鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)分析

1、鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)分析論文關(guān)鍵詞 : 鋼纖維混凝土 ;路面;加鋪層 ;施工論文摘要 : 本文首先分析鋼纖維混凝土路面優(yōu)點(diǎn)和鋼纖 維混凝土的材料性能 , 并詳細(xì)闡述了其施工技術(shù)和質(zhì)量控制 措施 ,供廣大公路工程技術(shù)人員參考。/、八1 前言鋼纖維混凝土是一種纖維型材料與顆粒型材料混雜的復(fù) 合材料。由于鋼纖維的摻入 , 使脆性的基體成為具有良好韌性 的鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。鋼纖維混凝土路面在動荷載 下, 具有良好的抗沖擊、抗彎、抗拉、耐磨性能 ,疲勞壽命長 并具有良好的阻止和抑制因溫度應(yīng)力引起裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展的 能力。此外 , 鋼纖維混凝土的抗凍性能良好。 這些性質(zhì)與路面的要求基本一致 ,

2、并且可以實現(xiàn)按照使用要求設(shè)計材料的目 的。因而在路面新建、加鋪層、路面修補(bǔ)等工程具有廣泛的 應(yīng)用前景。 但是由于鋼纖維的存在 ,鋼纖維混凝土路面質(zhì)量的 優(yōu)劣不僅取決于混凝土的配合比和鋼釬維的性能, 同時往往取決于施工質(zhì)量。鋼纖維的存在給混凝土路面施工帶來了技 術(shù)難題 , 而施工機(jī)械的選擇及使用對鋼纖維混凝土路面的質(zhì) 量產(chǎn)生較為重要的影響。2 鋼纖維混凝土路面優(yōu)點(diǎn)分析鋼纖維混凝土路面具有如下優(yōu)點(diǎn) :強(qiáng)度和重量的比值增大。這是纖維混凝土具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì) 性的重要指標(biāo) ,也是它具有 , 闊應(yīng)用前景的重要保證?？估瓘?qiáng)度和主要由主拉應(yīng)力控制的抗剪、抗彎強(qiáng)度明顯 提高。變形性能明顯改善。鋼纖維混凝土彈性階段的

3、變形性能 與其他條件相同的素混凝土沒有監(jiān)菩差別 , 受壓彈性模量和 泊松比與素混凝土基本相同。韌性足衡量蠼性變形性能的重 要指標(biāo) , 鋼纖維混凝土的韌性比素混凝土大大提高?？沽押涂蛊谛阅苡休^大改善。由于鋼纖維對混凝土的 阻裂作用 , 鋼纖維混凝土比素混凝土具有更好的軟化后性能和抗疲勞性能。3 鋼纖維和鋼纖維混凝土的性能3.1 鋼纖維基本性能鋼纖維按其制造方式分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切 削鋼纖維和熔抽鋼纖維四種。鋼纖維抗拉強(qiáng)度高 , 但與水泥沙漿的界面粘結(jié)性較差。 對 鋼纖維表面進(jìn)行變形處理 , 制成表面有刻痕的、末端帶鉤的、 波紋形的鋼纖維 , 或者圓截面與扁平截面交替的呈規(guī)律性變 化的

4、鋼纖維可以改善其力學(xué)性能。 當(dāng)用廢鋼絲繩切斷而成時 , 必須進(jìn)行除油污和除銹處理。剪切鋼纖維由剪切冷軋薄板制得，厚012m葉015mm寬0125mm- 019mm抗拉強(qiáng)度為 450MPa- 800MPa,與水泥砂漿的 粘結(jié)性比切斷鋼纖維好。切削鋼纖維由旋轉(zhuǎn)的銑刀切削軟鋼錠或厚鋼板制得, 強(qiáng)度比原材料有較大提高 , 截面呈三角形 , 與水泥混凝土的粘結(jié) 較好。熔抽鋼纖維由熔融的鋼水甩制而成 , 纖維強(qiáng)度因熔鋼成 分與熱處理條件而異 , 表面不規(guī)則且有一層強(qiáng)度很低的氧化 層。氧化層的存在降低了鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。鋼纖 維的彈性模量與抗拉強(qiáng)度都比較高 , 大約為水泥基材的 5倍以 上。同時鋼纖

5、維也可以制成各種變截面形狀 , 以增加與水泥基 材之間的握裹力。3.2 鋼纖維增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度機(jī)理鋼纖維在混凝土中的主要作用 , 在于限制外力作用下基 體中裂縫的擴(kuò)展。在受荷 （ 拉、彎） 初期 , 水泥基料與鋼纖維共 同承受外力 , 而前者是外力的主要承受者 : 當(dāng)基料發(fā)生開裂后 橫跨裂縫的鋼纖維成為外力的主要承受者。若鋼纖維體積摻 量超過某一臨界值 , 整個復(fù)合材料可繼續(xù)承受較高的荷載 , 并 產(chǎn)生較大的變形 , 直到鋼纖維被拉斷或鋼纖維從基料中被撥 出, 以至復(fù)合材料破壞。3.3 鋼纖維混凝土的基本性能鋼纖維混凝土是在普通混凝土中 , 均勻地亂向分布一定 量的鋼纖維 , 經(jīng)硬化而得 , 與

6、普通混凝土相比 , 具有一系列優(yōu) 越的物理力學(xué)性質(zhì) :強(qiáng)度與重量比值增大 ; 較高的抗拉、 抗壓和抗彎的極限強(qiáng) 度。在混凝土中摻入適量鋼纖維 , 其極限抗壓強(qiáng)度可以提高 , 單軸抗拉極強(qiáng)度可提高 40%- 50%,抗彎極限強(qiáng)度可提高 50%- 150%;良好的抗沖擊性能。鋼纖維混凝土在纖維摻量為018%-210%時, 其沖擊韌性指標(biāo)可提高 50 倍- 100 倍, 甚至更高 ; 變 形性能明顯改善。 鋼纖維對混凝土抗壓彈性模量影響不顯著 , 但對抗拉彈性模量提高較多 , 鋼纖維對混凝土長期收縮變形 的影響也較明顯 , 鋼纖維可使混凝土的收縮率降低10%-30%; 抗裂和抗疲勞性能顯著提高 ;

7、優(yōu)越的抗剪性能 ; 良好的阻止和 抑制因溫度應(yīng)力引起裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展的能力 ; 良好的抗凍性 與耐磨性能。3.4 影響鋼纖維混凝土性能的主要因素鋼纖維混凝土性能受鋼纖維類型、鋼纖維摻量、鋼纖維 長徑比、砂率、粗骨料最大粒徑、減水劑、摻和料等因素的 影響。其中鋼纖維類型、鋼纖維摻量和鋼纖維長徑比是影響 鋼纖維混凝土性能的主要因素。當(dāng)鋼纖維混凝土用于路面材 料時 , 由于面層板較薄 , 因而受地下排水狀況的影響較大。 4 鋼纖維混凝土施工鋼纖維混凝土路面質(zhì)量的優(yōu)劣 , 在很大程度上取決于施 工質(zhì)量。因此 , 鋼纖維混凝土路面施工 , 除了滿足普通混凝土 的施工要求外 , 還應(yīng)特別重視鋼纖維給施工帶來

8、的技術(shù)問題。 施工時除了將原有的混凝土補(bǔ)強(qiáng)填平外, 重點(diǎn)注意以下幾個方面的問題。設(shè)置鋼纖維分散裝置。由于鋼纖維一次性直接投入攪拌 機(jī)易出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象 , 為使鋼纖維充分分散 , 在攪拌機(jī)上安裝上 振動式鋼纖維分散機(jī) , 分散機(jī)功率為 1.0kW, 分散能力約為 40kg/min 。由于分散機(jī)安裝在攪拌機(jī)上 , 分散時間較長 , 增加 了攪拌時間 , 生產(chǎn)效率有所降低。攪拌投料順序和攪拌時間。 為防止鋼纖維結(jié)團(tuán) , 采取先干 后濕的工藝。投料程序按砂一鋼纖維一石子一水泥的順序投 于料斗。首先在攪拌機(jī)里干拌12min,再加水濕拌2min左右。總攪拌時間控制在 6min 內(nèi)。攪拌時間過長會形成纖維結(jié)

9、團(tuán), 且每次的攪拌量控制在攪拌機(jī)容量的 1/3 以下。采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。 鋼纖維混凝土攪拌機(jī) , 使用雙錐反轉(zhuǎn) 出料攪拌機(jī)，容量為250L。由于采用1.2%的鋼纖維摻量，且坍 落度較小 , 為不使攪拌機(jī)超負(fù)荷工作 , 適當(dāng)降低攪拌機(jī)的利用 率。運(yùn)輸。鋼纖維混凝土運(yùn)輸采用自卸運(yùn)輸車。由于鋼纖維 混凝土在運(yùn)輸過程中受到振動 , 使鋼纖維下沉 , 坍落度和含氣 量都會有損失 , 影響鋼纖維混凝土的均勻性。因此 , 選擇鋼纖 維混凝土的攪拌場地時盡量縮短運(yùn)輸距離 , 并注意選擇合適 的自卸運(yùn)輸車輛 , 以保證澆筑時的卸料高度不得超過 1.5m, 確 保混凝土卸料過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象。 同時 , 宜注意

10、運(yùn)輸時的溫度 ,避免造成混凝土的施工和易性下降。攤鋪與振搗。 鋼纖維混凝土在澆注時 , 不得有明顯的澆注 接頭 , 每次倒料必須相壓 l5-20cm, 使鋼纖維混凝土保持整體 連續(xù)性。鋼纖維混凝土路面采用攤鋪機(jī)攤鋪 , 輔以人工整平。 因使用插入式振動棒插入鋼纖維混凝土進(jìn)行振搗 , 會使鋼纖 維朝振動著的振動棒聚集 , 產(chǎn)生集束效應(yīng) , 所以為確保鋼纖維 的二維分布 , 使用平板振動器振搗成型。 為保證邊角混凝土密 實, 將振搗棒順路線方向插入 , 使鋼纖維成縱向條狀集束 , 從 而使鋼纖維的排列有利于抵抗板體收縮應(yīng)力、 溫度應(yīng)力 , 有利 于荷載的傳遞。振搗持續(xù)時間以混凝土停止下沉、不再冒氣

11、 泡并泛出泥漿為準(zhǔn) , 同時防止過振。抹面、壓紋。 將外露的鋼纖維壓入混凝土中 , 同時在抹平 的鋼纖維混凝土表面采用滾式壓紋機(jī)沿路線橫斷面方向壓紋 l-2mm。切縫與養(yǎng)護(hù)。當(dāng)鋼纖維混凝土養(yǎng)生強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度約 50%寸,用切割機(jī)切縫，縫深3cm,縮縫設(shè)置為5m/道,與舊縫對 齊。并保持施工縫與脹縫或縮縫設(shè)計位置吻合, 施工縫與路中線垂直 , 不設(shè)置傳力桿。對脹縫、縮縫均采用l0 號石油瀝青填縫。混凝土路面采用灑水養(yǎng)生 , 終凝后用麻袋覆蓋 , 每天灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土呈潮濕狀態(tài)。養(yǎng)生時間在1015d。待混凝土測試強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度再開放交通。結(jié)束語鋼纖維混凝土由于其自身所具有的優(yōu)異性能 , 目前已得 到廣泛應(yīng)用。由于鋼纖維混凝土路面縮縫的間距為10m左右,比普通水泥混凝土路面的大 , 引起錯臺顛簸的橫向縮縫大幅 減少 ,