鋼纖維混凝土在路面施工中的應用

何雪華

（中鐵十九局集團第四工程有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

1 前言

隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展，道路上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度越來越快，致使路面的損壞也日趨嚴重。特別是對損壞的水泥混凝土路面，不僅翻修投資大、施工周期較長，且嚴重地影響交通暢通及行車安全。針對以上問題，本文介紹了鋼纖維混凝土材料的基本理論和增強機理，同時淺談了鋼纖維混凝土在道路工程中的一些應用，為鋼纖維混凝土生產(chǎn)技術得到更好的發(fā)展和推廣。

2 鋼纖維混凝土路面施工的特殊要求

2.1 由于鋼纖維混凝土的凝結時間短、硬化快，因此鋼纖維混凝土必須盡量加快施工速度。在澆筑和攤鋪過程中嚴禁因拌和物干澀而加水，但可噴霧防止表面水分蒸發(fā)。

2.2 必須使用硬刻槽方式制作抗滑構造，不得使用粗麻袋、刷子和掃帚制作細觀抗滑構。

2.3 鋼纖維混凝土路面板長一般為6～l0m，最大面板尺寸不應大于8×l2。鋼纖維摻量較大，尺寸用大值；摻量小，取小值。面板長寬比應符合設計要求。與設計規(guī)范的要求一致，鋼纖維路面應先試切縫，在鋼纖維不刮壞邊緣時，才允許開始切縫。注意：此次新修訂的水泥路面設計和施工兩部規(guī)范所采用的鋼纖維混凝土路面的面板尺寸比其應力計算結果和教科書中都要小(最大l0×20m)，面板尺寸劃分較為保守。原因一是考慮我國實際路面上的超載和偏載嚴重，強度儲備不足；二是鋼纖維摻量體積率由1.2%降低到0.6%～1.0%，盡管板厚的折減系數(shù)略有加大，但在長期高應力強度比的疲勞荷載作用下，疲勞強度和使用壽命仍嫌不足；三是盡管鋼纖維路面允許在使用后期帶裂縫工作，處在裂而不離，離而不開的狀態(tài)，但這不是正當設計工作狀態(tài)，而屬于破壞狀態(tài)，開裂后的鋼纖維路順平整度很差，行車既不舒適，也不安全，只具有路面殘值，而不滿足使用要求。

3 鋼纖維和鋼纖維混凝土的性能

3.1 鋼纖維基本性能

鋼纖維按其制造方式分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維和熔抽鋼纖維四種。

3.1.1 鋼纖維抗拉強度高,但與水泥沙漿的界面粘結性較差。對鋼纖維表面進行變形處理,制成表面有刻痕的、末端帶鉤的、波紋形的鋼纖維,或者圓截面與扁平截面交替的呈規(guī)律性變化的鋼纖維可以改善其力學性能。當用廢鋼絲繩切斷而成時,必須進行除油污和除銹處理。

3.1.2 剪切鋼纖維由剪切冷軋薄板制得,厚012mm～015mm,寬 0125mm～019mm,抗拉強度為450MPa～800MPa,與水泥砂漿的粘結性比切斷鋼纖維好。

3.1.3 切削鋼纖維由旋轉(zhuǎn)的銑刀切削軟鋼錠或厚鋼板制得,強度比原材料有較大提高,截面呈三角形,與水泥混凝土的粘結較好。

3.1.4 鋼纖維的彈性模量與抗拉強度都比較高,大約為水泥基材的5倍以上。同時鋼纖維也可以制成各種變截面形狀,以增加與水泥基材之間的握裹力。

3.2 鋼纖維混凝土的基本性能

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中,均勻地亂向分布一定量的鋼纖維,經(jīng)硬化而得,與普通混凝土相比,具有一系列優(yōu)越的物理力學性質(zhì):

(1)強度與重量比值增大;

(2)較高的抗拉、抗壓和抗彎的極限強度。在混凝土中摻入適量鋼纖維,其極限抗壓強度可以提高,單軸抗拉極強度可提高40%～50%,抗彎極限強度可提高50%～150%;

(3)良好的抗沖擊性能。鋼纖維混凝土在纖維摻量為018%～210%時,其沖擊韌性指標可提高50倍～100倍,甚至更高;

(4)變形性能明顯改善。鋼纖維對混凝土抗壓彈性模量影響不顯著,但對抗拉彈性模量提高較多,鋼纖維對混凝土長期收縮變形的影響也較明顯,鋼纖維可使混凝土的收縮率降低10%～30%;

(5)抗裂和抗疲勞性能顯著提高;

(6)優(yōu)越的抗剪性能;

(7)良好的阻止和抑制因溫度應力引起裂縫產(chǎn)生與擴展的能力;

(8)良好的抗凍性與耐磨性能。

3.3 影響鋼纖維混凝土性能的主要因素

鋼纖維混凝土性能受鋼纖維類型、鋼纖維摻量、鋼纖維長徑比、砂率、粗骨料最大粒徑、減水劑、摻和料等因素的影響。其中鋼纖維類型、鋼纖維摻量和鋼纖維長徑比是影響鋼纖維混凝土性能的主要因素。當鋼纖維混凝土用于路面材料時,由于面層板較薄,因而受地下排水狀況的影響較大。

4 鋼纖維混凝土施工

4.1 橋面鋪裝層澆筑

在鋼纖維混凝土澆筑前，將橋面上的所有雜物清洗干凈，然后再進行混凝土的澆筑。如果是進行路面維修，為提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度，在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后，對部分板底基層進行補強處理。鑿除舊混凝土板時，鑿除深度必須滿足原路面設計要求，再將原基層松動部分全部清除。被清除后的基坑及深度一律用C15貧混凝土進行處理。待混凝土半干狀態(tài)時即可澆筑路面。

4.2 鋼纖維混凝土攪拌

鋼纖維混凝土攪拌采用滾筒式攪拌機。為使鋼纖維在混凝土中分散均勻，采用二次投料三次攪拌法，即先將石子和鋼纖維干拌lmin，加入砂子、水泥再干拌lmin，最后注水濕拌1.5min左右，總攪拌時間控制在6min內(nèi)，攪拌時間過長會形成濕纖維團。且每次的攪拌量宜在攪拌機公稱容量的1/3以下。

4.3 運輸與澆筑

混凝土運輸采用自卸運輸車，運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得超過1.5m，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，且不宜過振。振搗時輔以人工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進一步整平，整平的表面不得裸露鋼纖維。在做面時需分兩次進行，即先找平抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度lmm～2mm。拉毛時避免帶出鋼纖維，如采用滾式壓紋器進行處理則效果更佳。

4.4 養(yǎng)護與切縫

鋼纖維混凝土設有多種切縫。脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫隙寬度必須一致，縫中不得有連漿現(xiàn)象，縫隙內(nèi)應及時澆灌填縫料，當混凝土達到強度25%～30%時，采用切縫機進行縮縫切割，切縫深度3em，縮縫設置16m／道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設計位置吻合，施工縫與路中心線垂直，不設置傳力桿。對脹縫、縮縫均采用石油瀝青，灌式填縫?；炷磷雒嫱戤吅?，及時采用濕法養(yǎng)護，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lOd～15d。與此同時做好封閉交通，待強度測試達到規(guī)定要求后即可開放交通。

4.5 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)進行控制外，還重點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28d抗折、斷塊抗壓強度進行檢驗，均達到了設計要求，使平整度、坍落度、主要技術指標得到有效控制。

5 結束語

鋼纖維混凝土由于其自身所具有的優(yōu)異性能，目前已得到廣泛應用。由于鋼纖維混凝土路面縮縫的間距為10m左右，比普通水泥混凝土路面的大，引起錯臺顛簸的橫向縮縫大幅減少，從而明顯減少了錯臺。因此，鋼纖維混凝土路面的行車舒適性明顯比普通水泥混凝土路面的高。但是，鋼纖維混凝土路面的施工較普通混凝土路面復雜，如果在施工過程中控制不好，很容易出現(xiàn)鋼釬維結團、拌合物工作性差等問題，反而降低了路面質(zhì)量。因此，在鋼釬維混凝土路面施工中，一定要嚴格控制各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，從而達到令人滿意的效果。

[1]趙國藩等.鋼纖維混凝土結構[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[2]程慶國.鋼纖維混凝土理論及應用[M].北京：中國鐵道出版社,1999.