鋼纖維混凝土在道路面層施工中的應(yīng)用

鋼纖維混凝土在道路面層施工中的應(yīng)用【摘要】鋼纖維混凝土是一種將鋼纖維摻入普通水泥混凝土中的新型復(fù)合材料。普通混凝土路面具有抗沖擊性能力差、易產(chǎn)生裂縫并不斷發(fā)展等缺陷。鋼纖維混凝土是在混凝土中摻入鋼纖維以改善混凝土性能，有效提高了混凝土的耐久性、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度以及抗裂性能等。鑒于此，文章結(jié)合鋼纖維混凝土的基本力學(xué)性能分析，主要針對鋼纖維混凝土在道路面層施工中的應(yīng)用要點進(jìn)行了分析，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】鋼纖維混凝土；道路面層施工；應(yīng)用要點1導(dǎo)言近年來，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平有了很大的提高，汽車作為一種便利的交通工具，開始進(jìn)入普通百姓的生活，也使得公路所要承擔(dān)的交通壓力越來越大，人們對于路面的施工質(zhì)量和使用壽命提出了更加嚴(yán)格的要求。考慮到傳統(tǒng)路面采用的是水泥混凝土或者瀝青混凝土，使用年限相對較短，甚至實際使用壽命可能僅僅達(dá)到設(shè)計壽命的一半，影響了公路行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在這種情況下，鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)得到了普及和應(yīng)用，在提升路面整體性能方面發(fā)揮著積極的作用，得到了公路施工企業(yè)的重視。2鋼纖維混凝土的基本力學(xué)性能2.1抗壓強(qiáng)度在抗壓強(qiáng)度方面，鋼纖維并不能很好的增加混凝土基體的抗壓強(qiáng)度。鋼纖維的加入只是略微提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，提高幅度并不是很大，在10%左右。石料的最大粒徑對鋼纖維的長度在一定程度上起著決定性的作用，石料粒徑過大或者鋼纖維較短會造成鋼纖維在混凝土中分布不均，使鋼纖維在混凝土中局部結(jié)團(tuán)，間接形成薄弱截面，影響了鋼纖維與混凝土基體的粘結(jié)性能，反而使鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度有所下降。2.2耐腐蝕性強(qiáng)混合雜亂分布在鋼纖維混凝土內(nèi)部的鋼纖維只要不讓其與空氣接觸，一般不會發(fā)生銹蝕。實驗表明，鋼纖維在空氣、污水、海水中都不容易被銹蝕。當(dāng)把鋼纖維放在海水和污水中5年后，其表面銹蝕程度小于5mm，在鋼纖維混凝土表面或者是裂縫處的鋼纖維受腐蝕的可能性較大。所以，建筑物會因鋼纖維混凝土的耐腐蝕性而延長使用壽命，從而節(jié)省資源、能源。鋼纖維的耐凍融性、耐熱性和抗氣蝕性都比較好，物理性能也得到了很大的提高。當(dāng)在混凝土中摻入1.5%的鋼纖維時，即使是對其進(jìn)行高達(dá)150次的凍融操作，抗折和抗壓強(qiáng)度也才下降20%。摻有鋼纖維的耐火混凝土的抗熱性也是極佳的，在極度高溫下不會太過膨脹而斷裂。所以，鋼纖維混凝土的耐腐蝕性要比普通混凝土的抗腐蝕性更為優(yōu)越。2.3抗拉強(qiáng)度在抗拉強(qiáng)度方面，鋼纖維的加入對混凝土劈拉強(qiáng)度還是有很明顯的加強(qiáng)的。試驗表明，鋼纖維混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度比普通混凝土要高，且鋼纖維摻量提高，劈拉強(qiáng)度也會相應(yīng)提高，當(dāng)混凝土中鋼纖維摻量在1%?2%時，相應(yīng)混凝土的28d劈拉強(qiáng)度增加40%?80%，但混凝土的早期劈拉強(qiáng)度與是否加入鋼纖維的關(guān)系并不大。2.4抗沖擊性能鋼纖維的加入在很大程度上提高了混凝土的抗沖擊性能，且在一定摻量范圍內(nèi)，抗沖擊性能和鋼纖維摻量是成正相關(guān)的。鋼纖維混凝土具有良好的塑性變形能力，大大改善了普通混凝土性脆的缺陷，即使在沖擊裂縫形成以后，鋼纖維也能夠延緩裂縫的延伸和擴(kuò)大。在動荷載作用下，抗松散破碎的能力使鋼纖維混凝土的耐久性大幅提升，這種情況下的混凝土雖然開裂，但不會立即破碎，基于這種能力鋼纖維混凝土特別適用于一些鋪面工程中，如:公路路面、橋面鋪裝、機(jī)場跑道等。3鋼纖維混凝土在道路面層施工中的應(yīng)用要點3.1混凝土和鋼纖維配合比的科學(xué)選擇在鋼纖維和混凝土配合比方面，主要的參考依據(jù)是路面的厚度、抗彎強(qiáng)度的設(shè)計以及鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度設(shè)計，在實踐使用中主要采用以下公式進(jìn)行計算：鋼纖維和混凝土的配合比=素混凝土的抗折強(qiáng)度值X（1+鋼纖維的強(qiáng)度系數(shù)X鋼纖維的體積率X鋼纖維的長度比）。從上述公式可以看出，鋼纖維混凝土配合比和素混凝土的水灰配合比以及鋼纖維的使用率、相關(guān)的澆筑范圍以及鋼纖維的強(qiáng)度緊密相連，其比例應(yīng)該通過相關(guān)的強(qiáng)度和性能進(jìn)行確定。3.2模板的選擇模板應(yīng)具有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度，允許振動梁在其上面行走振動而不發(fā)生變形、傾覆現(xiàn)象。我們選取了鋼模板，外側(cè)支護(hù)采用圓鋼三腳架，模板隔離層采用聚乙烯薄膜，這樣既可以方便拆模，又防止混凝土混合料從縱向傳力桿孔洞處流出。3.3鋼纖維的投放和攪拌環(huán)節(jié)在鋼纖維的投放和生產(chǎn)過程中，采用先濕后干的分散式投放方式，防止出現(xiàn)攪拌過程中出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。在投放過程中，鋼纖維應(yīng)該采用細(xì)骨料定量的方式進(jìn)行攪拌工作，通過分散式振搗的方式將鋼纖維混入到混凝土之中。在鋼纖維混凝土攪拌的過程中，一般按照先投放砂石再投放鋼纖維，在攪拌均勻之后，再進(jìn)行碎石和水泥的投放工作，通過這樣的分級投放工作實現(xiàn)每一個環(huán)節(jié)的均勻攪拌，防止出現(xiàn)攪拌不均勻的情況。此外，對于攪拌機(jī)的選擇也具有一定的要求，為了實現(xiàn)最佳的攪拌效果，需要采用雙錐反轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行攪拌，以確保最終的攪拌效果。3.4路面鋪筑鋼纖維混凝土路面的鋪筑，應(yīng)符合設(shè)計圖紙的要求，滿足JTGD40—2011《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》的要求。對拌和鋼纖維混凝土路面進(jìn)行攤鋪時，不僅需要滿足相關(guān)設(shè)備在普通混凝土路面施工中的各類規(guī)范，還必須充分考慮一些其他因素在施工中，使用的機(jī)械布料以及攤鋪方式必須能夠確保鋼纖維的均勻分布，保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，在對一塊面板進(jìn)行澆筑與攤鋪時，應(yīng)該避免出現(xiàn)中斷的情況；應(yīng)該通過試鋪對布料松鋪高度進(jìn)行確定，而當(dāng)拌和物的塌落度相同時，相比于普通混凝土路面，松鋪高度應(yīng)該高出10mm左右；拌和物與攤鋪方式應(yīng)該相適應(yīng)，同時其工作性可以滿足相應(yīng)攤鋪工藝下的振搗要求。3.5路面振搗在鋼纖維混凝土鋪筑完成后，需要進(jìn)行相應(yīng)的振搗和整平工作，以保證良好的施工效果。對于施工技術(shù)人員而言，在對振搗設(shè)備以及振搗機(jī)械進(jìn)行選擇時，不僅需要考慮鋼纖維混凝土的密實性及纖維在混凝土中分布的均勻性，還必須結(jié)合施工企業(yè)自身的實際情況，在條件允許的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。同時，路面的振搗應(yīng)該結(jié)合路面的交通等級，對平整度進(jìn)行確定，而且整平后，面板的表面不能出現(xiàn)裸露的鋼纖維，以免影響行車安全。不僅如此，位于路面表面以下10?30mm深度范圍的纖維，應(yīng)該基本處于平面分布狀態(tài)，避免垂直分布。對于不同的攤鋪工藝，應(yīng)該選擇不同的振搗和整平方式。例如，如果在鋼纖維混凝土路面鋪筑時，采用的是滑膜攤鋪機(jī)，則應(yīng)該將振搗棒的振搗頻率控制在1x104次/min，同時確保振搗棒組的底部緊貼面板表面位置，避免插入到鋼纖維混凝土內(nèi)部；如果以三輥軸機(jī)組對鋼纖維混凝土路面進(jìn)行攤鋪，同樣不能將振搗棒組插入到鋼纖維混凝土內(nèi)部，而且也不能采用人工振搗的方式。一般來說，可以采用大功率平板式振搗器，結(jié)合振動梁進(jìn)行壓實整平，然后利用三輥軸整平機(jī)，對路面表面進(jìn)行進(jìn)一步整平處理。4結(jié)論綜上所述，鋼纖維混凝土是一種新興的混凝土材料，在路面施工中得到了成功應(yīng)用，并且取得了非常顯著的效果，不僅能夠在很大程度上提升道路工程的施工質(zhì)量，保障行車的舒適性和安全性，還可以延長路面的使用壽命，應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視。在我國JTGD40一2011《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》中，對抗裂纖維混凝土的配合比以及補(bǔ)強(qiáng)纖維混凝土的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對適用于