建设工程施工管理|施工管理—混沌振动碾压混凝土

更新时间:2017-09-20    来源:一级建造师    手机版     字体:

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碾压混凝土(RollerCompactedConcrete,简称RCC)是中、日、加、澳及欧美各国正在推广的新技术,它可节省水泥约33%,降低建造成本15%~30%,缩短建设周期20%~33%,并可简化施工模式。?
   自1980年日本建成世界上第一座RCC重力坝以来短短20年,RCC筑坝技术在23个国家和地区得到飞速发展,已建和在建RCC水坝共200多座,其中高于100m的24座(其中我国5座、日本14座)。
  RCC筑路技术用得最多的国家是加拿大,美国用RCC直接作路面的第一条公路是波特兰国际机场路面工程。在瑞典RCC用于一般公路、货场、车站,澳大利亚用于高速公路路基。在RCC筑坝技术方面我国能源部和水利部成立了RCC筑坝推广领导小组,1986年在福建省建成第一座高56.8m的坑口RCC重力坝。目前中国已建RCC坝22座、在建15座,其中在建的沙牌RCC拱坝高132m,是世界上最高的;正在设计的12座,其中拟建的龙滩RCC重力坝高217m,将成为世界上最高的。我国江苏、安徽等省的公路交通部门也先后发展过RCC路面技术。
  振动碾压技术的现代成果是混沌振动碾压。关于混沌振动,作者在相关国家自然科学基金(59275173)项目支持下出版了《混沌振动研究:方法与实践》。关于混沌振动碾压,作者主持了教育部博士点基金(980112)项目“混沌振动碾压力学”,先后与上海工程机械厂、徐州工程机械集团进行产学研合作,开发了上海产及徐州产混沌振动碾压机,经土槽实验证明混沌振动碾压比传统振动碾压提高功效12.2%,碾压密实的均匀度也有所提高。
  本文从混沌振动的宽频带与宽幅域出发论述混沌振动的碾压机理,提出混沌振动RCC新技术(ChaoticVibratoryRollerCompactedConcrete,简称CVRCC)。
  1混沌振动碾压机理?
  1.1振动碾压作用
法国公路局认为,RCC的密度降低5%和含水量变化1%很容易导致其强度降低20%~30%,所以RCC技术的重要环节是振动碾压。振动碾压是通过振动作用使混合料中的颗粒重排,从气、液、固三相混合料中排出气相、液相,尽量成为单一固相的过程,其振动作用有共振、减摩、冲击三种。?
  1)共振作用当振动频率与混合料的固有频率相同而共振时加速混合料中颗粒重排,碾压密实最为有效。?
  2)减摩作用小幅振动导致混合料内滑动摩擦力由大的静滑动摩擦力减为小得多的动滑动摩擦力而利于混合物中小颗粒重排,利于密实碾压。
  3)冲击作用大幅振动引起振动轮对混合料的周期性冲击,可克服混合料中大骨料间的咬合摩擦而利于混合料中大颗粒重排,有利于密实。?
  1.2碾压机理?
  由于混合料结构成分复杂,其多种成分的固有频率构成一个频域,传统的单一频率激振在任何时刻即使用人工智能自动控制(包括自动变幅)也无法使全频域共振,只有用上海产及徐州产混沌振动压路机所具有的宽频带混沌激振才能接近全频域最优共振,而且,混沌激振的宽幅域以冲击作用及减摩作用将大小不同颗粒间的滑动摩擦与咬合摩擦进一步减小,呈现动态而充填混合料的孔隙,从而使混沌振动压路机比传统单频振动压路机的总体碾压效应更接近于最密实碾压。?
  2混沌振动碾压效果?
  2.1总体效果?
  由于混沌激振碾压比单频激振碾压更接近于最密实碾压,所以对一定密实度而言混沌振动碾压比单频振动碾压效率高,经土槽对比实验证实混沌振动压路机比传统压路机提高工效12.2%。?
  2.2碾压均匀性?
  混沌激振具有可分为高、中、低三部分的宽频域。高频部分因集肤效应其振动能量集中于混合料的浅层,低频部分因传递损耗低其振动能量可传到混合料的底层,中(主)频部分的主要振动能量则作用在混合料中的中层(密实度最大);而且混沌振动碾压的振动能量分布比单频振动碾压的能量分布均匀,从而使混合料的碾压密实度较为均匀。? #p#分页标题#e#
  3论CVRCC?
  因RCC中含有较大的骨料,压实过程中骨料之间移动除要克服滑动摩擦外还要克服咬合摩擦,混沌振动宽幅域中的小振幅可减少滑动摩擦,而其大振幅引起振动轮对RCC的冲击可有效克服咬合摩擦,所以CVRCC比RCC有更明显的压实效果。?
  因RCC中有较大质量的大颗粒,振动时得到较大的惯性力而率先下移,经过长时间的振动混合料则可出现不容许出现的上小下大的分层现象,所以振动应在分层还未发生前结束。CVRCC有较高的压实效果,可以保证在分层出现以前混合料达到最大密实。?
  CVRCC在沿深度方向有较好的碾压均匀性,一般RCC由于单频振动碾压使浅层及底层的密实度比中层小,使RCC水坝的层面成为主要的渗水通道,而用CVRCC建水坝对减少层面渗水有利。?
  混沌振动RCC用10t级左右压路机为宜,如徐工YZH10混沌振动压路机太重则增大混合料内摩擦,压路机下陷,不利于碾压;太轻则混合料过于松散,不利于振动传递,也不利于碾压。CVRCC比RCC有较高的工效、均匀性与质量,对水坝施工赶枯水季节、减少其缝隙渗漏有利,对道路、地基等军用民用各种土建工程均有广阔应用前景。

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