鋼纖維混凝土材料在舊混凝土路面修補工程中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
【摘要】介紹了鋼纖維混凝土材料在舊混凝土路面修補的情況，并在分析配比試驗強度的基礎(chǔ)上，通過某工程實例，證實鋼纖維混凝土實際應(yīng)用于舊混凝土路面修補工程的可行性。鋼纖維混凝土是一種性能優(yōu)良的新型復合材料。與普通混凝土相比，其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性等性能都有顯著提高，它不僅可使面層減薄，縮縫間距加大，改善路面的使用性能，延長路面使用壽命，而且還可節(jié)省工程造價，縮短施工工期。
【關(guān)鍵詞】鋼纖維混凝土；普通混凝土；舊混凝土路面；修補工程；應(yīng)用
隨著國民經(jīng)濟建設(shè)和公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，城市道路和國道干線公路上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度越來越快，致使路面的損壞也日趨嚴重起來。特別是對損壞的水泥混凝土路面而言，它不僅翻修投資大，且施工周期較長，嚴重影響交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復路面雖有強度高，板塊性好，有一定的抗磨性及承受氣象作用的耐久性好等特點，但它的最大缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差，路面板塊容易受彎折而產(chǎn)生斷裂，所以就要求路面面板應(yīng)有足夠的抗彎、抗拉強度和厚度。用鋼纖維混凝土修筑路面，就是意將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中（與混凝土一起攪拌），并通過分散的鋼纖維，減小因荷載在基體混凝土引起的細裂縫端部的應(yīng)力集中，從而控制混凝土裂縫的擴展，提高整個復合材料的抗裂性。同時由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結(jié)力，因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面，使鋼纖維混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用，顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強度和斷裂延伸率。特別是提高了混凝土的韌性和抗沖擊性。實踐證明，采用鋼纖維混凝土這一新型高強復合材料對路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節(jié)省工程造價等具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益；為提高道路補強與改造提供了良好的途徑。
1 基本要求 1.1 鋼纖維混凝土材料
鋼纖維混凝土就是在一般普通混凝土中摻配一定數(shù)量的短而細的鋼纖維所組成的一種新型高強復合材料。由于鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的產(chǎn)生，不但具有普通混凝土的優(yōu)良性能，而且具有良好的抗折、抗沖擊、抗疲勞以及收縮率小、韌性好、耐磨耗能力強等特性。可使路面厚度減薄50％以上，縮縫間距可增至15m～30m，不用設(shè)脹縫和縱縫。鋼纖維混凝土用鋼纖維類型有圓直型、熔抽型和剪切型鋼纖維。其長度分為各種不同規(guī)格，最佳長徑比為40～70，截面直徑在0．4mm～0．7mm范圍內(nèi)，抗拉強度不低于380MPa。在施工時鋼纖維在混凝土中的摻入量為1．0％～2．0％（體積比），但最大摻量不宜超過2．0％。水泥采用425＃～525＃普通硅酸鹽水泥，以保證混合料具有較高的強度和耐磨性能。鋼纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑為鋼纖維長度的2?3。不宜大于20mm。細集料采用中粗砂，平均粒徑0．35mm～0．45mm，松裝密度1．37g/cm3。砂率采用45％～50％。
1.2 鋼纖維混凝土配合比
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應(yīng)使路面厚度減薄，其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強度，以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計對強度等級的要求即抗壓強度與抗折強度，以及施工的和易性。鋼纖維混凝土配合比設(shè)計基本按以下步驟進行。
（1）根據(jù)強度設(shè)計值以及施工配制強度提高系數(shù)，確定試配抗壓強度與抗折強度；鋼纖維混凝土抗折強度設(shè)計值的確定：
fftm＝ftm（1＋atmPfLf/df）
式中 fftm———鋼纖維混凝土抗折強度設(shè)計值；
ftm———與鋼纖維混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折強度設(shè)計值；
atm———鋼纖維對抗折強度的影響系數(shù)（試驗確定）；
Pf———鋼纖維體積率，％；
Lf/df———鋼纖維長徑比，當ftm＜6．0N/mm2時，可按表1采用。
（2）根據(jù)試配抗壓強度計算水灰比；
（3）根據(jù)試配抗壓強度，確定鋼纖維體積率，一般澆筑成型的結(jié)構(gòu)范圍在0．5％～2．0％之間；
（4）按照施工要求的稠度確定單位體積用水量；
（5）確定砂率，見表3；
（6）計算混合材料用量，確定試配配合比；
（7）按照試配配合比進行拌合物性能試驗，調(diào)整單位體積用水量和砂率，確定強度試驗用基準配合比；
（8）根據(jù)強度試驗結(jié)果調(diào)整水灰比和鋼纖維體積率，確定施工配合比。
試驗結(jié)果表明，在經(jīng)驗和計算的基礎(chǔ)上確定水泥用量、砂率及水灰比，并根據(jù)不同配比時的鋼纖維混凝土強度進行試驗，當水泥用量在380kg?m3～400kg?m3時強度較高，但此時砂率較小，砂石中有分離現(xiàn)象。因此將砂率調(diào)到0．48，如此強度雖有降低，但其余性能卻可得到改善。為此，調(diào)整最佳配比即水泥∶黃砂∶碎石∶水＝1∶2．16∶2．34∶0．48。
1.3 鋼纖維混凝土拌和
為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結(jié)團，在施工時每拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80％。采用滾動式攪拌機拌和，在攪拌混凝土過程中必須保證鋼纖維均勻分布。為保證混凝土混合料的攪拌質(zhì)量，采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時間為：粗集料→鋼纖維（干拌1min）→細集料→水泥（干拌1min），其中鋼纖維在拌和時分三次加入拌和機中，邊拌邊加入鋼纖維，再倒入黃砂、水泥，待全部料投入后重拌2min～3min，最后加足水濕拌1min。總攪拌時間不超過6min，超攪拌會引起濕纖維結(jié)團。按此程序拌出的混合料均勻。尚若在拌和中，先加水泥和粗、細集料，后加鋼纖維則容易結(jié)成團。而且纖維團越滾越緊，難以分開，一旦發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團，就必須剔除掉，以防止因此而影響混凝土的質(zhì)量。
1.4 鋼纖維混凝土澆搗
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環(huán)節(jié)，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實。板角采用插入式振動器振搗，然后用夯梁板來回整平。在混凝土面層抹平過程中，因鋼纖維直徑較粗而易冒出路面，影響到行車安全，故在施工時需注意清除。
