何雪華

（中鐵十九局集團(tuán)第四工程有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

1 前言

隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展，道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(yán)重。特別是對損壞的水泥混凝土路面，不僅翻修投資大、施工周期較長，且嚴(yán)重地影響交通暢通及行車安全。針對以上問題，本文介紹了鋼纖維混凝土材料的基本理論和增強(qiáng)機(jī)理，同時淺談了鋼纖維混凝土在道路工程中的一些應(yīng)用，為鋼纖維混凝土生產(chǎn)技術(shù)得到更好的發(fā)展和推廣。

2 鋼纖維混凝土路面施工的特殊要求

2.1 由于鋼纖維混凝土的凝結(jié)時間短、硬化快，因此鋼纖維混凝土必須盡量加快施工速度。在澆筑和攤鋪過程中嚴(yán)禁因拌和物干澀而加水，但可噴霧防止表面水分蒸發(fā)。

2.2 必須使用硬刻槽方式制作抗滑構(gòu)造，不得使用粗麻袋、刷子和掃帚制作細(xì)觀抗滑構(gòu)。

2.3 鋼纖維混凝土路面板長一般為6～l0m，最大面板尺寸不應(yīng)大于8×l2。鋼纖維摻量較大，尺寸用大值；摻量小，取小值。面板長寬比應(yīng)符合設(shè)計要求。與設(shè)計規(guī)范的要求一致，鋼纖維路面應(yīng)先試切縫，在鋼纖維不刮壞邊緣時，才允許開始切縫。注意：此次新修訂的水泥路面設(shè)計和施工兩部規(guī)范所采用的鋼纖維混凝土路面的面板尺寸比其應(yīng)力計算結(jié)果和教科書中都要小(最大l0×20m)，面板尺寸劃分較為保守。原因一是考慮我國實(shí)際路面上的超載和偏載嚴(yán)重，強(qiáng)度儲備不足；二是鋼纖維摻量體積率由1.2%降低到0.6%～1.0%，盡管板厚的折減系數(shù)略有加大，但在長期高應(yīng)力強(qiáng)度比的疲勞荷載作用下，疲勞強(qiáng)度和使用壽命仍嫌不足；三是盡管鋼纖維路面允許在使用后期帶裂縫工作，處在裂而不離，離而不開的狀態(tài)，但這不是正當(dāng)設(shè)計工作狀態(tài)，而屬于破壞狀態(tài)，開裂后的鋼纖維路順平整度很差，行車既不舒適，也不安全，只具有路面殘值，而不滿足使用要求。

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。

3.1.1 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。

3.1.2 剪切鋼纖維由剪切冷軋薄板制得,厚012mm～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。

3.1.3 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。

3.1.4 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,與普通混凝土相比,具有一系列優(yōu)越的物理力學(xué)性質(zhì):

(1)強(qiáng)度與重量比值增大;

(2)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%;

(3)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;

(4)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%;

(5)抗裂和抗疲勞性能顯著提高;

(6)優(yōu)越的抗剪性能;

(7)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;

(8)良好的抗凍性與耐磨性能。

3.3 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

4.1 橋面鋪裝層澆筑

在鋼纖維混凝土澆筑前，將橋面上的所有雜物清洗干凈，然后再進(jìn)行混凝土的澆筑。如果是進(jìn)行路面維修，為提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度，在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后，對部分板底基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。鑿除舊混凝土板時，鑿除深度必須滿足原路面設(shè)計要求，再將原基層松動部分全部清除。被清除后的基坑及深度一律用C15貧混凝土進(jìn)行處理。待混凝土半干狀態(tài)時即可澆筑路面。

4.2 鋼纖維混凝土攪拌

鋼纖維混凝土攪拌采用滾筒式攪拌機(jī)。為使鋼纖維在混凝土中分散均勻，采用二次投料三次攪拌法，即先將石子和鋼纖維干拌lmin，加入砂子、水泥再干拌lmin，最后注水濕拌1.5min左右，總攪拌時間控制在6min內(nèi)，攪拌時間過長會形成濕纖維團(tuán)。且每次的攪拌量宜在攪拌機(jī)公稱容量的1/3以下。

4.3 運(yùn)輸與澆筑

混凝土運(yùn)輸采用自卸運(yùn)輸車，運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行澆筑時的卸料高度不得超過1.5m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，振搗的持續(xù)時間以混凝土停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥漿為準(zhǔn)，且不宜過振。振搗時輔以人工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進(jìn)一步整平，整平的表面不得裸露鋼纖維。在做面時需分兩次進(jìn)行，即先找平抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度lmm～2mm。拉毛時避免帶出鋼纖維，如采用滾式壓紋器進(jìn)行處理則效果更佳。

4.4 養(yǎng)護(hù)與切縫

鋼纖維混凝土設(shè)有多種切縫。脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫隙寬度必須一致，縫中不得有連漿現(xiàn)象，縫隙內(nèi)應(yīng)及時澆灌填縫料，當(dāng)混凝土達(dá)到強(qiáng)度25%～30%時，采用切縫機(jī)進(jìn)行縮縫切割，切縫深度3em，縮縫設(shè)置16m／道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設(shè)計位置吻合，施工縫與路中心線垂直，不設(shè)置傳力桿。對脹縫、縮縫均采用石油瀝青，灌式填縫。混凝土做面完畢后，及時采用濕法養(yǎng)護(hù)，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)lOd～15d。與此同時做好封閉交通，待強(qiáng)度測試達(dá)到規(guī)定要求后即可開放交通。

4.5 施工質(zhì)量控制

鋼纖維混凝土的質(zhì)量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制外，還重點(diǎn)對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制，同時按規(guī)定對每天所澆筑混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗，均達(dá)到了設(shè)計要求，使平整度、坍落度、主要技術(shù)指標(biāo)得到有效控制。

5 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，從而明顯減少了錯臺。因此，鋼纖維混凝土路面的行車舒適性明顯比普通水泥混凝土路面的高。但是，鋼纖維混凝土路面的施工較普通混凝土路面復(fù)雜，如果在施工過程中控制不好，很容易出現(xiàn)鋼釬維結(jié)團(tuán)、拌合物工作性差等問題，反而降低了路面質(zhì)量。因此，在鋼釬維混凝土路面施工中，一定要嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，從而達(dá)到令人滿意的效果。

[1]趙國藩等.鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[2]程慶國.鋼纖維混凝土理論及應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社,1999.