钢纤维混凝土路面施工技术分析

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1、钢纤维混凝土路面施工技术分析论文关键词 :钢纤维混凝土 ;路面;加铺层 ;施工论文摘要 : 本文首先分析钢纤维混凝土路面优点和钢纤 维混凝土的材料性能 , 并详细阐述了其施工技术和质量控制 措施 ,供广大公路工程技术人员参考。/、八1 前言钢纤维混凝土是一种纤维型材料与颗粒型材料混杂的复 合材料。由于钢纤维的掺入 , 使脆性的基体成为具有良好韧性 的钢纤维增强水泥基复合材料。钢纤维混凝土路面在动荷载 下, 具有良好的抗冲击、抗弯、抗拉、耐磨性能 ,疲劳寿命长 并具有良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的 能力。此外 , 钢纤维混凝土的抗冻性能良好。 这些性质与路面 的要求基本一致 ,

2、并且可以实现按照使用要求设计材料的目 的。因而在路面新建、加铺层、路面修补等工程具有广泛的 应用前景。 但是由于钢纤维的存在 , 钢纤维混凝土路面质量的 优劣不仅取决于混凝土的配合比和钢钎维的性能 , 同时往往 取决于施工质量。钢纤维的存在给混凝土路面施工带来了技 术难题 , 而施工机械的选择及使用对钢纤维混凝土路面的质 量产生较为重要的影响。2 钢纤维混凝土路面优点分析钢纤维混凝土路面具有如下优点 :强度和重量的比值增大。这是纤维混凝土具有优越经济 性的重要指标 ,也是它具有 , 阔应用前景的重要保证。抗拉强度和主要由主拉应力控制的抗剪、抗弯强度明显 提高。变形性能明显改善。钢纤维混凝土弹性

3、阶段的变形性能 与其他条件相同的素混凝土没有监菩差别 , 受压弹性模量和 泊松比与素混凝土基本相同。韧性足衡量蠼性变形性能的重 要指标 , 钢纤维混凝土的韧性比素混凝土大大提高。抗裂和抗疲劳性能有较大改善。由于钢纤维对混凝土的 阻裂作用 , 钢纤维混凝土比素混凝土具有更好的软化后性能和抗疲劳性能。3 钢纤维和钢纤维混凝土的性能3.1 钢纤维基本性能钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切 削钢纤维和熔抽钢纤维四种。钢纤维抗拉强度高 , 但与水泥沙浆的界面粘结性较差。 对 钢纤维表面进行变形处理 , 制成表面有刻痕的、末端带钩的、 波纹形的钢纤维 , 或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变

4、 化的钢纤维可以改善其力学性能。 当用废钢丝绳切断而成时 , 必须进行除油污和除锈处理。剪切钢纤维由剪切冷轧薄板制得，厚012m叶015mm宽0125mm- 019mm抗拉强度为 450MPa- 800MPa,与水泥砂浆的 粘结性比切断钢纤维好。切削钢纤维由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制得, 强度比原材料有较大提高 , 截面呈三角形 , 与水泥混凝土的粘结 较好。熔抽钢纤维由熔融的钢水甩制而成 , 纤维强度因熔钢成 分与热处理条件而异 , 表面不规则且有一层强度很低的氧化 层。氧化层的存在降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。钢纤 维的弹性模量与抗拉强度都比较高 , 大约为水泥基材的 5倍以 上。同

5、时钢纤维也可以制成各种变截面形状 , 以增加与水泥基 材之间的握裹力。3.2 钢纤维增强混凝土强度机理钢纤维在混凝土中的主要作用 , 在于限制外力作用下基 体中裂缝的扩展。在受荷 （拉、弯） 初期, 水泥基料与钢纤维共 同承受外力 , 而前者是外力的主要承受者 : 当基料发生开裂后 横跨裂缝的钢纤维成为外力的主要承受者。若钢纤维体积掺 量超过某一临界值 , 整个复合材料可继续承受较高的荷载 , 并 产生较大的变形 , 直到钢纤维被拉断或钢纤维从基料中被拨 出, 以至复合材料破坏。3.3 钢纤维混凝土的基本性能钢纤维混凝土是在普通混凝土中 , 均匀地乱向分布一定 量的钢纤维 , 经硬化而得 ,

6、与普通混凝土相比 , 具有一系列优 越的物理力学性质 :强度与重量比值增大 ; 较高的抗拉、 抗压和抗弯的极限强 度。在混凝土中掺入适量钢纤维 , 其极限抗压强度可以提高 , 单轴抗拉极强度可提高 40%- 50%,抗弯极限强度可提高 50%- 150%;良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为018%-210%时, 其冲击韧性指标可提高 50 倍- 100 倍, 甚至更高 ; 变 形性能明显改善。 钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著 , 但对抗拉弹性模量提高较多 , 钢纤维对混凝土长期收缩变形 的影响也较明显 , 钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%-30%; 抗裂和抗疲劳性能显著提高 ;

7、 优越的抗剪性能 ; 良好的阻止和 抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力 ; 良好的抗冻性 与耐磨性能。3.4 影响钢纤维混凝土性能的主要因素钢纤维混凝土性能受钢纤维类型、钢纤维掺量、钢纤维 长径比、砂率、粗骨料最大粒径、减水剂、掺和料等因素的 影响。其中钢纤维类型、钢纤维掺量和钢纤维长径比是影响 钢纤维混凝土性能的主要因素。当钢纤维混凝土用于路面材 料时 , 由于面层板较薄 , 因而受地下排水状况的影响较大。 4 钢纤维混凝土施工钢纤维混凝土路面质量的优劣 , 在很大程度上取决于施 工质量。因此 , 钢纤维混凝土路面施工 , 除了满足普通混凝土 的施工要求外 , 还应特别重视钢纤维给施工带

8、来的技术问题。 施工时除了将原有的混凝土补强填平外, 重点注意以下几个方面的问题。设置钢纤维分散装置。由于钢纤维一次性直接投入搅拌 机易出现结团现象 , 为使钢纤维充分分散 , 在搅拌机上安装上 振动式钢纤维分散机 , 分散机功率为 1.0kW, 分散能力约为 40kg/min 。由于分散机安装在搅拌机上 , 分散时间较长 , 增加 了搅拌时间 , 生产效率有所降低。搅拌投料顺序和搅拌时间。 为防止钢纤维结团 , 采取先干 后湿的工艺。投料程序按砂一钢纤维一石子一水泥的顺序投 于料斗。首先在搅拌机里干拌12min,再加水湿拌2min左右。总搅拌时间控制在 6min 内。搅拌时间过长会形成纤维结

9、 团, 且每次的搅拌量控制在搅拌机容量的 1/3 以下。采用强制式搅拌机。 钢纤维混凝土搅拌机 , 使用双锥反转 出料搅拌机，容量为250L。由于采用1.2%的钢纤维掺量，且坍 落度较小 , 为不使搅拌机超负荷工作 , 适当降低搅拌机的利用 率。运输。钢纤维混凝土运输采用自卸运输车。由于钢纤维 混凝土在运输过程中受到振动 , 使钢纤维下沉 , 坍落度和含气 量都会有损失 , 影响钢纤维混凝土的均匀性。因此 , 选择钢纤 维混凝土的搅拌场地时尽量缩短运输距离 , 并注意选择合适 的自卸运输车辆 , 以保证浇筑时的卸料高度不得超过 1.5m, 确 保混凝土卸料过程中不发生离析现象。 同时 , 宜注

10、意运输时的温度 ,避免造成混凝土的施工和易性下降。摊铺与振捣。 钢纤维混凝土在浇注时 , 不得有明显的浇注 接头 , 每次倒料必须相压 l5-20cm, 使钢纤维混凝土保持整体 连续性。钢纤维混凝土路面采用摊铺机摊铺 , 辅以人工整平。 因使用插入式振动棒插入钢纤维混凝土进行振捣 , 会使钢纤 维朝振动着的振动棒聚集 , 产生集束效应 , 所以为确保钢纤维 的二维分布 , 使用平板振动器振捣成型。 为保证边角混凝土密 实, 将振捣棒顺路线方向插入 , 使钢纤维成纵向条状集束 , 从 而使钢纤维的排列有利于抵抗板体收缩应力、 温度应力 , 有利 于荷载的传递。振捣持续时间以混凝土停止下沉、不再冒

11、气 泡并泛出泥浆为准 , 同时防止过振。抹面、压纹。 将外露的钢纤维压入混凝土中 , 同时在抹平 的钢纤维混凝土表面采用滚式压纹机沿路线横断面方向压纹 l-2mm。切缝与养护。当钢纤维混凝土养生强度达到设计强度约 50%寸,用切割机切缝，缝深3cm,缩缝设置为5m/道,与旧缝对 齐。并保持施工缝与胀缝或缩缝设计位置吻合, 施工缝与路中线垂直 , 不设置传力杆。对胀缝、缩缝均采用l0 号石油沥青填缝。混凝土路面采用洒水养生 , 终凝后用麻袋覆盖 , 每天洒水养护，保持混凝土呈潮湿状态。养生时间在1015d。待混凝土测试强度达到规定的强度再开放交通。结束语钢纤维混凝土由于其自身所具有的优异性能 , 目前已得 到广泛应用。由于钢纤维混凝土路面缩缝的间距为10m左右,比普通水泥混凝土路面的大 , 引起错台颠簸的横向缩缝大幅 减少 , 从而明显减少了错台。因此 , 钢纤维混凝土路面的行车 舒适性明显比普通水泥混凝土路面的高。 但是 , 钢纤维混凝土 路面的施工较普通混凝土路面复杂 , 如果在施工过程中控制 不好 , 很容易出现钢钎维结团、拌合物工作性差等问题, 反而降低了路面质量。因此 , 在钢钎维混凝土路面施工中 , 一定要 严格控制各环节的施工质量 , 从而达到令人满意的效果。