鋼纖維混凝土在公路隧道路面中的應(yīng)用分析

高 杰

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西 晉中 030600)

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鋼纖維混凝土在公路隧道路面中的應(yīng)用分析

高 杰

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西 晉中 030600)

簡述了公路隧道路面施工對鋼纖維和其他材料的質(zhì)量要求，從防水、排水、混凝土攪拌、運輸、養(yǎng)生等方面，探討了鋼纖維混凝土在公路隧道路面工程中的應(yīng)用技術(shù)，從而提升路面的使用性能。

路面，鋼纖維混凝土，防水措施，拌合料

混凝土和鋼纖維之間存在著較大的粘結(jié)性，將兩者進行混合，能夠提升抗拉強度，對于延伸率較高的鋼纖維而言，促使鋼纖維混凝土具備整體抗外力作用，促使抗彎拉強度以及抗沖擊韌性等得到顯著提高。因此，將鋼纖維混凝土在路面施工中使用，能夠使結(jié)構(gòu)層龜裂現(xiàn)象和斷板等病害得以明顯降低，促使公路路面使用壽命得到顯著提高。

1 鋼纖維和其他材料質(zhì)量要求

1.1 鋼纖維分類

以鋼纖維混凝土內(nèi)受力情況作為依據(jù)認(rèn)為，鋼纖維所受應(yīng)力、纖維長徑以及水泥漿、纖維界面粘結(jié)成正比。為了保障鋼纖維材料性能得到充分發(fā)揮，促使鋼纖維混凝土整體抗彎拉強度有效提升，需要通過相對科學(xué)的方式對其進行處理。第一方面，對鋼纖維長徑比適當(dāng)增加。第二方面，適當(dāng)提升鋼纖維以及機體之間粘結(jié)力，若長徑比過大，加上缺乏施工性能，會在很大程度上降低和易性，同時造成鋼纖維出現(xiàn)結(jié)球現(xiàn)象，最終導(dǎo)致鋼纖維混凝土的正常受力被影響。對此，對鋼纖維界面粘結(jié)性進行有效提升，能夠確保鋼纖維土強度得到保障。一般情況下，鋼纖維粘結(jié)性主要取決于鋼纖維形狀和鋼纖維表面粗糙程度。

1.2 鋼纖維形狀、尺寸和偏差

對于鋼纖維而言，可以將其長度分為20 mm，25 mm，30 mm，35 mm，40 mm，45 mm和50 mm等幾個規(guī)格。

對其進行使用過程中，要確保其長度與粗骨料粒徑，從而充分發(fā)揮混凝土抗彎拉和抗裂能力。對此，需要確保鋼纖維長度以及集料之間能夠充分匹配。同時，最大粒徑為鋼纖維長度的2/3～1/2之間[2]。也就是說，要保障跨越最大粒徑錨固的長度在1/3以上。并且對鋼纖維長度進行控制，以防止出現(xiàn)攪拌不均勻或者攪拌困難的現(xiàn)象發(fā)生。鋼纖維應(yīng)當(dāng)在粗集料最大粒徑的2倍以下。例如，某項目使用的是35 mm，所使用的鋼纖維直徑等效直徑為0.3 mm～0.8 mm之間，這一工程所使用的鋼纖維等效直徑則是0.67 mm。

2 鋼纖維混凝土在公路隧道路面中的應(yīng)用

2.1 防水措施

對隧道內(nèi)支進行初期支護和二次支護之間，在洞內(nèi)敷設(shè)400 g/m2的土工布、EVA塑料以及防水板，將這一材料當(dāng)作第一道防水措施。然后對防水混凝土進行應(yīng)用，將其當(dāng)作第二道防水措施。在施工過程中，要求模筑混凝土的抗?jié)B等級大于1.2 MPa，然后對工作縫、施工縫以及沉降縫等實施專門的防水處理。對這一工程實施第二次砌背之后，相隔5 m就設(shè)置一個環(huán)向盲溝，在盲溝以及排水管的位置設(shè)置一個縱向排水管，使其相通，然后在初期支護位置，設(shè)置“Ω”型排水管，通過這種方式，將水引入排水管，在隧道縱向距離25 m的位置設(shè)置一個橫向飲水管，同時將砌背后面的水向中心排水溝排入。

2.2 排水措施

在隧道內(nèi)側(cè)設(shè)置相應(yīng)的弧形邊溝，然后對路面積水進行排除。當(dāng)前，對于公路隧道而言，一般使用的是矩形斷面，如果排水溝寬度一定，弧形斷面排水溝面積可以縮小一些，使用的斷面對水流產(chǎn)生的阻力較小。如果隧道中含有水量一定，使用的弧形排水溝當(dāng)中的水的流速會比矩形水溝大，能夠有效沖擊沉積物，進而提升排水溝中的水流暢通。

2.3 混凝土攪拌

結(jié)合用量的大小和使用部位，對不同攪拌工藝進行使用，對于小方量的工程或者零碎工程而言，可對滾筒式攪拌工藝進行使用。對其進行攪拌過程中，主要流程是對粗集料和鋼結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)混合，先攪拌115 min，加入細(xì)集料和水泥，干拌2 min～3 min，然后加水、加外加劑，進行1 min的攪拌。在攪拌過程中，確保攪拌的時間在6 min以內(nèi)。其主要特點是：對其實施較長時間的攪拌，這時候所產(chǎn)生的效率較低，鋼纖維分散也比較均勻。而針對一些大方量或者機械化的工程來說，可以選擇強制性攪拌工藝進行攪拌，然后將粗集料和細(xì)集料進行較為均勻的攪拌，先進行這些材料的攪拌，然后加入水以及外加劑，進行濕拌，時間為60 s～90 s出料。這種方式的攪拌，主要特點為攪拌的時間較短，同時產(chǎn)量較大，生產(chǎn)效率高，但鋼纖維分散性不高。

2.4 混凝土運輸

要配足運輸車輛，確保運輸能力在拌合機產(chǎn)量20%以上，運輸過程中一般使用農(nóng)用自卸車，在裝車之前，對車廂進行徹底清潔處理，并且對其進行灑水潤壁，并將相應(yīng)積水排干，采用動態(tài)方式進行受料，以防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象[3]。對混凝土進行運輸過程中，確保起停相對平穩(wěn)，盡可能的防止顛簸現(xiàn)象發(fā)生，在運輸途中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)定時間，不能耽擱，避免出現(xiàn)拌合物離析現(xiàn)象或者出現(xiàn)漏料現(xiàn)象。此外，運輸時間過長，出現(xiàn)離析現(xiàn)象，漏出的泥漿會導(dǎo)致運輸經(jīng)過路面受到污染。在對車內(nèi)模板進行掉頭或者錯車時，盡可能的防止模板之間出現(xiàn)碰撞。在倒車卸料時，防止相應(yīng)設(shè)備的碰撞，卸料完成之后車輛及時離開。

2.5 攤鋪振搗

對三輥軸整平級鋪筑，從而避免振搗棒能夠在路面鋼纖維混凝土內(nèi)部進行適當(dāng)振搗，同時不能使振搗棒實施人工振搗。通常情況下，對大功率平板式振搗器進行使用，采用分層振搗密實施工方式，這時使用振動梁壓實平整。對于振動梁地面進行分析，需要為其設(shè)置一定的凸棱。這種情況下，需要壓勻鋼纖維和粗集料。這種情況下，對三輥平整機進行使用，將表面整平。最后，采用刮尺刮板將其表面刮平，要求表面不漏出鋼纖維，同時要確保鋼纖維不出現(xiàn)上翹。此外，保障表面10 mm～30 mm深度的鋼纖維處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。同時，科學(xué)選擇鋪筑系數(shù)，這種情況下，選取1.12～1.25之間，這時明確松鋪厚度，并且對試鋪進行確定。針對混合料而言，對其進行壓實就位，確保其比頂面高出5 mm～20 mm，對于整平作業(yè)單元長度而言，一般將其控制在20 m～30 m之間，而整平施工之前，要后退靜滾2遍～3遍，而表面砂漿的厚度則為(4±1)mm，實施鎮(zhèn)壓和平整施工，所花費的時間不能超過15 min。

2.6 切縫養(yǎng)生

對于纖維混凝土而言，需要在土板上設(shè)置多種接縫。膨脹縫為1道/240 m，對傳力桿和鋼筋支架進行設(shè)置，確保膨脹縫和中線之間是垂直關(guān)系，確?？p中不能存在連漿現(xiàn)象，并且在縫隙的內(nèi)側(cè)及時敷設(shè)上相應(yīng)的填縫材料。對于縮縫而言，1道/5 m，其中深度板的厚度則是1/4～1/5，并且在6 cm以上，設(shè)置縫寬為4 mm～6 mm。對其進行切縫過程中，其時間需要按照氣溫進行確定，鋼纖維不刮壞邊沿，在縱縫上設(shè)置相應(yīng)拉桿。

2.7 對拌合料進行檢測

進行拌合料的檢測，查看其和易性，可以直接反映拌合料的施工質(zhì)量，并且對質(zhì)量好壞進行科學(xué)控制。在拌合機的出料口位置，對拌合料和易性進行檢查，這一內(nèi)容是鋼纖維混凝土施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，如果拌合料坍落度以及粘聚性等出現(xiàn)較大波動，需要對其原因進行及時分析，結(jié)合分析結(jié)果對其進行解決。

3 結(jié)語

鋼纖維混凝土屬于一種相對柔和的復(fù)合材料，其具備較強的抵抗動載沖擊能力，同時具有極高的耐疲勞能力，能夠使結(jié)構(gòu)層抗彎拉能力得到明顯提高，這種材料和橋面和道路結(jié)構(gòu)相對吻合。此外，鋼纖維混凝土路面和普通混凝土路面相比，其造價較高，但板后較薄，能夠延長路面使用壽命。因此，對鋼纖維混凝土進行使用，雖然提高施工成本，但是從長遠角度看，還是存在一定優(yōu)勢。

[1] 申俊敏,張 翛,劉 海.隧道水泥混凝土路面合理結(jié)構(gòu)分析[J].山西交通科技,2011(5):12-15.

[2] 付 智,李 紅.纖維混凝土路面與橋面施工技術(shù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F30-2012)解讀[J].混凝土世界,2012(11):20-31.

[3] 呂文江,袁卓亞,劉開平,等.水鎂石纖維混凝土在高速公路隧道路面中的應(yīng)用試驗研究[J].公路,2012(12):179-182.

[4] 秦 勃,楊 騫.路面結(jié)構(gòu)時變溫度場的解析解[J].低溫建筑技術(shù)，2014(4)：5-7.

[5] 徐永祥.永久性路面結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用淺析[J].黑龍江交通科技，2014(3)：6-7.

Application analysis of steel fiber concrete in highway tunnel pavement

Gao Jie

(ShanxiJinzhongHighwayBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The thesis briefly describes steel fiber and other material quality demands in highway tunnel pavement construction. Starting from aspects of water preventing, drainage, concrete mixing, transportation and maintenance, it explores the application technologies of steel fiber concrete in highway tunnel pavement engineering, so as to improve the pavement using performance.

pavement, steel fiber concrete, water preventing measures, mixture

1009-6825(2017)07-0141-03

2016-12-10

高 杰(1981- )，男，助理工程師

U416.2

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