層布式鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)研究

朱昌奎 李金會(huì)

摘 ?要：近年來，我國(guó)公路建設(shè)一直處于高速發(fā)展階段，公路建設(shè)規(guī)模越來越大。瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路路面類型之一，因其路面平整少塵、不透水、經(jīng)久耐用，在公路施工中得到了廣泛應(yīng)用。在行車荷載及自然因素的反復(fù)作用下，瀝青路面早期病害愈加嚴(yán)重，其中最為嚴(yán)重的為開裂、車轍問題。為提高路面抗裂能力，該文提出采用層布式鋼纖維混凝土路面，為驗(yàn)證其可行性，先通過室內(nèi)試驗(yàn)分析了層布式鋼纖維混凝土路面的高溫穩(wěn)定性、彎拉強(qiáng)度等路用性能，表明層布式鋼纖維混凝土路面路用性能良好。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，分析了其施工工藝，以期全面提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：層布式鋼纖維混凝土;高溫穩(wěn)定性;施工工藝

中圖分類號(hào)：U416 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)早期修建的大量公路已接近使用年限，在交通量猛增的今天，加劇了路面損壞的速度，嚴(yán)重影響了路面使用性能，大大降低了路面使用壽命。瀝青路面一旦損壞，維修及改造施工周期長(zhǎng)，工程量大，這對(duì)我國(guó)瀝青路面養(yǎng)護(hù)影響較大。開裂、車轍是瀝青路面早期病害的主要形式，一定程度上，SMA的應(yīng)用，可提高路面抗裂及抗車轍能力。然而，相比普通瀝青，SMA瀝青用量相比較高，特別是纖維等材料的摻加，將大大增加SMA材料的成本?；诮?jīng)濟(jì)性原則，在保證材料路用性能符合施工規(guī)定的基礎(chǔ)上，急需一種材料來代替SMA，這對(duì)瀝青路面抗裂性能研究具有重要意義。隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，越來越多的新材料被廣泛用于公路施工。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鋼纖維瀝青混凝土的應(yīng)用，不僅能夠增強(qiáng)瀝青混凝土抗裂性能，還能改善瀝青混合料的高溫抗車轍能力，為了將鋼纖維瀝青混凝土的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，該文以層布式鋼纖維混凝土路面為例展開了敘述，以期全面提高路面工程使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命。

1 層布式鋼纖維的路用性能分析

鋼纖維混凝土屬于一種復(fù)合材料，是指將具有一定尺寸、外形的鋼纖維摻加到普通水泥混凝土的一種材料，鋼纖維的摻加可增強(qiáng)水泥混凝土的力學(xué)性能。層布式鋼纖維混凝土是在普通鋼纖維混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展的，相較普通鋼纖維混凝土，這種材料更具優(yōu)勢(shì)，尤其是在抗裂、抗車轍等方面。為此，該文對(duì)層布式鋼纖維的高溫車轍穩(wěn)定性及彎拉強(qiáng)度性能進(jìn)行分析，具體如下。

1.1 高溫車轍穩(wěn)定度

該文選擇全自動(dòng)車轍試驗(yàn)儀進(jìn)行高溫車轍穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象為層布式鋼纖維瀝青混凝土、普通瀝青混合料，通過動(dòng)穩(wěn)定度來分析兩者抗車轍能力的強(qiáng)弱及不同之處。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

由此可見，3種材料間的動(dòng)穩(wěn)定度平均值均在6 600次·mm-1以上，與普通瀝青材料相比，無論是層布式鋼纖維AC-10，還是SMA-10材料，動(dòng)穩(wěn)定度均在其上。根據(jù)表1所示，AC-10動(dòng)穩(wěn)定度平均值為6 662次·mm-1，層布式鋼纖維AC-10為7 350次·mm-1，相比AC-10提高了10.3%;SMA-10動(dòng)穩(wěn)定度平均值為7 525次·mm-1，相比AC-10提高了13.0%。雖然說，相比SMA-10，層布式鋼纖維AC-10還存在一定差距，但已滿足抗裂性能需求，整體來講，層布式鋼纖維AC-10可提高路面抗車轍性能。

1.2 彎拉強(qiáng)度

為充分掌握層布式鋼纖維瀝青混合料彎曲破壞力學(xué)性能，該文通過小梁彎曲試驗(yàn)，對(duì)層布式鋼纖維瀝青混凝土試件與普通瀝青混凝土試件進(jìn)行了對(duì)比分析，通過彎拉強(qiáng)度、梁底最大彎拉應(yīng)變等指標(biāo)變化對(duì)層布式鋼纖維能否提高路面使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)共3組試件，每組試件共5個(gè)。第一組：無鋼纖維AC-10瀝青混合料試件設(shè)置;第二組：無SMA-10瀝青混合料試件;第三組：鋼纖維鋪設(shè)于試件底部、層間。按不同纖維摻量進(jìn)行分析，分別為每平方米1.0 kg、1.4 kg、1.8 kg。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

通過試驗(yàn)結(jié)果表明，3 種材料中，AC-10試件小梁的彎拉強(qiáng)度最低，在2.64 MPa，其他2種均在3.0 MPa以上，相比AC-10試件，層布式鋼纖維AC-10的小梁彎拉強(qiáng)度因摻量不同，則平均值不同，取最大值3.42 MPa分析，提高了29.5%;SMA-10的小梁彎拉強(qiáng)度為3.26 MPa，提高了23.5%。因此，通過分析對(duì)比，層布式鋼纖維AC-10與SMA-10試件均在AC-10試件以上，但層布式鋼纖維AC-10的彎拉強(qiáng)度更高。此外，層布式鋼纖維AC-10的纖維摻量不同，則彎拉強(qiáng)度也不盡相同，纖維摻量為1.0 kg·m-2時(shí)，則彎拉強(qiáng)度平均值為3.01 MPa;為1.4 kg·m-2時(shí)，則彎拉強(qiáng)度平均值為3.31 MPa;為1.8 kg·m-2時(shí)，則彎拉強(qiáng)度平均值為3.42 MPa。隨著纖維摻量的增加，層布式鋼纖維AC-10彎拉強(qiáng)度隨之增長(zhǎng)，說明其強(qiáng)度更大，可有效提高瀝青混凝土的抗裂性能。

2 工程概況

該公路工程為雙向6車道，通車多年后，該路段出現(xiàn)了不同程度的病害問題，主要包括裂縫、車轍等，這些病害的長(zhǎng)期存在，將嚴(yán)重影響路面行車的舒適性及安全。為此，必須做好路面維修養(yǎng)護(hù)工作?；诮?jīng)濟(jì)性原則，該文決定選擇鋼纖維混凝土進(jìn)行施工，作為一種新型筑路材料，鋼纖維混凝土具有優(yōu)良的性能，如抗折強(qiáng)度、抗磨性、抗沖擊性。據(jù)相關(guān)研究表明，相比普通混凝土路面，鋼纖維混凝土厚度更小，為其50%左右，此外，強(qiáng)度更高，可提升30%以上。層布式鋼纖維混凝土是在普通鋼纖維混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展，這種材料的應(yīng)用更具優(yōu)勢(shì)。

3 層布式鋼纖維混凝土路面施工工藝

3.1 施工流程

相比普通混凝土路面施工，層布式鋼纖維混凝土路面施工流程具有相似性，是在其施工工藝基礎(chǔ)上發(fā)展而言，要求增加上下層鋼纖維撒布施工工序即可，具體流程如下。

清理基層—下層鋼纖維混凝土材料撒布—攤鋪第一層混凝土—整平、振搗施工—上層鋼纖維混凝土材料撒布—第二層混凝土攤鋪—振搗、整平、碾壓—抹平、收漿及壓紋—切縫、養(yǎng)護(hù)、開放交通。

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 撒布鋼纖維混凝土材料

選擇專用設(shè)備，根據(jù)確定的纖維撒布面積用量要求，將鋼纖維混凝土均勻地撒布到施工作業(yè)面，嚴(yán)禁集中堆積、成團(tuán)。隨后由專人撒布施工。在下層鋼纖維混凝土材料撒布時(shí)，結(jié)合施工進(jìn)度需求，可一段一段進(jìn)行施工，在整個(gè)施工中，嚴(yán)禁車輛行駛，破壞施工效果。

3.2.2 整平、振搗施工

在攤鋪第一層混凝土材料時(shí)，與施工要求的松鋪厚度相比，混凝土松鋪厚度要略低一些，避免出現(xiàn)局部上層鋼纖維高度過高，影響路面整體平整性。在振搗施工中，要求振搗力度、深度適中，不得過度或不足。同時(shí)，振搗施工需在上層鋼纖維撒布前完成。待完成上下層鋼纖維施工之后，可改善混凝土路面。

4 層布式鋼纖維混凝土路面性能分析

施工結(jié)束后，為保證層布式鋼纖維混凝土路面施工質(zhì)量，該文對(duì)工后28 d普通混凝土工程與層布式鋼纖維混凝土路面工程進(jìn)行了對(duì)比分析，路面芯樣抽檢結(jié)果見表3。

工后28 d鉆芯取樣抽檢結(jié)果表明，相比普通混凝土路面，層布式鋼纖維瀝青混凝土路面的劈裂強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均在普通混凝土路面以上，摻加鋼纖維之后，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加，路面抗裂、抗車轍性能改善，具有良好的施工效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來，我國(guó)公路工程建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，隨著交通量及荷載等級(jí)的不斷提高，公路路面呈現(xiàn)了不同程度的病害問題，大量早期修建的公路工程步入了維修養(yǎng)護(hù)階段。為此，研究新型路面養(yǎng)護(hù)材料，對(duì)路面養(yǎng)護(hù)施工具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，該文選擇了層布式鋼纖維材料用于路面施工，通過提高施工技術(shù)水平，可有效延長(zhǎng)路面工程使用壽命。

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