張愛榮+馬鑫

摘 要：鋼纖維混凝土作為一種新型建筑材料，與普通混凝土相比，其抗彎、抗裂、抗疲勞等性能更強(qiáng)，因此得到了建設(shè)施工單位的普遍關(guān)注。但因其高昂的價格，對其發(fā)展及利用產(chǎn)生了極大的制約，如何減少鋼纖維混凝土造價已經(jīng)成為當(dāng)前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為此，層布式鋼纖維混凝土應(yīng)運(yùn)而生。本文與具體工程案例相結(jié)合，對公路路面工程施工中上下層布式鋼纖維混凝土的設(shè)計方法、施工工藝進(jìn)行了分析，并測試了其施工后的路面性能，以期充分發(fā)揮鋼纖維混凝土材料的作用，全面提升公路工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土；路面結(jié)構(gòu)；施工案例

中圖分類號：U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0123-02

鋼纖維混凝土作為一種新型材料，其僅需鋼纖維摻加到普通混凝土即可，該材料力學(xué)性能良好，能夠?qū)炷亮芽p問題進(jìn)行有效防治。但因其造價較高，并沒有在路面工程施工中得到廣泛使用。為有效解決該問題，布式鋼纖維混凝土受到了人們的關(guān)注。該工藝是由湖北省公路局了、武漢東州科技發(fā)展公司聯(lián)合武漢理工大學(xué)提出，其形成的路面結(jié)構(gòu)為鋼纖維混凝土+素混凝土+鋼纖維混凝土，該工藝不僅不會降低鋼纖維力學(xué)性能，還能大大減少鋼纖維用量，不僅可以起到良好的路面施工效果，還能降低工程造價，因此，得到了人們的普遍關(guān)注。

1 層布式鋼纖維混凝土的概況

近年來，鋼纖維混凝土已成為道路路面工程不可或缺的重要新型材料，與普通混凝土材料相比，其優(yōu)點(diǎn)包含良好的抗折強(qiáng)度、抗磨性、抗沖擊性及抗疲勞性等。據(jù)大量實踐證明，與素混凝土路面相比，條件相同情況下，鋼纖維混凝土路面厚度可降低30%-50%，使用壽命可延長10年左右，縮縫間距可增加到20到50m之間。但其經(jīng)濟(jì)性較差。如1m3鋼纖維混凝所需水泥量為一半左右，而鋼纖維用量可達(dá)到80到100kg，該數(shù)值與素混凝土路面用料相比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出許多。為了更好地將鋼纖維混凝土的優(yōu)良性能發(fā)揮出來，并達(dá)到合理控制成本的目的，上下層布式鋼纖維混凝土被逐漸應(yīng)用到公路路面工程施工當(dāng)中。層布式鋼纖維混凝土復(fù)合路面是指將相應(yīng)量的鋼纖維灑布到混凝土試件的上下表面，以此達(dá)到提升混凝土強(qiáng)度的作用。據(jù)相關(guān)試驗顯示，與素混凝土抗折強(qiáng)度相比，該鋼纖維混凝土具有更好抗折強(qiáng)度，提升比例可達(dá)到30%到40%之間，并基本等同于整體式鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度。由此可見，公路路面等承受彎曲板式結(jié)構(gòu)內(nèi)選用上下層布式鋼纖維混凝土，能夠達(dá)到路面厚度減少、路面縮縫間距增加及使用壽命延長的目的。與整體式鋼纖維混凝土路面相比，其造價更低。因此在路面工程建設(shè)中，層布式鋼纖維混凝土應(yīng)用前景更為廣闊。

2 路面工程上下層布式鋼纖維混凝土的設(shè)計方案

2.1 工程案例

某公路工程屬于二級改建公路，8m為其路面寬度，為混合交通，使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載交通量可換算為400n/d，預(yù)計6%為年平均增長率，20年為設(shè)計使用年限，根據(jù)中等交通等級進(jìn)行路面設(shè)計。路面結(jié)構(gòu)為上基層（15cm水泥穩(wěn)定砂礫，E=400mpa）+下基層（20cm石灰土，E=400mpa）+土基（E=25mpa）。根據(jù)工程實際情況，素混凝土與層布式鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度分別為4.5mpa、6.8mpa；彈性模量相同，為28x103mpa。

2.2 層布式鋼纖維混凝土路面設(shè)計

（1）路面板應(yīng)力計算。22cm為該路段素混凝土原路面設(shè)計厚度，本文只設(shè)計上下層布式鋼纖維混凝土路面厚度。假設(shè)16cm為路面結(jié)構(gòu)，即：鋼纖維混凝土1.5cm+素混凝土13cm+鋼纖維混凝土1.5cm。通過試驗得出，6.8mpa為整體抗折強(qiáng)度，28x103mpa為彈性模量。通過有限元法計算得出：溫度梯度Tk=1.17x0.86=1.006℃/cm；基層頂面當(dāng)量回彈模量為148.5mpa；最大荷載應(yīng)力為2.20mpa；板邊中部溫度應(yīng)力為2.21mpa。

（2）疲勞應(yīng)力計算。通過試驗得出，本工程荷載疲勞應(yīng)力為4.68mpa；溫度疲勞應(yīng)力為1.08mpa；強(qiáng)度為7.004mpa，與設(shè)計強(qiáng)度要求相符。

3 路面工程上下層布式鋼纖維混凝土施工流程

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 原材料準(zhǔn)備

水泥：選取425#普通硅酸鹽水泥用于施工，施工前應(yīng)對其抗折、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測量，其中3天抗折強(qiáng)度為4.5mpa、抗壓強(qiáng)度為22mpa；28天抗折強(qiáng)度為7.2mpa、抗壓強(qiáng)度為46mpa。

細(xì)集料：選用碎石軋制的石屑作為本工程細(xì)集料，3.1為其細(xì)度模數(shù)，14.2%為其壓碎值。

粗集料：以0—40mm粒徑的級配碎石用于施工。

鋼纖維：根據(jù)工程實際情況，選取58長徑比的剪切型波紋鋼纖維用于施工。

3.1.2 其他準(zhǔn)備

因本地砂量不足，要求路面天然砂由石屑替代。通過試驗得出混凝土配合比為水：水泥：石屑：碎石=160：360：776：1140。除此之外，還需對混凝土的強(qiáng)度加以重視，如表1所示。

由表1可見，與素混凝土抗折強(qiáng)度相比，上下層布式鋼纖維混凝土較高，提升比例高達(dá)40%左右。但兩者之間的抗壓強(qiáng)度相差較小。

3.2 施工流程

（1）試驗段施工。為確保施工質(zhì)量，需在本段公路合理選擇試驗段，本文以1604k—1607k段為例分析，其長度為3km，因本試驗段位于三級公路，屬于瀝青表面，7cm為其面層寬度，3到4.5cm為其厚度。目前，針對本擴(kuò)建工程，需將三級公路改造為二級公路，同時加寬公路。12m為路基寬度；9m為路面寬度；上基層選取水穩(wěn)砂礫，厚度為16cm；下基層選取碎石灰土，厚度為15cm；路面選取布式鋼纖維混凝土，厚度為16cm。

（2）撒布鋼纖維。選取專用鐵篩，根據(jù)施工規(guī)定進(jìn)行撒布，要求具有均勻性，不得出現(xiàn)團(tuán)狀現(xiàn)象。要求先準(zhǔn)確計算出鋼纖維撒布用量、面積等，隨后指派專人進(jìn)行撒布施工。

（3）整平施工。攤鋪第一層石屑混凝土?xí)r，需對混凝土松鋪厚度加以嚴(yán)格控制，一般情況下，可控制在施工設(shè)計要求松鋪厚度值以下，隨后做好整平作業(yè)。避免部分位置上層鋼纖維在試模高度以上。同時，振動梁平作業(yè)時，需翹起上層鋼纖維，避免混凝土撒布過程中對鋼纖維造成損害。

（4）鋪撒石屑。選取人工方式進(jìn)行第二層石屑混凝土撒布施工，應(yīng)確保厚度均勻，1cm左右即可。

（5）切縫。完成上下層布式鋼纖維混凝土施工后，即可改善混凝土路面抗裂性能，并有效增加路面縮縫間距。

4 上下層布式鋼纖維混凝土路面性能分析

為充分了解層布式鋼纖維混凝土路面性能，施工過程中，可分別抽檢兩種混凝土路面工程的質(zhì)量，即：素混凝土路面、層布式鋼纖維混凝土路面，其結(jié)果可通過表2顯示。由此可見，選取層布式鋼纖維混凝土具有更高強(qiáng)度，路面結(jié)構(gòu)更為合理。

5 結(jié)語

綜上所述，作為一種新型路面結(jié)構(gòu)形式，層布式鋼纖維混凝土不僅具備整體式鋼纖維混凝土路面的良好性能，還能夠大幅度減少工程造價，便于施工。為此，本文在充分了解布式鋼纖維混凝土相關(guān)概念的同時，結(jié)合具體工程案例，對其施工的各項內(nèi)容進(jìn)行了探討。通過以上內(nèi)容可充分了解到層布式鋼纖維混凝土在路面工程施工中的優(yōu)勢，可為其廣泛使用及推廣提供強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭峰.淺談公路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用[J].科技資訊，2014（17）.

[2]王仁浩.談鋼纖維混凝土在公路工程中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2014（03）.