一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法技术

本发明专利技术涉及拱桥施工技术领域，尤其公开了一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法，其包括下述步骤：工作混凝土的选择步骤、工作混凝土入泵等待时间控制步骤、工作混凝土的入模温度控制步骤、工作混凝土的入模操作步骤及钢管拱的外保温操作步骤。本发明专利技术提供了该大直径钢管拱内混凝土的施工方法，从工作混凝土的性能、入泵等待时间、入模温度、保温制度等与钢管拱实体结构混凝土收缩变形密切相关的因素着手，构建了成套施工工艺措施；协同采用上述材料与工艺措施构成的施工方法，可有力保障大跨度钢管混凝土拱桥中直径为1.0m～2.0m的大直径钢管拱内混凝土的施工质量，有效避免钢管拱内工作混凝土因收缩变形导致的脱粘、脱空现象。脱空现象。脱空现象。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法


[0001]本专利技术属于拱桥施工
，具体来讲，涉及一种大直径钢管拱内混凝 土的施工方法。

技术介绍

[0002]近20年来，钢管混凝土拱桥在我国公路和铁路工程中得到了广泛应用。统 计数据表明，截至2017年1月，共有近500座跨径超过50m的已建和在建钢 管混凝土拱桥。一般情况下，在钢管混凝土结构中，以混凝土为核心，可以防 止钢管受力时过早局部屈曲，而钢管包围中心柱，对其起到约束作用，可以协 同工作，提高结构承载力。
[0003]研究表明，钢管混凝土结构比单一的钢结构具有更好的强度、延性和吸能 能力。然而，一旦钢管混凝土结构中的核心混凝土与外侧钢管壁脱粘、脱空， 其承载能力、刚度和体积稳定性等方面将出现严重问题。此前，因为核心混凝 土与外侧钢管壁出现了严重的脱粘，某建成于1996年的钢管混凝土拱桥于2008 年不得不拆除重建，经济损失巨大。
[0004]研究表明，导致钢管混凝土结构脱粘甚至脱空的主要原因包括承受过大的 轴向压力、季节温度的循环变化与管内混凝土材料性能及其施工工艺不佳等。 其中，管内混凝土材料性能及其施工工艺不佳最为常见，具体包括：
①
混凝土 流动性不足，泵送与密实困难，无法有效充满整个钢管拱内部；
②
混凝土拌合 物内含有的气泡以及钢管拱内未及时排出的空气团聚集上浮，在钢管拱顶部形 成条带状的“空腔”区域；
③
混凝土塑性收缩、硬化后自收缩与温降收缩变形 大，严重影响其体积稳定性，造成管内混凝土与管壁的脱空，这在管内混凝土 强度等级超过C50的大跨径钢管混凝土拱桥的大直径钢管拱结构中表现的尤为 明显。
[0005]针对上述问题，工程技术人员研究提出了如下主要措施：
①
采用流动性、 间隙通过性良好的自密实混凝土灌注钢管拱；
②
采用抽真空工艺，预先排出钢 管拱内的空气，避免“窝气”现象；
③
掺入膨胀剂补偿管内混凝土收缩变形， 提升其体积稳定性。虽然上述措施有效改善了大直径钢管拱内混凝土施工质量， 但是，申请人在数座大型钢管混凝土拱桥的建设过程中发现，管内混凝土收缩 变形引起的脱粘、脱空现象相对而言仍较为严重。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法，包括下述步骤：
[0008]工作混凝土的选择步骤：采用添加有复合膨胀剂的自密实、无收缩混凝土 作为所述工作混凝土；
[0009]工作混凝土入泵等待时间控制步骤：保持所述工作混凝土从拌合均匀出机 至入泵的时间间隔为45min～120min；
[0010]工作混凝土的入模温度控制步骤：根据施工时日均气温T调整所述工作混 凝土的入模温度T0；其中，当日均气温T≥25℃时，控制入模温度T0≤28℃；当 10℃≤日均气温T＜
25℃时，控制入模温度T0≤日均气温+8℃且T0≤28℃；当日 均气温T＜10℃时，控制10℃≤入模温度T0＜18℃；
[0011]工作混凝土的入模操作步骤：首先将钢管拱内部的真空度控制至不低于
ꢀ-
0.08MPa，然后向所述钢管拱内泵入所述工作混凝土，至充满所述钢管拱内全 部空间；
[0012]钢管拱的外保温操作步骤：对所述钢管拱的外部进行外保温处理，以使所 述钢管拱内的所述工作混凝土温峰后7d内的平均温降速率v≤5℃/d。
[0013]进一步地，在所述工作混凝土的选择步骤中，所述自密实、无收缩混凝土 的工作性能满足标准JGJ/T283-2012的要求；所述自密实、无收缩混凝土的体积 稳定性能关键控制指标包括：
①
终凝前自生体积变形(即竖向膨胀率)为 0.02％～0.1％，依据标准GB/T50448-2015测试；
②
自终凝开始3d龄期时自生体 积变形≥0.02％，依据标准GB/T50082-2009测试；
③
自终凝开始90d龄期时自 生体积变形＞0，依据标准GB/T50082-2009测试。
[0014]进一步地，在所述工作混凝土的选择步骤中，所述复合膨胀剂包括0.2％～2％ 的偶氮二甲酰胺塑性膨胀组分、30％～50％的轻烧氧化钙熟料、10％～30％的轻烧 氧化镁熟料以及余量的细粉料，以所述复合膨胀剂的质量为100％计；其中，所 述细粉料的比表面积大于200m2/kg。
[0015]作为优选地，所述复合膨胀剂可以是江苏苏博特新材料股份有限公司生产
ꢀ-Ⅱ
高性能混凝土氧化镁复合膨胀剂。
[0016]进一步地，在所述工作混凝土的选择步骤中，所述复合膨胀剂的添加量为 8％～10％，以质量百分数计。
[0017]进一步地，在所述外保温操作步骤中，采用对所述钢管拱的外部缠绕保温 材料的方式进行。
[0018]进一步地，所述保温材料的导热系数不超过0.045W/(m
·
K)且满足标准 GB8624-2012中B1级及以上防火要求，所述保温材料的厚度不小于20mm。
[0019]本专利技术提供了一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法，该施工方法从工作 混凝土的性能、入泵等待时间、入模温度、保温制度等与钢管拱实体结构混凝 土收缩变形密切相关的因素着手，构建了成套施工工艺措施。协同采用上述材 料与工艺措施构成的施工方法，可有力保障大跨度钢管混凝土拱桥中大直径(1.0 m～2.0m)钢管拱内混凝土的施工质量。
附图说明
[0020]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点 和优点将变得更加清楚，附图中：
[0021]图1是根据本专利技术的一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法的步骤流程图；
[0022]图2是根据本专利技术的实施例1的一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法的 钢管足尺模型试验总体布置图；
[0023]图3是根据本专利技术的实施例1中基于超声波法的钢管结构密实性检测测区 布置示意图；
[0024]图4是根据本专利技术的实施例1中基于超声波法的钢管结构密实性检测单个 测区测点布置示意图。
具体实施方式
[0025]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的 形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。 相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域 的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修 改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号 将始终被用于表示相同或相似的元件。
[0026]针对现有技术中一般采用了自密实混凝土灌注钢管拱、抽真空工艺、以及 掺入膨胀剂等诸多措施后，仍旧存在管内混凝土收缩变形引起的脱粘、脱空现 象较为严重的现状，本专利技术提供了一种全新的大直径(1.0m～2.0m)钢管拱内 混凝土的施工方法。该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径钢管拱内混凝土的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：工作混凝土的选择步骤：采用添加有复合膨胀剂的自密实、无收缩混凝土作为所述工作混凝土；工作混凝土入泵等待时间控制步骤：保持所述工作混凝土从拌合均匀出机至入泵的时间间隔为45min～120min；工作混凝土的入模温度控制步骤：根据施工时日均气温T调整所述工作混凝土的入模温度T0；其中，当日均气温T≥25℃时，控制入模温度T0≤28℃；当10℃≤日均气温T＜25℃时，控制入模温度T0≤日均气温+8℃且T0≤28℃；当日均气温T＜10℃时，控制10℃≤入模温度T0＜18℃；工作混凝土的入模操作步骤：首先将钢管拱内部的真空度控制至不低于-0.08MPa，然后向所述钢管拱内泵入所述工作混凝土，至充满所述钢管拱内全部空间；钢管拱的外保温操作步骤：对所述钢管拱的外部进行外保温处理，以使所述钢管拱内的所述工作混凝土温峰后7d内的平均温降速率v≤5℃/d。2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述工作混凝土的选择步骤中，所述自密实、无收缩混凝土的工作性能满足标准JGJ/T283-2012的要求；所述自密实、无收缩混凝土的体积稳定性能关键控制指标包括：
①
终凝前自生体积变形为0.02％～0.1％，依据标准GB/T50448-2015测试；
②
自终凝开始3d龄期时自生体积变形≥0.02％，依据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文，陈克坚，刘加平，张志勇，戴胜勇，陈建峰，张士山，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：