鋼纖維混凝土在公路路面施工中的應(yīng)用

荊杰 李搖搖

摘 要： 相比素混凝土，纖維混凝土整體性能更具優(yōu)勢(shì)。纖維的摻入可以提高混凝上的基本力學(xué)性能和抗沖擊抗疲勞性能，特別是剛性纖維對(duì)混凝土力學(xué)性能的提高效果明顯。將鋼纖維混凝土合理用于公路路面施工，可有效提升路面使用性能。為此，本文在充分掌握鋼纖維混凝土特點(diǎn)的同時(shí)，結(jié)合具體案例，對(duì)公路路面鋼纖維混凝土施工工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞： 工程概況；路面施工；鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑材料，是在普通混凝土中摻入適量的鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復(fù)合材料，除抗壓強(qiáng)度外，它的各項(xiàng)物理力學(xué)性能都比普通混凝土有顯著的改善和提高，使原屬于脆性材料的混凝土變?yōu)榫哂幸欢ㄋ苄孕再|(zhì)的復(fù)合材料，其主要工作機(jī)理是利用均勻分散的短鋼纖維來(lái)改善普通混凝土的脆性。在受力過(guò)程中，短鋼纖維發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度高，而混凝土發(fā)揮其抗壓強(qiáng)度高的各自優(yōu)勢(shì)，從而使其具有優(yōu)良的抗裂、抗彎、耐疲勞、耐磨耗、韌性高等力學(xué)性能，在公路路面應(yīng)用上有著廣闊的前景。

一、鋼纖維混凝土的特點(diǎn)

1、力學(xué)強(qiáng)度

根據(jù)各國(guó)鋼纖維混凝土資料分析，鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度不顯著，統(tǒng)計(jì)資料表明，鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度僅提高了10%左右，但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在，增大了混凝土的壓縮變形，提高了破壞時(shí)的韌性；試驗(yàn)表明，鋼纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

2、鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能

韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質(zhì)?？沽研允侵镐摾w維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質(zhì)?；炷林袚饺脘摾w維后，可減少收縮和變型，并且荷載作用時(shí)，隨著荷載繼續(xù)增加，超過(guò)混凝土所能承受的壓力時(shí)，應(yīng)力通過(guò)混凝土與鋼纖維的粘結(jié)力傳遞給鋼纖維，混凝土受到鋼纖維的約束作用，限制了新裂縫的發(fā)生，推遲了裂縫的擴(kuò)展，因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。

3、鋼纖維混凝土的抗沖擊性能

在動(dòng)荷載作用下，鋼纖維混凝土在裂縫開展時(shí)，首先是鋼纖維克服混凝土的粘結(jié)力被拔出，或是鋼纖維達(dá)到屈服強(qiáng)度而被拉斷，這都需要消耗大量的能量，所以鋼纖維混凝土具有較高的抗沖擊性能。

4、鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性

混凝土中摻入鋼纖維后，其耐磨性能得到了很大提高。國(guó)內(nèi)采用了標(biāo)號(hào)為C35 和CF35的普通混凝土和鋼纖維混凝土5cm×5cm×5cm的試件在國(guó)產(chǎn)耐磨機(jī)上做等條件磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明，鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍融性等均較普通混凝土好。

二、工程概況

某公路工程屬于二級(jí)改建公路，8m為其路面寬度，為混合交通，使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載交通量可換算為400n/d，預(yù)計(jì)6%為年平均增長(zhǎng)率，20年為設(shè)計(jì)使用年限，根據(jù)中等交通等級(jí)進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。路面結(jié)構(gòu)為上基層（15cm水泥穩(wěn)定砂礫，E=400mpa）+下基層（20cm石灰土，E=400mpa）+土基（E=25mpa）。根據(jù)工程實(shí)際情況，素混凝土與層布式鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度分別為4.5mpa、6.8mpa；彈性模量相同，為28x103mpa。

三、公路路面鋼纖維混凝土施工工藝

1、原材料準(zhǔn)備

水泥：選取425#普通硅酸鹽水泥用于施工，施工前應(yīng)對(duì)其抗折、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，其中3天抗折強(qiáng)度為4.5mpa、抗壓強(qiáng)度為22mpa；28天抗折強(qiáng)度為7.2mpa、抗壓強(qiáng)度為46mpa。

細(xì)集料：選用碎石軋制的石屑作為本工程細(xì)集料，3.1為其細(xì)度模數(shù)，14.2%為其壓碎值。

粗集料：以0—40mm粒徑的級(jí)配碎石用于施工。

鋼纖維：根據(jù)工程實(shí)際情況，選取58長(zhǎng)徑比的剪切型波紋鋼纖維用于施工。

2、試驗(yàn)段施工

為確保施工質(zhì)量，需在本段公路合理選擇試驗(yàn)段，本文以1604k—1607k段為例分析，其長(zhǎng)度為3km，因本試驗(yàn)段位于三級(jí)公路，屬于瀝青表面，7cm為其面層寬度，3到4.5cm為其厚度。目前，針對(duì)本擴(kuò)建工程，需將三級(jí)公路改造為二級(jí)公路，同時(shí)加寬公路。12m為路基寬度；9m為路面寬度；上基層選取水穩(wěn)砂礫，厚度為16cm；下基層選取碎石灰土，厚度為15cm；路面選取布式鋼纖維混凝土，厚度為16cm。

3、摻加及撒布鋼纖維

在現(xiàn)場(chǎng)添加鋼纖維，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)每次投放量進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量，應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)摻量進(jìn)行有效控制。確保選用的混凝土標(biāo)號(hào)與塌落度與施工要求相符合，在鋼纖維投放過(guò)程中，應(yīng)指派專人選用罐車進(jìn)行運(yùn)輸，每車鋼纖維添加量為12籍。攪拌機(jī)在鋼纖維摻加過(guò)程中處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，一般選用鋼纖維分散機(jī)與手工的方式進(jìn)行鋼纖維的摻加，將摻加速度控制在40kg/min。摻加完成后對(duì)攪拌罐進(jìn)行3到5分鐘全速轉(zhuǎn)動(dòng)。隨后選取專用鐵篩，根據(jù)施工規(guī)定進(jìn)行撒布，要求具有均勻性，不得出現(xiàn)團(tuán)狀現(xiàn)象。要求先準(zhǔn)確計(jì)算出鋼纖維撒布用量、面積等，隨后指派專人進(jìn)行撒布施工。

4、振搗及整平施工

在澆筑混凝土?xí)r，必須振搗鋼纖維混凝土，以此提高混凝土的密實(shí)度，并確?；炷僚c鋼纖維之間的密合度。在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼纖維混凝土表面提漿作業(yè)，選用的工具一般為振動(dòng)棒與振動(dòng)梁。同時(shí)選用漿頭在混凝土初凝前將露出的鋼纖維進(jìn)行覆蓋。在振搗過(guò)程中應(yīng)對(duì)振搗時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，并確保移動(dòng)距離與插入深度符合施工要求，避免漏振與過(guò)振等情況的產(chǎn)生。

攤鋪第一層石屑混凝土?xí)r，需對(duì)混凝土松鋪厚度加以嚴(yán)格控制，一般情況下，可控制在施工設(shè)計(jì)要求松鋪厚度值以下，隨后做好整平作業(yè)。避免部分位置上層鋼纖維在試模高度以上。同時(shí)，振動(dòng)梁平作業(yè)時(shí)，需翹起上層鋼纖維，避免混凝土撒布過(guò)程中對(duì)鋼纖維造成損害。選取人工方式進(jìn)行第二層石屑混凝土撒布施工，應(yīng)確保厚度均勻，1cm左右即可。完成上下層布式鋼纖維混凝土施工后，即可改善混凝土路面抗裂性能，并有效增加路面縮縫間距。

5、抹光及養(yǎng)護(hù)施工

整平、振實(shí)混凝土后，應(yīng)停止施工4小時(shí)，也可以根據(jù)具體的天氣情況、塌落度進(jìn)行時(shí)間的確定，為確定混凝土是否處于初凝狀態(tài)，可選用腳踩上面，出現(xiàn)5毫米腳印下沉為標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土表面選用抹光機(jī)進(jìn)行一到兩遍粗抹，隨后進(jìn)行提漿、搓毛及壓實(shí)作業(yè)。一次抹光作業(yè)完成后，下次抹光作業(yè)應(yīng)在混凝土表面水分蒸發(fā)后進(jìn)行，同時(shí)選用人工的方式對(duì)部分凹陷與不平整位置進(jìn)行補(bǔ)漿與抹平，隨后選用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面抹平作業(yè)。確保抹平與壓實(shí)整個(gè)面層后，應(yīng)復(fù)核其平整度，檢查工作應(yīng)在機(jī)械抹光后利用靠尺完成，進(jìn)而對(duì)面層平整度進(jìn)行良好控制。在鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)中，主要選用的材料為薄膜、草包等，確保其表面具備14天的濕潤(rùn)程度，并將其養(yǎng)護(hù)周期控制在28天。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，隨著公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鋼纖維混凝土已成為路面施工不可或缺的重要材料，僅需將鋼纖維摻加到普通混凝土即可，該材料力學(xué)性能良好，能夠?qū)炷亮芽p問(wèn)題進(jìn)行有效防治，因此在公路路面工程施工中得到了廣泛應(yīng)用及推廣。

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