箱梁环境湿度，将相对湿度控制在≥95％，降低箱梁终凝前混凝土表面失水速率；加热系统用于主动降低箱梁内外温差，避免温度应力引起箱梁裂缝；
步骤六：箱梁成型后，得到UHPC箱梁，将UHPC箱梁通过高气密性蒸汽养护室进行高温蒸养，其中，高气密性蒸汽养护室的温度为85-95℃，优选的为90℃，蒸养时间为45-55h，优选的为50h，以提高UHPC箱梁的早期强度，并加快其收缩徐变进程；
步骤七：根据UHPC箱梁的“热-湿-力”变化情况，将箱梁的内外温度、环境湿度和应力绘制成变化曲线，分析并记录，以进行后续的改善或者消除不利因素，最后总结和分析“热-湿-力”变化情况对UHPC箱梁的收缩和裂缝产生的影响规律。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：进行UHPC配合比试验，获取满足收缩要求的UHPC配合比；
步骤二：对UHPC粉料进行降温；
步骤三：对箱梁模板进行加热；
步骤四：采用UHPC在箱梁模板内部制备箱梁，并在箱梁上安装箱梁腹板防裂钢筋网片；
步骤五：监控和记录箱梁的“热-湿-力”变化情况，并且通过保温系统、保湿系统和加热系统对箱梁的加工环境进行监控和调整；
步骤六：箱梁成型后，得到UHPC箱梁，再将UHPC箱梁进行高温蒸养；
步骤七：根据UHPC箱梁的“热-湿-力”变化情况，总结和分析“热-湿-力”变化情况对UHPC箱梁的收缩和裂缝产生的影响规律。
2.根据权利要求1所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤二中UHPC粉料的温度不大于20℃。
3.根据权利要求2所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤二中的UHPC粉料包括中热水泥，且中热水泥的强度≥42.5A。
4.根据权利要求1所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤五中“热-湿-力”变化情况包括箱梁的内外温度、环境湿度和应力。
5.根据权利要求4所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤五中的记录时间间隔为25-35min。
6.根据权利要求5所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤五中的保湿系统用于将UHPC箱梁的养护环境相对湿度控制在≥95％。
7.根据权利要求1所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤六中的高温蒸养采用高气密性蒸汽养护室。
8.根据权利要求7所述的UHPC薄腹板箱梁收缩裂缝解决方法，其特征在于，所述步骤六中高气密性蒸汽养护室的温度为85-95℃，蒸养时间为45-55h。
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