硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土在橋面鋪裝維修中的應(yīng)用

劉宏

摘 要：本文在分析了硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土的材料性能特點(diǎn)，通過(guò)在橋梁加固工程中的實(shí)際應(yīng)用，分析了鋼釬維砼的優(yōu)點(diǎn)和在橋面鋪裝施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)，以及砼的各項(xiàng)施工性能等，為更好的推廣打好基礎(chǔ)。并結(jié)合具體橋面鋪裝維修工程實(shí)例，分析了鋼纖維混凝土在公路橋涵維修中的應(yīng)用，為進(jìn)一步研究此技術(shù)在橋涵維修方面奠定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土；橋面鋪裝維修；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0089-01

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)與公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)道干線公路超載車(chē)輛越來(lái)越多，行駛速度也越來(lái)越快，在超載車(chē)輛的長(zhǎng)期作用下，我段管養(yǎng)G312線K2316+200處的龍溝橋等四座橋橋面鋪裝破損較為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)我段對(duì)此病害進(jìn)行分析，橋面鋪裝層出現(xiàn)破損，主要原因是原橋面鋼筋砼鋪裝層出現(xiàn)小面積松散，在車(chē)輛的碾壓下，松散部位加劇破壞，造成空心板板頂出現(xiàn)了空洞，致使瀝青鋪裝層出現(xiàn)了破損。在這種情況下，我段采用了硫鋁酸鹽鋼釬維砼重新做了橋面鋪裝，完全滿足行車(chē)安全要求。

1 硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土材料性能及組成

1.1 硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土配合比

橋面維修混凝土標(biāo)號(hào)為C40。鋼纖維摻量：每方混凝土中摻入50公斤，硫鋁酸鹽水泥用量：每方混凝土加入硫鋁酸鹽水泥400公斤。在橋面鋪裝中設(shè)計(jì)配合比為：水泥：砂：石子：水1：1.88：2.83：0.4，外加劑主要是減水劑和緩凝劑，外加劑摻量為水泥用量的3%。

1.2 鋼纖維混凝土的性能

鋼纖維能夠阻止混凝土裂縫的發(fā)展及延伸，提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，大大改善了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼纖維混凝土中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻止宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展，因此對(duì)于其抗拉強(qiáng)度和主要由主拉應(yīng)力控制的抗剪、抗彎、抗扭強(qiáng)度等有明顯的改善作用。

1.3 硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土的組成材料

硫鋁酸鹽鋼纖維混凝土是由短鋼纖維、硫鋁酸鹽水泥、砂、石和水以及必要的外加劑按一定的比例配制經(jīng)凝結(jié)硬化后形成的復(fù)合材料。鋼纖維混凝土中的砂和石起骨架作用。鋼纖維均勻地分散于骨料周?chē)饕鹪鰪?qiáng)、增韌、限裂和阻裂作用。

（1）鋼纖維。為增強(qiáng)砂漿或混凝土而加入的、長(zhǎng)度和直徑在一定范圍內(nèi)的細(xì)鋼絲。常用截面為圓形的長(zhǎng)直鋼纖維，其長(zhǎng)度為10～60毫米，直徑為0.2～0.6毫米，長(zhǎng)徑比為30～100。鋼纖維長(zhǎng)度太短起不到增強(qiáng)作用，太長(zhǎng)則施工較困難，影響拌合物的質(zhì)量，直徑過(guò)細(xì)易在拌合過(guò)程中被彎折，過(guò)粗則在同體積率時(shí)，其增強(qiáng)效果較差。混凝土中摻加適量的鋼纖維，可提高其抗拉、抗彎強(qiáng)度，并大幅度地提高其韌性和抗沖擊強(qiáng)度。

（2）硫鋁酸鹽水泥在鋼纖維混凝土中是一種膠結(jié)材料，具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、凝結(jié)時(shí)間短、微膨脹、干縮率低、抗凍融、抗?jié)B、低堿、耐腐蝕等一系列優(yōu)異性能。因此，硫鋁酸鹽水泥是鋼纖維混凝土的重要組成材料。本項(xiàng)目采用的水泥是甘肅景泰景順?biāo)鄰S生產(chǎn)的快硬硫鋁酸鹽水泥。

（3）砂又稱細(xì)骨料，用于填充碎石等粗骨料的空隙并同時(shí)組成鋼纖維混凝土的骨架。

（4）石料。鋼纖維混凝土所用的石料，通常選用碎石。因碎石的顆粒表面較粗糙，富有棱角，能產(chǎn)生良好的機(jī)械嵌鎖作用，與水泥漿有較強(qiáng)的粘結(jié)力。鋼纖維混凝土所用的骨料粒徑，最大粒徑不宜大于20mm。骨料的級(jí)配應(yīng)符合要求，否則會(huì)影響鋼纖維混凝土拌合料的流動(dòng)性和水泥的用量。

（5）水。凡能飲用的水和潔凈的天然水均可用于鋼纖維混凝土的配制。

（6）外加劑。在混凝土中加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，減少混凝土用水量，節(jié)約水泥，降低成本，加快施工進(jìn)度。在本項(xiàng)目上使用的外加劑主要是減水劑和緩凝劑。減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外加劑。緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)硬化時(shí)間，便于施工。緩凝劑會(huì)對(duì)混凝土1～3d早期強(qiáng)度有所降低，但對(duì)后期強(qiáng)度的正常發(fā)展并無(wú)影響。本項(xiàng)目使用的緩凝劑為硼砂（十六合四硼酸），采用硫鋁酸鹽水泥，給施工帶來(lái)的最大困難就是初凝時(shí)間過(guò)短，混合料拌合后不到半小時(shí)就開(kāi)始凝結(jié)，無(wú)法保證施工。在施工過(guò)程中我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)所做試驗(yàn)時(shí)，不加入緩凝劑，25分鐘就開(kāi)始初凝，沒(méi)有時(shí)間完成砼澆筑的其它工序，只有加入緩凝劑才能保證施工順利進(jìn)行。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)我們確定緩凝劑的最佳摻量是水泥用量的1%～1.5%之間。

2 硫鋁酸鹽鋼釬維砼橋面鋪裝主要施工工藝

2.1 施工順序

準(zhǔn)備工作→鋼筋幫扎→混凝土攪拌→砼運(yùn)輸→橋面鋪裝砼攤鋪→砼振搗→振動(dòng)梁振平砼→砼養(yǎng)生。

2.2 橋面處理

施工時(shí)首先要求清除橋面所有雜物，用清水清洗橋面，確保橋面干凈無(wú)雜物。

2.3 硫鋁酸鹽鋼纖維砼的拌和

硫鋁酸鹽鋼纖維砼在施工中采用強(qiáng)制式拌和機(jī)進(jìn)行拌和，鋼纖維在砼攪拌過(guò)程中添加。每投料一次的量應(yīng)用計(jì)量器嚴(yán)格計(jì)量，摻量應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求摻入。在本項(xiàng)目中鋼釬維的設(shè)設(shè)計(jì)摻量為每m3砼50千克。在鋼釬維砼施工時(shí)要注意保證所使用的混凝土標(biāo)號(hào)及塌落度符合相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)；按設(shè)計(jì)要求將鋼纖維摻入混凝土；在摻加鋼纖維時(shí)，保證攪拌機(jī)一直旋轉(zhuǎn)；摻加后全速旋轉(zhuǎn)攪拌罐（3到5分鐘）。

2.4 硫鋁酸鹽鋼釬維鋼纖維混凝土的鋪設(shè)和振搗，抹平

澆筑鋼纖維混凝土?xí)r采用傳統(tǒng)方法。在混凝土澆筑過(guò)程中，要對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行振搗，以保證混凝土密實(shí)，并且增強(qiáng)混凝土和鋼纖維之間的錨固。鋼纖維混凝土表面提漿（采用振動(dòng)棒或振動(dòng)梁）需及時(shí)進(jìn)行，應(yīng)在混凝土初凝前用漿覆蓋掉露頭的鋼纖維。

2.5 養(yǎng)護(hù)

硫鋁酸鹽鋼釬維砼養(yǎng)護(hù)，采用養(yǎng)生布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，因砼終凝時(shí)間較短，在氣溫較高時(shí)，砼澆筑4小時(shí)后就要開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)生，對(duì)鋪裝層砼灑水濕潤(rùn)后就開(kāi)始覆蓋養(yǎng)生布，保持表面濕潤(rùn)3天，就可以進(jìn)行下道工序施工了。

3 施工體會(huì)

通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，使我們對(duì)硫鋁酸鹽鋼釬維砼的施工有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)硫鋁酸鹽水泥，鋼釬維等新材料的性能有了一個(gè)全面的掌握，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋼釬維砼的優(yōu)越性主要表面在以下幾方面：

（1）鋼纖維的摻入對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響較小，提高幅度大約在15%左右，但對(duì)于抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度均產(chǎn)生明顯的增強(qiáng)效果，在一定的摻入量范圍內(nèi)，隨著鋼纖維摻入量的提高，其增強(qiáng)效果近似線性增加。

（2）鋼纖維混凝土的疲勞強(qiáng)度比普通混凝土有顯著提高，這是由于鋼纖維能約束在重復(fù)載荷作用下裂縫與微細(xì)裂紋的發(fā)展。這種特點(diǎn)，尤其適用于路橋工程。

（3）鋼纖維混凝土的耐磨性能比普通混凝土有一定的提高，當(dāng)鋼纖維摻入量為1.5%時(shí)，耐磨性能提高34%。耐久性是多數(shù)建筑材料與結(jié)構(gòu)工程的基本性能。當(dāng)材料暴露于凍融環(huán)境時(shí)，其耐久性就更為重要。實(shí)驗(yàn)表明，鋼纖維混凝土的耐久性比普通混凝土要高出許多。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)硫鋁酸鹽鋼釬維砼在橋梁加固維修工程中的應(yīng)用，總結(jié)了鋼釬維砼的特點(diǎn)以及施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)，分析了鋼纖維混凝土在公路橋涵維修應(yīng)用中的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，為進(jìn)一步研究此技術(shù)在橋涵維修方面奠定了理論基礎(chǔ)。

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