葉清泉

鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的應用

葉清泉

從鋼纖維混凝土對市政道路路面維修的意義、優(yōu)勢及施工等方面,對鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的應用作了一些探討,實踐證明：鋼纖維混凝土應用在市政道路路面維修中取得了顯著的經濟效益和社會效益。

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1 鋼纖維混凝土與市政道路路面維修

1.1 鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土SFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete)是在普通混凝土中摻入適量的鋼纖維而澆筑形成的一種新型復合材料,鋼纖維在混凝土中呈三維亂向分布,可阻礙混凝土內部微裂縫的擴展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展,其較于普通混凝土而言,抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度、沖擊韌性、抗磨性等有很大的提高,因此在高層、大跨建筑工程、高速公路路面、荷載較大的倉庫地面、機場等結構中都得到廣泛應用。

1.2 鋼纖維混凝土對市政道路路面維修的意義

隨著我國經濟建設與公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展,國道干線道路與市政道路上車輛密度與載荷越來越大,行駛速度也越來越快,加上早期的不合理道路建設造成了混凝土路面的損壞十分嚴重。以往用普通水泥混凝土修復路面易開裂、脆性大、抗溫變形差。因此要求路面面板要有足夠的抗拉、抗彎強度與厚度。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,又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濟效益和社會效益。鋼纖維混凝土自發(fā)展以來,已在市政路橋工程中得到廣泛應用。同時也取得了一定的經濟效益和社會效益。它除了具有良好的抗彎強度外,還具有優(yōu)異的抗沖擊、抗開裂性能。用鋼纖維混凝土修筑市政舊混凝土路面還能達到早期強度高提前通車的目的。

2 市政道路路面維修應用鋼纖維混凝土的優(yōu)勢

2.1 鋼纖維混凝土抗折、抗壓強度大

統(tǒng)計資料表明,鋼纖維混凝土抗壓強度僅提高了 10%左右。但鋼纖維混凝土的劈拉強度、抗剪強度、抗彎強度等均比普通混凝土有大幅度的提高。其中,抗拉強度和抗彎強度提高 50%～80%,抗折強度提高 15%～35%,抗剪強度提高50%～80%,特別適用于市政道路路面的維修。

2.2 降低變形性能

鋼纖維對混凝土抗壓彈性模量影響不顯著,受拉彈性模量隨纖維摻量的增加約提高0%～20%。鋼纖維對混凝土的韌性比素混凝土大大提高。在通常的纖維摻量下,抗壓韌性可提高 2倍 ～7倍,抗彎韌性可提高幾倍到幾十倍;彎曲沖擊韌性可提高 2倍 ～4倍,板式試驗落錘法擊碎試驗所測得的沖擊韌性可提高幾倍到幾十倍。

2.3 減薄面層厚度、加大縮縫間距

鋼纖維混凝土彎曲強度高,耐疲勞、抗沖擊性能好,在相同載荷條件下使用,可以比普通混凝土減薄鋪設厚度約 50%～60%。通?？s縫間距為 4m～6m左右。而滲入 2%的鋼纖維時,縮縫的間距就可加大到 30m左右,這樣不僅可以節(jié)省縮縫的維修費用,而且還可以大大減輕車輛通過縮縫時的振動。

2.4 延長市政路面使用壽命

由于鋼纖維混凝土抗裂能力強,抗疲勞性能優(yōu)良,變形能力大,且抗凍融性能也很好。這些優(yōu)點都有利于延長處于重要地位的市政道路路面的使用壽命。

3 鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的施工

3.1 施工準備

1)原材料。水泥：為保證混凝土具有較高的強度,應選用強度等級 42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。細集料：中粗砂,平均粒徑0.48mm～0.5mm,含泥量小于2%,松裝密度1.37 kg/cm,砂率為45%～50%。粗集料：石子選用直徑5mm～20mm、含泥量小于1%的質地堅硬的碎石,含泥量小于1%的花崗巖石,質地堅硬,密度ρ=2.65 g/cm3。鋼纖維：宜采用圓直型、熔抽型和剪切型等類型的鋼纖維,最佳長徑比為 40～70,截面直徑 0.4mm～0.7mm,抗拉強度不低于380MPa。

2)合理計算配合比。鋼纖維混凝土配合比設計按照抗折強度和抗壓強度雙控標準要求及施工的工作度采用以抗折強度為主要指標進行設計,設計抗折強度6.5MPa、抗壓強度 35 MPa。經試驗室進行幾種配比方案確定：水泥、黃砂、碎石、鋼纖維、水并強度試驗。

3.2 施工工藝

提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度,做好對市政道路舊混凝土板及板底基層的處理工作,即在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后,對部分板底基層進行補強處理,鑿除舊混凝土板時,鑿除深度必須滿足原路面設計要求,再將原基層松動部分全部清除;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 1min,加入砂子、水泥再干拌1min,最后注水濕拌1.5min左右,總攪拌時間控制在6min內,攪拌時間過長會形成濕纖維團;混凝土運輸采用自卸運輸車,運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得超過 1.5m,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,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一步整平,整平的表面不得裸露鋼纖維。

3.3 振搗技術

鋼纖維混凝土的振搗機具宜用平板振搗器。若板厚在 0.2m以內可一次攤鋪成型,振動時間一般以表面振出砂漿、混合料不再下沉為度,嚴禁漏振,再用兩端置于外側模板的振動梁,沿攤鋪方向振動壓平,振動過程中,多余混合料被刮出,低凹處應隨時補足,最后用置于兩側模板上的無縫鋼管,沿縱向滾壓一遍,以確保路面的平整度。

3.4 養(yǎng)護與切縫

鋼纖維混凝土設有多種切縫。脹縫與路中心線垂直。縫壁也必須垂直,縫寬必須一致,縫中得有連漿現(xiàn)象?？p隙內應及時澆灌瀝青填縫料;當混凝土強度達到 25%～30%時,采用切縫機進行縮縫切割,切縫深度 3 cm,每隔 16m設置一道;應根據(jù)氣溫高低,掌握切縫時間(一般控制在 24 h～48 h),溫差大時應早切縫,以防混凝土斷裂,但也不宜過早,以防挑起鋼纖維使縫邊破損;施工縫位置宜與脹縫或縮縫設計位置吻合,施工縫與路中心線垂直,設置傳力桿;對脹縫、縮縫均采用 10號石油瀝青澆灌填縫;混凝土做面完畢后,及時采用濕法養(yǎng)護,終凝后及時覆蓋草袋,并每天均勻澆水,保持潮濕養(yǎng)護10 d～15 d;同時,應做好交通封閉,待強度達到規(guī)定要求后才可開放交通。

4 結語

由于鋼纖維混凝土具有較大的抗拉強度,較高的抗裂性能和抗沖擊性能,其用于路面修補,不但可使橋面質量得到保證,而且還可提前開放交通,具有顯著的經濟效益和社會效益。隨著鋼纖維生產技術的不斷進步和基礎理論的不斷完善,鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的應用將進一步拓寬。

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The application of steel fiber reinforced concrete in municipal road pavementmaintenance

YE Q ing-quan

From the significance,advantages and construction of steel fiber concrete tomunicipal road pavementmaintenance,discussed theapp lication of the steel fiber rein forced concrete pavement on maintenancemunicipal road.The practice has proved,steel fiber concrete application inmunicipal road pavementmaintenance has gained remarkab le economic and social benefits.

steel fiber,concrete,road maintenance

TU528.572

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1009-6825(2011)09-0141-02

2010-12-06

葉清泉(1975-),男,工程師,福建永建水利水電工程有限公司,福建泉州 362000