鋼纖維混凝土路面施工質(zhì)量控制探析

宋 琳

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 施工材料的基本要求

1.1 鋼纖維材質(zhì)種類

根據(jù)制造方法，鋼纖維類型可分為剪切鋼纖維、切斷鋼纖維兩種類型，另外還有熔抽鋼纖維、切削鋼纖維。剪切鋼纖維類型是由剪切冷軋薄板制成，寬度是0.25～0.9 mm，厚度是0.20～0.50 mm，抗拉強(qiáng)度在500～800 MPa之間，其與水泥砂漿的粘結(jié)性能較好于切斷鋼纖維。切斷鋼纖維類型具有的抗拉強(qiáng)度比較高，但其與水泥砂漿材料的黏結(jié)性能相對(duì)比較差。對(duì)鋼纖維材料表面作適當(dāng)變形處理，變成末端帶鉤，表面具有波紋形狀以及刻痕的鋼纖維，或變平面與圓截面呈規(guī)律交替出現(xiàn)的鋼纖維，能冥想改善其具有的力學(xué)性能。熔抽鋼纖維是通過(guò)熔融的鋼水甩制而制成，鋼纖維強(qiáng)度跟熱處理?xiàng)l件以及熔鋼成分的不同而不同。以旋轉(zhuǎn)性銑刀切削厚鋼板或者銑刀切軟鋼錠制成切削鋼纖維材質(zhì)，其截面為三角形，且強(qiáng)度大于原材料的強(qiáng)度，和水泥混凝土具有良好的粘結(jié)性。鋼纖維材料的抗拉強(qiáng)度和彈性模量均較高，約為水泥基材料的五倍。鋼纖維材料也能制成不同種變截面，幫助增強(qiáng)其與水泥基材料的握裹力。

1.2 鋼纖維長(zhǎng)徑比例

當(dāng)鋼纖維摻入量相當(dāng)時(shí)，其具有的力學(xué)強(qiáng)度會(huì)隨著鋼纖維長(zhǎng)徑比例增加而增加，長(zhǎng)徑比例編導(dǎo)63時(shí)，力學(xué)性能增加顯著。長(zhǎng)徑比例太小，混凝土混合材料具有較好的施工和易性，但增強(qiáng)效應(yīng)卻很難發(fā)揮出來(lái)。長(zhǎng)徑的比例太大，則容易導(dǎo)致纖維出現(xiàn)交叉結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象，且很難將其分散。增強(qiáng)彎拉的強(qiáng)度和提高其他性能是鋼纖維混入混凝土的主要目的，因此應(yīng)盡可能大地增加鋼纖維的長(zhǎng)徑比，且施工和易性能的長(zhǎng)徑比例則應(yīng)是盡可能小。實(shí)踐表明，鋼纖維長(zhǎng)徑比在50～70之間為宜，直徑長(zhǎng)度為0.4～0.7 mm間為宜。

1.3 鋼纖維混入量

鋼纖維的混入量不斷加大，使得混合型材料的表面積比不斷增大，從而占據(jù)了一部分的攪拌水，促使攪拌物質(zhì)的坍落程度越來(lái)越小。增大拌合物質(zhì)內(nèi)部存在的摩擦力會(huì)導(dǎo)致攪拌物質(zhì)和易性的下降，最終導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度越來(lái)越差。若鋼纖維的混入量在0.5%以內(nèi)，則和易性增強(qiáng)不顯著。當(dāng)纖維長(zhǎng)度是30 mm，直徑是0.8 mm，混入量為3%時(shí)，具有和易性效果還是比較好，但其成本的費(fèi)用相對(duì)比較高。所以，纖維的最大混入量應(yīng)為2%，通常情況下，其混入量為混凝土總體積的0.9% ～2%。

2 實(shí)際工程分析

2.1 工程項(xiàng)目基本情況

該工程案例是某縣城于1992年修筑的水泥混凝土路面街道，該街道路面厚度是20 cm。隨著交通通行數(shù)量增加，而且重載車輛明顯增多，導(dǎo)致該混凝土路面出現(xiàn)斷板不斷增多，因此決定在該街道原有基礎(chǔ)上加鋪一層鋼纖維混凝土面層。該街道長(zhǎng)達(dá)1.20 km。路面幅寬為2×6 m，施工設(shè)計(jì):將現(xiàn)有損壞比較嚴(yán)重的混凝土塊進(jìn)行鑿除后使用C15素混凝土進(jìn)行填平補(bǔ)強(qiáng)，從而達(dá)到原街道路面厚度;對(duì)于損壞不嚴(yán)重的板塊可按照具體損壞程度選用C15細(xì)石混凝土進(jìn)行填平;鋼纖維混凝土層厚度為13 cm，選用CF35。

2.2 材料和配合比

水泥:使用普通的硅酸鹽型水泥，其類別為42.5級(jí)。中粗砂:選用3.0細(xì)度的機(jī)制砂，且經(jīng)石灰質(zhì)巖石進(jìn)行加工處理，最大粒直徑(0.48 mm)，級(jí)配應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用沖洗法檢測(cè)含泥量應(yīng)不超過(guò)1.0%。碎石:選用來(lái)源與砂料同料場(chǎng)的碎石，也可以選用石灰質(zhì)巖石進(jìn)行加工之后制得，碎石料最大粒直徑是30 mm，級(jí)配符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得含泥量不超過(guò)1.0%，片狀、針狀顆粒含量不超過(guò)5.0%，表面潔凈。鋼纖維:采用低碳鋼剪切扭曲類型，長(zhǎng)度為30 mm，當(dāng)直徑達(dá)到0.6 mm時(shí)，鋼纖維強(qiáng)度達(dá)到380 MPa。混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)為6.5 MPa、抗壓強(qiáng)度為35 MPa。

因此，鋼纖維摻入比率為1.2%，砂摻入率為48%，水灰摻入比為0.45%，具有的坍落度是23 mm。7 d抗壓及抗折強(qiáng)度分別為36.7 MPa和6.26 MPa;28 d 抗壓強(qiáng)度為47.5 MPa，抗折強(qiáng)度為7.02 MPa。

3 鋼纖維混凝土路面施工

(1)分散設(shè)備的設(shè)置。于攪拌器處安裝振動(dòng)型的鋼纖維分散機(jī)，可以有效地解決因鋼纖維材料的一次性投入而造成的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。分散機(jī)的分散水平接近40 kg/min，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)功率1 kW。同時(shí)，在攪拌機(jī)上安裝分散機(jī)使其分散材料所需時(shí)間長(zhǎng)，且攪拌時(shí)間增加，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

(2)投料方法。首先選用干攪拌方法，后使用濕攪拌法，可有效地避開(kāi)鋼纖維產(chǎn)生結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象，其投料順序?yàn)?投入砂-投入鋼纖維-投入石子-投入水泥。在攪拌機(jī)進(jìn)行干攪拌1～2 min，然后加入水進(jìn)行濕攪拌約2 min，總拌和時(shí)間不能超過(guò)6 min。拌和時(shí)間太長(zhǎng)容易出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團(tuán)，并且一次攪拌不能超過(guò)攪拌機(jī)總?cè)萘康?3.3%。

(3)選擇強(qiáng)制類型攪拌機(jī)。選擇250 L容量的鋼纖維混凝土攪拌機(jī)，其使用的是雙錐反轉(zhuǎn)出料方式的攪拌器。混入鋼纖維量為1.2%，坍落度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，且減少攪拌機(jī)的使用率可以很好的減少或防止其超負(fù)荷性運(yùn)作。

(4)振搗與攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。在鋼纖維混凝土的澆注過(guò)程中，倒料時(shí)應(yīng)相壓18 cm左右，且不允許存在顯著的澆注街頭情況，從而保證鋼纖維混凝土的連續(xù)性。攤鋪路面時(shí)應(yīng)先使用攤鋪機(jī)進(jìn)行初步攤鋪，再采用人工進(jìn)一步整平。振搗時(shí)若采用插入型振動(dòng)棒，會(huì)形成鋼纖維聚集在振動(dòng)中的振動(dòng)棒四周，從而造成集束效應(yīng)。因此，應(yīng)采用平板型振動(dòng)器進(jìn)行振搗，以保證鋼纖維的分布接近二維分布。振搗棒的插入應(yīng)沿著路線的方向，且鋼纖維的分布應(yīng)為豎向條狀集束，從而確保路面邊角混凝土的密實(shí)程度，還有助于抵抗板溫度應(yīng)力以及收縮應(yīng)力，有利于荷載作用的傳遞。

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［2］楊大為.現(xiàn)代路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術(shù)研究［J］.科技致富向?qū)В?011，(23):395.

［3］李霞.鋼纖維混凝土路面工程中的施工質(zhì)量控制［J］.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21(23):215-216.