葉清泉

鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的應(yīng)用

葉清泉

從鋼纖維混凝土對(duì)市政道路路面維修的意義、優(yōu)勢(shì)及施工等方面,對(duì)鋼纖維混凝土在市政道路路面維修中的應(yīng)用作了一些探討,實(shí)踐證明：鋼纖維混凝土應(yīng)用在市政道路路面維修中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

鋼纖維,混凝土,道路維修

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(fù)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(nèi)部微裂縫的擴(kuò)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(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)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(cāng)庫(kù)地面、機(jī)場(chǎng)等結(jié)構(gòu)中都得到廣泛應(yīng)用。

1.2 鋼纖維混凝土對(duì)市政道路路面維修的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展,國(guó)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(shè)造成了混凝土路面的損壞十分嚴(yán)重。以往用普通水泥混凝土修復(fù)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(qiáng)度與厚度。實(shí)踐證明,采用鋼纖維混凝土這一新型高強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)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(zhǎng)使用壽命從而減少老路開挖,對(duì)節(jié)省工程造價(jià)等具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(yīng)用。同時(shí)也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它除了具有良好的抗彎強(qiáng)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(dá)到早期強(qiáng)度高提前通車的目的。

2 市政道路路面維修應(yīng)用鋼纖維混凝土的優(yōu)勢(shì)

2.1 鋼纖維混凝土抗折、抗壓強(qiáng)度大

統(tǒng)計(jì)資料表明,鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度僅提高了 10%左右。但鋼纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均比普通混凝土有大幅度的提高。其中,抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度提高 50%～80%,抗折強(qiáng)度提高 15%～35%,抗剪強(qiáng)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(duì)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(duì)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(yàn)落錘法擊碎試驗(yàn)所測(cè)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(qiáng)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(shè)厚度約 50%～60%。通?？s縫間距為 4m～6m左右。而滲入 2%的鋼纖維時(shí),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(fèi)用,而且還可以大大減輕車輛通過縮縫時(shí)的振動(dòng)。

2.4 延長(zhǎng)市政路面使用壽命

由于鋼纖維混凝土抗裂能力強(qiáng),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(diǎn)都有利于延長(zhǎng)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(zhǔn)備

1)原材料。水泥：為保證混凝土具有較高的強(qiáng)度,應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí) 42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。細(xì)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(zhì)地堅(jiān)硬的碎石,含泥量小于1%的花崗巖石,質(zhì)地堅(jiān)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(zhǎng)徑比為 40～70,截面直徑 0.4mm～0.7mm,抗拉強(qiáng)度不低于380MPa。

2)合理計(jì)算配合比。鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)按照抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度雙控標(biāo)準(zhǔn)要求及施工的工作度采用以抗折強(qiáng)度為主要指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度6.5MPa、抗壓強(qiáng)度 35 MPa。經(jīng)試驗(yàn)室進(jìn)行幾種配比方案確定：水泥、黃砂、碎石、鋼纖維、水并強(qiáng)度試驗(yàn)。

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(duì)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(duì)部分板底基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理,鑿除舊混凝土板時(shí),鑿除深度必須滿足原路面設(shè)計(jì)要求,再將原基層松動(dòng)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(shí)間控制在6min內(nèi),攪拌時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)形成濕纖維團(tuán);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(shí)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(dòng)器振搗,振搗的持續(xù)時(shí)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(shí)輔以人工找平,混凝土整平采用振動(dòng)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。

3.3 振搗技術(shù)

鋼纖維混凝土的振搗機(jī)具宜用平板振搗器。若板厚在 0.2m以內(nèi)可一次攤鋪成型,振動(dòng)時(shí)間一般以表面振出砂漿、混合料不再下沉為度,嚴(yán)禁漏振,再用兩端置于外側(cè)模板的振動(dòng)梁,沿?cái)備伔较蛘駝?dòng)壓平,振動(dòng)過程中,多余混合料被刮出,低凹處應(yīng)隨時(shí)補(bǔ)足,最后用置于兩側(cè)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(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?？p壁也必須垂直,縫寬必須一致,縫中得有連漿現(xiàn)象?？p隙內(nèi)應(yīng)及時(shí)澆灌瀝青填縫料;當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到 25%～30%時(shí),采用切縫機(jī)進(jìn)行縮縫切割,切縫深度 3 cm,每隔 16m設(shè)置一道;應(yīng)根據(jù)氣溫高低,掌握切縫時(shí)間(一般控制在 24 h～48 h),溫差大時(shí)應(yīng)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(shè)計(jì)位置吻合,施工縫與路中心線垂直,設(shè)置傳力桿;對(duì)脹縫、縮縫均采用 10號(hào)石油瀝青澆灌填縫;混凝土做面完畢后,及時(shí)采用濕法養(yǎng)護(hù),終凝后及時(shí)覆蓋草袋,并每天均勻澆水,保持潮濕養(yǎng)護(hù)10 d～15 d;同時(shí),應(yīng)做好交通封閉,待強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求后才可開放交通。

4 結(jié)語(yǔ)

由于鋼纖維混凝土具有較大的抗拉強(qiáng)度,較高的抗裂性能和抗沖擊性能,其用于路面修補(bǔ),不但可使橋面質(zhì)量得到保證,而且還可提前開放交通,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著鋼纖維生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和基礎(chǔ)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(yīng)用將進(jìn)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