鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)研究

祈艷艷

(山西省公路局臨汾分局，山西臨汾 041000)

0 引言

鋼纖維混凝土路面是在混凝土路面的施工中摻入鋼纖維材料形成一種能夠具有很好的韌性的復(fù)合混凝土材料。鋼纖維混凝土路面具有抗拉伸、抗開裂、抗冰凍、耐高溫，增加路面的使用壽命的優(yōu)勢。

脆性的基體有了鋼纖維混凝土的加入成為了更加有韌性的良好的水泥基復(fù)合材料。事實(shí)上鋼纖維混凝土是一種顆粒型材料和纖維型材料混合的復(fù)合材料，這樣的組合使其具有良好的韌性，能夠在實(shí)際的公路工程中使路面具有更好的抗沖擊性，提高了其抗磨的性能，從而延長了公路的使用壽命，使用這種復(fù)合型材料的公路還能夠抵抗因?yàn)楦邏夯蛘吒邷匾鸬穆访媪芽p，有效地抑制裂縫向外擴(kuò)展。而且，鋼纖維混凝土不僅能夠耐高壓高溫，還能夠耐低溫，相對(duì)于其他材料來說，其抗低溫性能比較好。因此，鋼纖維混凝土的這些基本性質(zhì)與路面建設(shè)的要求性質(zhì)基本是可以達(dá)到一致的，而且由于其是復(fù)合型材料，還可以根據(jù)不同的實(shí)際路面情況進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。綜上，鋼纖維混凝土在路面的建設(shè)和路面的修補(bǔ)工程中的前景不可小覷，應(yīng)用面會(huì)越來越廣泛。鋼纖維混凝土的使用效果不僅取決于混凝土的合理配比和其本身所具有的性質(zhì)，更加取決于施工的質(zhì)量，目前的機(jī)械化作業(yè)也對(duì)鋼纖維混凝土的施工質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。

1 鋼纖維混凝土的施工優(yōu)點(diǎn)

結(jié)合鋼纖維混凝土的性質(zhì)，其路面應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn):

鋼纖維混凝土相對(duì)于其他工程材料來說具有重量和強(qiáng)度的比值大的優(yōu)點(diǎn)，這在一定程度上是有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，這也是越來越多的施工單位的需要，所以這個(gè)特點(diǎn)讓它會(huì)具有更加廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

由于鋼纖維混凝土是纖維型和顆粒型復(fù)合材料組成，所以它具有更強(qiáng)的抗拉能力和抗剪、抗彎能力。

鋼纖維混凝土在路面施工中的應(yīng)用使路面的變形性能得到了明顯的改善，與素混凝土相比其韌性得到了大大的提高。

由于鋼纖維混凝土具有耐高溫和耐高壓的特點(diǎn)，相應(yīng)地，就具有抗裂性和抗疲勞性能，因此鋼纖維混凝土與素混凝土相比具有更強(qiáng)的阻裂性和更強(qiáng)的軟化性。

2 鋼纖維、鋼纖維混凝土的特性

2.1 鋼纖維的基本性能

如按照制造方式劃分，鋼纖維主要可以分為以下四種:

1)切斷鋼纖維;2)剪切鋼纖維;3)切削鋼纖維;4)熔抽鋼纖維。

鋼纖維雖然有較強(qiáng)的抗拉能力，但是與水泥砂漿界面的粘結(jié)性往往不盡如人意。因此要對(duì)鋼纖維的表面進(jìn)行一定程度的變形處理，比如在表面制造一些刻痕，或者是波紋形，這些物理改變能夠在一定程度上改善鋼纖維的力學(xué)性能。如果這些鋼纖維是用廢舊的鋼絲繩制成，在剪切和制作過程中務(wù)必要進(jìn)行除銹以及除油污的處理工作。

剪切鋼纖維與切斷鋼纖維相比具有更好的粘結(jié)性，因?yàn)樗饕怯杉羟欣滠埍“逯瞥傻?，厚度能夠達(dá)到15 mm，寬度能夠達(dá)到19 mm，因此抗拉強(qiáng)度也比較強(qiáng)，能夠達(dá)到450 MPa～800 MPa。

切削鋼纖維與水泥混凝土的粘結(jié)性是比較好的，因?yàn)樗饕怯尚D(zhuǎn)的銑刀切削厚鋼板、軟鋼錠而得，整個(gè)界面都是呈現(xiàn)三角形，三角形有較好的穩(wěn)固性，所以強(qiáng)度也得到了很大的提高。

熔抽鋼纖維與其他鋼纖維有很大的區(qū)別，它的強(qiáng)度會(huì)根據(jù)熔鋼成分或者是熱處理?xiàng)l件不同而有所不同，因?yàn)槿鄢殇摾w維是由熔融的鋼水甩制而成，在制成后的鋼纖維表面會(huì)有一層氧化層，由于氧化層的強(qiáng)度較低，所以它在一定程度上對(duì)混凝土和鋼纖維的粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生了不利的影響。鋼纖維與水泥基材不同，它可以根據(jù)需要制作成各種不同的變截面，從而增強(qiáng)它們之間的粘結(jié)度。

2.2 鋼纖維能夠增加混凝土的強(qiáng)度

在有外力作用的時(shí)候，鋼纖維和水泥基體共同承擔(dān)外力作用，而當(dāng)裂縫擴(kuò)展到一定程度的時(shí)候，水泥基料已經(jīng)不再是外力的主要承受者，這時(shí)候鋼纖維成為外力的主要承受者。如果鋼纖維的承受值達(dá)到其所能承受能力的最大值，整個(gè)復(fù)合材料就會(huì)發(fā)生變形，以至于鋼纖維從水泥基料中拔出。

2.3 鋼纖維混凝土的基本性能

鋼纖維混凝土是普通的混凝土的升級(jí)，在普通的混凝土中放入一定量的鋼纖維，硬化之后就得到鋼纖維混凝土，與普通的混凝土相比，它具有更強(qiáng)的物理力學(xué)性質(zhì)。

在普通的混凝土中加入一定量的鋼纖維，能夠從物理性質(zhì)上使混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度得到提高?；旧蠁屋S的抗拉強(qiáng)度能夠提高至少40%甚至更高，抗彎強(qiáng)度能夠提高至少50%，甚至達(dá)到150%，使其具有更好的抗沖擊性能。鋼纖維混凝土的纖維摻量達(dá)到18%～210%的時(shí)候，它的沖擊韌性指標(biāo)能夠提高到最高100倍，甚至更高;因此能夠明顯的改善其變形性能。鋼纖維加入混凝土之中還能夠加強(qiáng)對(duì)混凝土的收縮能力，能夠有效的抑制因?yàn)闇囟然蛘邏毫?dǎo)致的混凝土路面的裂縫以及擴(kuò)張等等。

2.4 影響鋼纖維混凝土性能的因素

由于鋼纖維混凝土的組成材料是復(fù)合型材料，所以會(huì)受到的影響因素也很多，比如鋼纖維的類型、摻量的多少、砂含量和鋼纖維長度等等。在這些影響因素當(dāng)中，鋼纖維的類型和長度以及摻量多少是相對(duì)來說比較重要的因素。

3 鋼纖維混凝土施工

用鋼纖維混凝土鋪設(shè)的路面質(zhì)量主要是取決于施工的質(zhì)量，所以，在進(jìn)行鋼纖維混凝土的路面施工過程中，除了要符合普通混凝土的施工要求以外，還要注重鋼纖維混凝土的自身性質(zhì)以及施工將面臨的技術(shù)問題，經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)，主要需注意以下幾個(gè)問題:

1)鋼纖維的分散裝置。鋼纖維混凝土中的鋼纖維并不能一次性加入到攪拌機(jī)中，一次性加入容易使鋼纖維結(jié)團(tuán)，所以需要將鋼纖維分散，為了能夠使鋼纖維充分的分散，在攪拌機(jī)上安裝功率為1.0 kW的分散機(jī)，它的分散能力大約是40 kg/min。但是分散機(jī)安裝在攪拌機(jī)上，這就延長了分散時(shí)間，在一定程度上會(huì)影響生產(chǎn)效率提高。

2)投料的順序和攪拌時(shí)間。為了防止鋼纖維發(fā)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，施工主要采取先干后濕這種工藝，把砂子和鋼纖維、石子、水泥按照順序加入到料斗中，然后在攪拌機(jī)里面干拌1 min～2 min，之后再加水拌大約2 min，總的攪拌時(shí)間控制在6 min之內(nèi)，因?yàn)閿嚢钑r(shí)間過長或者是攪拌量過多都會(huì)造成鋼纖維結(jié)團(tuán)。采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。采用容量為250 L的錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)，對(duì)于攪拌機(jī)的使用也要控制時(shí)間，不能讓攪拌機(jī)超負(fù)荷工作。

3)運(yùn)輸。鋼纖維混凝土在運(yùn)輸?shù)倪^程中會(huì)受到一定程度的振動(dòng)，相應(yīng)的就會(huì)造成鋼纖維的下沉，因此多少都會(huì)影響鋼纖維混凝土的均勻性。所以，在對(duì)鋼纖維混凝土的攪拌場地進(jìn)行選擇的時(shí)候，要盡量選擇離施工地比較近的，這樣能夠縮短運(yùn)輸距離，降低運(yùn)輸過程中可能會(huì)對(duì)鋼纖維混凝土造成的影響。

4)振搗和鋪攤。在進(jìn)行鋼纖維混凝土的澆筑過程中，要注意不能夠產(chǎn)生澆筑接頭，每次的倒料都應(yīng)該相壓至少15 cm，從而保證鋼纖維混凝土的連續(xù)性，使其更加堅(jiān)固和抗拉。由于大多數(shù)施工都是采用插入式振動(dòng)棒操作，所以極易使鋼纖維聚集，因此為了使鋼纖維能夠均勻分布，盡量要采取平板振動(dòng)器。振搗的過程中要注意控制振搗時(shí)間，以防止過振，這樣才能夠保證鋼纖維混凝土的使用質(zhì)量和施工質(zhì)量。

5)抹面、壓紋。施工基本完成后，要對(duì)路面進(jìn)行檢查，把露在外面的鋼纖維壓入到混凝土之中，之后在混凝土的表面用滾式壓紋機(jī)沿路線橫斷面方向壓紋。

6)切縫與養(yǎng)護(hù)。路面的基本施工完成后還要對(duì)路面進(jìn)行切縫，切縫機(jī)的切縫要讓施工縫與脹縫或縮縫設(shè)計(jì)位置吻合。鋼纖維混凝土路面主要是利用灑水工作進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，用來保持路面潮濕，養(yǎng)生時(shí)間可以設(shè)置在10 d～15 d左右，直到混凝土的強(qiáng)度可以達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度。

4 結(jié)語

目前，鋼纖維混凝土以其自身的獨(dú)特優(yōu)勢已經(jīng)在建筑行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用，它與普通的混凝土相比不但具有更強(qiáng)的抗高溫、抗高壓、抗低溫的能力，還增加了路面的抗拉能力，從而延長了路面的使用壽命。而且，光纖維混凝土的路面縮縫間距也比較小，這在一定程度上也增加了路面舒適度，減少顛簸。但是，由于鋼纖維混凝土的組成材料比較多，而且雜，所以在施工過程中是有一定的技術(shù)難度的，鋼纖維容易結(jié)團(tuán)等問題都會(huì)降低路面質(zhì)量，因此在施工過程中一定要嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行施工，從而保證施工質(zhì)量。

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