鋼纖維混凝土在大橋維修加固工程中的應(yīng)用

吳 鑫, 王憲斌

1 中交四航局一公司(510500) 2 廣西醫(yī)科大學(xué)基建處（530021）

鋼纖維混凝土是一種性能優(yōu)良的新型高強(qiáng)復(fù)合材料，不但可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節(jié)省工程造價等具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為提高道路補(bǔ)強(qiáng)與改造提供了良好的途徑。

鋼纖維混凝土(簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入適量的短鋼纖維混合而成的一種新型復(fù)合材料。由于鋼纖維的摻入,在混凝土基體中隨機(jī)分布的短鋼纖維阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展，同時阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。

1 基本要求

1.1 鋼纖維混凝土的材料

1）鋼纖維。選用30mm的強(qiáng)拉構(gòu)鋼扭曲型(LHSF)鋼纖維,通過施工實(shí)踐表明,該類型鋼纖維剛度略大一些,散落性好,利于施工,攪拌時較均勻。選用LHF32類型。

2）粗集料。粗集料粒徑以纖維長度的一半為宜,采用10～20mm石料。針片狀顆粒含量不大于6%，含泥量不大于0.3%。

3）細(xì)集料。選用優(yōu)質(zhì)中砂,砂的細(xì)度摸數(shù)2.3～2.9,含泥量不大于0.5%。

4）水、河水。

5）外加劑。為了提高混凝土的和易性,提高密實(shí)度的早期強(qiáng)度,采用FDN—2H減水劑。

1.2 施工配合比的確定

采用綜合平衡法分析鋼纖維混凝土各組成材料用量對混凝土各項(xiàng)指標(biāo)的影響，可以找出最佳配合比。

1）水灰比選取 0.43；2）砂率取 43%；3）鋼纖維體積率取1.0%。

2 工程實(shí)例

某二級公路橋水泥混凝土路面修補(bǔ)工程段全長964 m，行車道寬9 m，修補(bǔ)前橋面鋪裝普遍存在著損傷，如開裂、不平整、積水等缺陷。原橋面鋪裝的構(gòu)造形式為:下層6～13 cm厚的250號混凝土+2 cm瀝青混凝土，此次橋面改造擬采用6～13 cm鋼纖維混凝土（加鋼筋網(wǎng)）+6 cmSMA瀝青混凝土。

2.1 施工工藝

2.1.1 鋪裝層下的梁面或平層的處理

根據(jù)大橋的具體情況，采取了3種處理方式:①T梁引橋部分澆筑整體層時，插入型d 10mm剪力鋼筋，間距為75 cm×75 cm，分別伸入整體層6 m和鋪裝層5 m。剪力筋作成型，一方面是增加在鋪裝層內(nèi)的錨固長度，另一方面考慮施工車輛需要行走，必須將部分剪力筋彎倒，同時不留出尖角以免損傷輪胎。采用這種處理方式時，混凝土表面應(yīng)進(jìn)行拉毛，并清除浮漿。②在變更設(shè)計(jì)下達(dá)前，部分區(qū)段已澆筑了整體化層。處理方法是將混凝土面鑿花，徹底清除浮漿，并按75 cm×75 cm的間距在混凝土面鉆孔，插入d l2mm鋼筋棒，用環(huán)氧樹脂固結(jié)。③主橋箱梁頂面沒有調(diào)層，由于梁頂預(yù)應(yīng)力筋較多，不便鉆孔插埋鋼筋，只能采取“地毯式”鑿毛的方法，徹底鑿出新鮮混凝土面。

2.1.2 標(biāo)高帶及鋼筋網(wǎng)的設(shè)置

模板用角鋼，陰角朝上安裝，滾筒和角鋼保持接觸，便于控制高程。角鋼底用水泥砂漿填塞，一方面增強(qiáng)模板剛度，一方面防止漏漿。角鋼每隔1.5 m設(shè)一個測點(diǎn)，測量精度±lmm。為了增強(qiáng)防裂效果，鋼纖維混凝土鋪裝層內(nèi)設(shè)置了直徑10mm，間距15 cm×15 cm的鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)距混凝土頂面3 cm，以便于切縫。鋼筋網(wǎng)用架立筋支撐，并焊牢。網(wǎng)下保證3 cm的凈空。架立筋的密度不少于4根／m。

2.1.3 運(yùn)輸與澆筑

混凝土運(yùn)輸采用自卸運(yùn)輸車，運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行澆筑時的卸料高度不得超過1.5 m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，振搗的持續(xù)時間以混凝土停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥漿為準(zhǔn)，且不宜過振。

2.1.4 切縫

縱向不切縫，橫向縮縫從墩頂起每10 m一條，并和防撞欄縮縫對齊。切縫時間必須恰到好處,過早會因鋸片振動，使碎石和鋼纖維與水泥黏結(jié)松動,形成不可愈合的早期損壞；過遲則易造成混凝土先行收縮開裂?；炷磷雒嫱戤吅?，及時采用濕法養(yǎng)護(hù)，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)10 d～15 d。與此同時做好封閉交通，待強(qiáng)度測試達(dá)到規(guī)定要求后即可開放交通。

2.1.5 養(yǎng)護(hù)

在混凝土終凝前，用噴霧器灑霧水養(yǎng)生。手指按混凝土無痕跡時，再覆蓋濕麻袋，水流不致沖壞表面時，再在麻袋上淋水。麻袋至少覆蓋7 d，然后淋水養(yǎng)護(hù)至14 d。這段時間混凝土面不準(zhǔn)堆放任何雜物，不許通行車輛。

2.2 施工質(zhì)量控制

鋼纖維混凝土的質(zhì)量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制外，還應(yīng)重點(diǎn)對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制,同時按規(guī)定對每天所澆筑混凝土的28 d抗折、斷塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，使平整度、坍落度、主要技術(shù)指標(biāo)得到有效控制。

3 結(jié)語

通過本工程實(shí)例和大量應(yīng)用實(shí)踐表明,鋼纖維增強(qiáng)鋼筋網(wǎng)混凝土橋面鋪裝能顯著提高混凝土抗拉抗剪等性能，大大提高橋面的抗裂性、耐磨性，減薄鋪裝厚度,加強(qiáng)橋面鋪裝與伸縮縫的連接強(qiáng)度,延長橋梁的使用壽命，減少維修次數(shù)，對后期營運(yùn)、養(yǎng)護(hù)有利，而其造價并不比改性瀝青混凝土的橋面高。因此，從長遠(yuǎn)來看，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。只要有一套科學(xué)的施工方法并認(rèn)真操作,鋼纖維混凝土橋面的平整度完全可以達(dá)到較高水平，大大提高行車舒適性。

[1]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992

[2]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1989，12

[3]蒙云.鋼纖維混凝土新型路面設(shè)計(jì)與施工[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，1995

[4]盧亦焱.鋼纖維混凝土材料及其在路面工程中的應(yīng)用[J].公路，1999(4):20-21

[5]蒙云.鋼纖維混凝土新型路面設(shè)計(jì)與施工[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，1995，7

[6]李啟棣，吳淑華.鋼纖維混凝土的特性及其應(yīng)用[J].鐵道建筑，1989(1)