钢桥面超高韧性混凝土施工工艺研究

田 野， 黄 艳 梅

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龙湾大桥主梁为纵横格构式正交异性桥面板钢梁，钢桥面采用超高韧性混凝土(STC)铺装层方案，铺装厚度为5 cm。为保证底层高韧性混凝土与钢桥面的结合，STC层与钢桥面之间通过焊接栓钉连接， STC层内配置HRB400级带肋钢筋网钢筋的净保护层厚度为10 mm。

2 STC具有的特点

(1)具有超高的抗弯拉强度，是常规混凝土的6～10倍。

(2)组成STC的所有材料成分均为细粒成分，符合最大密实理论，从而大大提高了超高性能混凝土的内部密实度，减少了初始内部缺陷[1]。

(3)采用高温蒸汽养护，加快了超高韧性混凝土的收缩徐变并达到稳定。

(4)桥面铺装结构层参与钢箱梁受力，从而整体提高了结构刚度，大幅度降低了钢结构疲劳开裂的风险。

3 施工流程

云龙湾大桥STC的铺装分左右两幅，机动车道采用专用牵引式摊铺机施工，非机动车道因宽度较窄而采用小型三角振梁进行摊铺振捣。

超高韧性混凝土桥面的主要施工流程：钢桥面清理→栓钉焊接、接缝加强钢板焊接→铺设钢筋网→浇筑STC层→覆膜养护→高温蒸汽养护→表面糙化处理→施工完成。

4 施工工艺

4.1 钢桥面清理

清除桥面的尘埃、杂物并清洗桥面，保证桥面板清洁、干燥，无氧化皮、水、锈蚀、油污等杂质。

4.2 栓钉焊接

(1)按照设计图纸标示出栓钉位置。栓钉在与钢主梁拼接焊缝位置冲突时，将其偏离焊缝边界2～3 cm。

(2)采用手磨机对栓钉位置的桥面板进行局部打磨，清除表面杂物后涂刷油漆，打磨直径范围为2～3 cm，确保焊接处的钢面板表面平整、光滑、洁净。

(3)采用RSN-1600-2电弧螺柱焊机在桥面按照焊接工艺参数焊接栓钉，必需保证焊接面饱满、焊透和牢靠连接。

(4)焊接完成后，清除定位时设置的墨线以及焊渣、磁环和其他杂物，并对栓钉的焊接力学性能和外观尺寸进行检查，若不满足要求则需重新焊接。

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4.3 接缝加强钢板的焊接

为保证分次浇筑的STC层的有效连接，在接缝区域的钢箱梁顶板上焊接加强钢板，加强钢板与钢面板通过角焊连接，将该区域附近的栓钉位置预留，待加强钢板焊接完成后再焊接栓钉。

4.4 铺设钢筋网

(1)在钢桥面面板上每隔1 m平放一根φ14×50 mm的钢筋作为垫块，以保证钢筋网基本处于一个平面且满足保护层厚度。

(2)将纵向钢筋按设计位置放在钢筋垫块上，然后铺设横向钢筋，采用镀锌钢丝绑扎牢固，扎丝末端朝向钢面板。

(3)施工时遇到钢筋位置与栓钉布置有冲突时，适当调整钢筋的位置。

4.5 STC层的浇筑

4.5.1 STC的拌和

超高韧性混凝土的拌和分为原材料的干拌和浇筑时加水湿拌两道工序[2]。

(1)干 拌。STC的干拌工作在干拌厂内进行，干拌料混合均匀后装入专用的贮存桶密封保存。

(2)湿 拌。在湿拌区配备STC专用湿拌机进行湿拌。STC摊铺时，将STC干混料按桶计量投入湿拌机，加水搅拌3～5 min至STC流化，流化之后继续搅拌2 min以保证搅拌均匀。将现场STC的坍落度控制在180～250 mm，检测符合要求后输送。

4.5.2 STC的输送

拌和好的STC料采用小型前卸式翻斗车运至架设好的混凝土泵车处泵送至STC作业面摊铺，根据施工强度，随拌随运，每一节段铺筑完毕及时将翻斗车冲洗干净。

4.5.3 STC的摊铺整平

根据施工段划分，行车道的每个施工分段采用1台STC专业摊铺机进行布料摊铺，摊铺速度为15～20 m/h，两座工作桥紧随其后，其中一座用于人工抹面，另一座用于覆盖保湿膜、喷雾保湿等工序。

STC摊铺前，对施工面进行杂物清理及喷雾湿润，喷雾时注意不能造成施工面有积水；摊铺过程中，派专人进行摊铺厚度的检查并及时反馈修正；对于局部摊铺机无法摊铺振捣到位的边角位置，采用人工布料、平板振动器振捣密实。STC摊铺时，一定要保证各部位密实、纤维分布均匀，避免出现拌和物离析现象。

每次STC的浇筑、摊铺均沿纵桥向、从桥面高的一端往低的一端进行，以利于施工过程中泌水的排出。

施工缝的处理：养护好的STC层使用电冲击钻对接缝位置进行凿毛处理，凿毛长度需大于2 cm，使钢纤维外露，然后使用高压风筒进行清理，再用水冲洗干净[3]。

4.5.4 人工抹面

浇筑过程中，对局部表面有缺陷的部位采用人工抹面修复，利用搭设于浇筑面两侧隔离栏杆基座上的工作桥进行。

4.5.5 保湿养护

保湿养护工作在人工抹面后立即开始，保湿养护流程为：高压水枪水雾喷射→覆盖节水保湿膜→浇水保湿。这一环节均在工作桥上完成。保湿养护过程中需加强巡查力度，发现有保湿膜覆盖不到位、缺水等现象时，及时处理并补水养护。

4.5.6 对STC实施高温蒸汽养护

STC终凝后，揭除保湿养护薄膜，搭设蒸汽养护设施，高温蒸汽养护通过蒸汽锅炉、蒸汽管道和蒸汽养护棚等设施实现[4]。

该工程采用LSS0.5-0.09-Y型全自动燃油蒸汽锅炉产生蒸汽，蒸发量为0.5 t/h，蒸汽温度为110 ℃，每台锅炉的控制面积为180～200 m2。蒸汽管道采用1 in和2 in(1 in=2.54 cm )镀锌钢管，对于管道的管壁每隔15 cm设置一个直径为3～4 mm的排气孔。保温棚由带支架的钢筋网片上覆盖帆布+保温棉+帆布组成，网片支架的高度为20 cm，内部布设蒸汽管道。在保温棚内均匀合理地设置温度和湿度传感器进行温湿度监测，并据此进行蒸汽量的调控。保温棚应宽出养护区域并用中砂或钢筋条将边角压实密封，以减少蒸汽的泄漏。

根据前期生产性试验得到的数据，养护温度应保持在90℃以上，养护时长为48 h，养护过程中棚内的相对湿度不低于95%。为避免温度骤变对混凝土性能产生影响，在蒸汽高温养护时的升温阶段其升温速度不大于12℃/h；养护结束后，以不超过15℃/h的降温速度将温度逐渐降至现场气温。

高温蒸汽养护结束后，撤除养护设备并清扫干净。对明显凹凸不平的部位采用打磨机打磨，以确保STC层表面平整。

4.6 STC层的表面糙化

该项目采用佰锐泰克2-20DT抛丸机对STC层表面进行糙化处理。抛丸施工前，通过工艺试验，确定STC表面的粗糙度指标以及达到粗糙度要求的最佳丸料规格、丸料流量即最佳电机负载、抛丸设备行走速度等关键工艺参数。抛丸完成后，采用防雨布覆盖保护，防止抛丸后的工作面被污染，同时保证裸露的钢纤维不生锈，沥青层铺筑前，禁止车辆行驶[5]。

5 结 语

超高韧性混凝土钢桥面铺装是国内为解决正交异性钢桥面板容易疲劳开裂的问题而提出的新型铺装方案。在当今可持续发展的大环境下，高强、高性能、高耐久性已成为建筑材料发展的必然趋势。通过对云龙湾大桥超高韧性钢纤维混凝土施工工艺和相关技术参数的研究和应用，确保了钢桥面铺装施工质量和施工进度，积累了相关的施工经验，为该新材料和新技术的推广起到了一定的探索作用。