钢钎维混凝土路面施工技术

'钢钎维混凝土路面施工技术作者:lylyxy点击率:381作者：吴锦峰一、绪言100多年的发展和应用历史证明，混凝土虽然是一种优良的建筑材料，但是存在一个主要的缺陷，即它的脆性。就是说混凝土具有较高的抗压性能，但其抗拉、抗弯、抗裂、抗冲击等性能较差。多年以来，人们尝试各种各样的方法，改善和提高混凝土的性能，纤维混凝土就是在此基础上发展起来的。它是含有杂乱分布的小直径纤维普通混凝土。用作纤维的材料一般有：钢、玻璃、尼龙、聚丙烯等，其中，钢纤维混凝土就是一种性能优良的新型路面材料。它的抗拉强度、抗弯强度、抗冲击性、抗裂性、抗疲劳性及耐性等性能与素混凝土相比有显著提高。因此，可使混凝土路面厚度降低30%~40%，缩缝间距增加至20m以上，改善路面使用性能，延长使用寿命，节省工程造价。钢纤维混凝土已携其优良性能逐步推广到更多建筑领域。二、钢纤维混凝土的技术要求2.1  材料要求钢纤维混凝土路面可使路面面层厚度比普通混凝土路面减薄，缩缝间距增大，甚至可不设置涨缝和缩缝。钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产生，使路面具有良好的抗折和收缩率小等特性。钢纤维混凝土用钢纤维主要类型有：直线型、弓型、波纹型，其长度规格各不相同，一般长度为40~70mm，钢纤维混凝土所用的粗骨料最大粒径不得大于钢纤维长度的2/3，且不宜大于20mm，含泥量小于1%。细集料采用中粗砂，平均粒径在0.35~0.45mm之间，含泥量小于2%。砂率宜在45%~50%之间。水泥应使用高强度水泥，如425#，525#普通硅酸盐水泥，以保证混合料具有较高的强度和耐磨性。      直线型        弓  型        波纹型2.2  配合比2.2.1钢纤混凝土配合比设计钢纤维混凝土混合料配合比设计要求保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度，还应减薄路面厚度，这样才能满足抗压强度、抗折强度等强度等级的要求及施工和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本步骤如下：①    确定试配抗压强度和抗折强度。Fftm=ftm(1+atmPtLf/df)其中：fftm—钢纤维混凝土抗折强度设计值    ftm—与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值    atm—钢纤维对抗折强度的影响系数（实验确定）    Pf—钢纤维体积率    Lf/df—钢纤维长径比②根据试配抗压强度计算水灰比。③根据试配抗压强度，确定钢纤维体积率。④按照施工要求的稠度确定单位体积用水量。 ②确定砂率。③计算混合材料用量，确定试配配合比。④通过实验调整单位体积用水量和砂订，确定基准配合比。⑧用基准配合比确定强度实验，调整水灰比，确定施工配合比。2.3施工技术要求①需用高强度水泥，水泥标号高于425号，水灰比不得大于0.5。②粗集料与钢纤维长度之比水大于2/3。③不能用酸性水，如海水。④钢纤维用量体积一般为0.5—5%.三、层布式钢纤维混凝土路面施工3.1  路面设计要求钢纤维混凝土比素混凝土单位体积水泥用量较多，而且钢纤维混凝土搅拌时比较困难，施工难度大，从而制约了钢纤维混凝土在路面工程中的使用。经有关专家研究提出“层布式钢纤维混凝土路面”，即用少量钢纤维分上下两层，均匀撒布在面层板顶与板底之间约1—2cm厚度内。这样可使施工简化，降低工程造价。①层布式钢纤维混凝土路面设计，要遵循公路水泥混凝土路面设计、施工规范。②以龄期为28天的抗拉强度作为层布式钢纤维混凝土路面强度标准。③把试件成型后正面（试件立面呈上下分层）作为截面来测定其抗弯强度。④钢纤维混凝土路面面层的厚度可选普通水泥混凝土路面厚度的65—75%，且面层厚度不宜小于16cm.。⑤层布式钢纤维混凝土路面面层缩缝间距应按当地气候和面板厚度来确定，一般在5—15m为宜。3.2  层布式钢纤维混凝土路面面层施工工艺流程在钢纤维混凝土路面面层施工前，基层应达到设计要求，以水泥稳定碎石基层为好。层布式钢纤维路面面层结构示意图如下：AA：素混凝土层            B：钢纤维混凝土层层布式钢纤维混凝土路面面层施工工艺流程图                          备料、装模拌料  清扫施工场地运料  撒布底层钢纤维              摊铺素混凝土                松铺整平            振捣混凝土插入拉杆  平板振动粗平撒布上层钢纤维加铺表层素混凝土平板振捣三滚轴整平收浆、抹平压纹养护    切缝养  护放  行 3.3工程实例江西省九江市庐山环南山公路是四车道，宽20m（含2×2.5m人行道），24cm厚的混凝土面层的一级公路，在其K32+800~K34+000段为实验路段。用钢纤维混凝土铺筑18cm厚路面面层，该路段就是采用了层布式钢纤维混凝土路面面层施工工艺。①施工准备工作公路基层要求达到设计强度。备料充分后，路面分四幅，每幅3.75m进行立模，然后清扫施工段基层。因为在秋冬季施工，拌料时按规范掺加了减水剂，以提高早期强度。②底层钢纤维撒布用人工筛将钢纤维按1.4—1.6kg/m2撒布在施工段基层上，在撒布钢纤维时力求均布、量足，撒布面积不宜过大，以免因车辆、人员走动等因素使钢纤维分布不均，造成漏洞或堆积，致使钢纤维混凝土成型后收缩不均匀，产生断板或分层。③摊铺下层素混凝土混凝土采用自卸运输车运输，在施工点卸料时高度不宜超过1.5m，防止混凝土下坠离析。混凝土使用人工摊铺，人工将其大致整平至要求厚度左右，再用振动棒振捣密实，以混凝土停止下沉，不再冒泡为准。插入拉杆之后用平板振动机粗平。这样才能保证上层钢纤维撒布于一个平面内。④撒布上层钢纤维上层钢纤维的撒布也要求均匀、足量。⑤顶层素混凝土的摊铺由于顶层混凝土较薄，在混凝土摊铺时，人工不得走入混凝土中作业，以免产生很多坑洞，导致上层钢纤维外露或陷入，不在同一平面内，使钢纤维混凝土失去原有作用。摊铺之后用平板振动机振动密实、粗平。此时振动机操作手也不能走入混凝土中作业，可用绳索拉至模板两侧作业。最后用三滚轴辗压，整平。⑥收浆、抹平、压纹采用人工收浆、抹平。由于混凝土会产生泌水现象，所以收浆时应注意，防止混凝土成型后出现胶皮现象，因此，要分两次进行。先抹平，待无泌水现象时，再做第二次抹平，然后等到混凝土面层达到一定强度后开始用滚式压纹器进行压纹。压纹力求顺直、美观，深度在1—2mm内。②养护和切缝在混凝土强度达到25—30%时，用切缝机进行缩缝切割。切缝时保证与路线中心线垂直，缝隙宽度一致，成直线状，缝壁必须垂直于路平面，缝中不能有连浆现象。切缝深度为6cm，缝间距为10cm，另外，切缝时，因季节、气温、气候而异，做好切缝时温度和时间记录，以成经验。还有施工缝最好与切缝位置相吻合，不需设传力杆。最后，缩缝用石油沥青灌入填缝。钢纤维混凝土路面面层做面完成后，封闭交通，及时进行养生，用麻袋覆盖在面板之上，因气候、气温不同，不时均匀洒水养护，养护到10—15天后，测试强度达到规定要求后开放交通。 【摘要】钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,通过在桥面铺装中的应用，总结了钢纤维混凝土施工方法，技术要求及有关注意事项，为钢纤维混凝土的推广应用提供了经验。　　【关健词】钢纤维配合比设计质量控制　　钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。　　桥面铺装层作为桥梁的非主体结构，通常被设计和施工所忽视，长期车辆荷载的作用，是造成桥面开裂、损坏的主要原因，从而影响桥梁的使用质量，降低使用寿命，在桥面铺装层使用钢纤维混凝土将会有效地解决桥面使用过程中容易出现的质量问题。　　一、钢纤维混凝土配合比设计的要求　　钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料，即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合，使配制的钢纤维混凝土能够最大限度的满足施工和工程使用要求。　　(1)满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，提高桥面的耐久性能；　　(2)使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性，方便和满足施工要求；　　(3)充分发挥钢纤维混凝土的特点，合理确定钢纤维及水泥用量，最大限度地降低工程成本。　　二、原材料质量要求　　钢纤维：表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求；单根钢纤维丝的最低抗拉强度800n/㎜2，掺加量不超过70㎏/m3。　　水泥：采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。　　碎石：应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。　　细集料：宜采用天然中粗砂或机制砂。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范的要求。　　水：无污染的自然水或自来水。　　外加剂：宜选用优质减水剂，对抗冻性有明确要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。　　三、钢纤维混凝土配合比设计步骤　　钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样，一般采用计算法。可按下列步骤进行：　　（1）根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。　　（2）按试配抗压强度计算水灰比，一般应控制在0.45-0.50之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。　　（3）根据试验抗折强度，按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.0～1.5%。　　（4）根据施工要求通过试验确定单位体积用水量(掺用外加剂时应考虑外加剂的影响)。 　　（5）根据试验确定合理砂率(现场应根据材料品种，钢纤维纤维体积率，水灰比等适当调整),一般应控制在1.1-1.6%之间.　　（6）按体积法计算材料用量确定试验配合比。　　（7）按配合比进行拌和物性能检测，调整确定施工配合比。　　四、钢纤维混凝土的拌和　　(1)必须使用滚动式混凝土拌和设备。当钢纤维体积率较高，拌和物稠度较大时，应对拌和量进行控制，一般应不超过设备拌和量的60%。　　(2)注意拌和料的投放顺序，一般按水泥、钢纤维、细集料、粗集料、水的顺序进行，先进行干拌后再加水湿拌，同时，钢纤维应分2-3次投放，保证钢纤维在拌和机内不结团，不弯曲或拆断。　　(3)应根据拌和物的粘聚性、均匀性及强度稳定性要求通过试拌确定合理的拌和时间。先干拌后湿拌，一般按干拌时间不少于80秒，湿拌时间不少于100秒（总拌和时间必须控制在300秒以内）。　　五、钢纤维混凝土的施工与养护　　（1）清除垃圾，清洁桥面，洒水湿润，浇洒水泥浆（水泥浆可按重量比水：水泥=1∶1配制）。　　（2）检查桥面铺装钢筋网片摆放位置的正确性及钢筋网片的搭接情况。　　（3）钢纤维混凝土卸料后应用人工摊铺找平，振捣密实，振平板粗平（不宜使用振动梁拉动找平），振平板每次重叠1/2。　　（4）用钢管提浆滚滚动碾压数遍，使用提浆滚滚平提浆，避免钢纤维外露。　　（5）使用3米长铝合金方尺从钢模板一侧向外刮平（精平），每次刮平时方尺应交叉1/3以上。　　（6）钢纤维初凝后人工拉毛处理，使桥面粗糙。　　（7）混凝土完成初期可喷洒养生剂，喷洒均匀，表面无色差，初凝后使用土工布覆盖洒水养生，保持土工布湿润。土工布覆盖养生7天，洒水养生14天。　　（8）如果桥面铺装钢纤维混凝土为c60时，因混凝土标号较高，水泥凝固快，应集中设备、人员突击施工，力争使钢纤维混凝土从拌和到精平完成的时间控制在4小时以内。　　六、钢纤维混凝土质量控制　　（1）钢纤维的质量检验　　一是钢纤维的长度偏差不应超过标准长度的10%，每批次至少随机抽查10根以上；　　二是钢纤维的直径或等效直径合格率不得低于90%，可采取重量法检验，每批次抽检100根，用天平称量，卡尺测其长度，要求得到的等效平均值满足规定；　　三是钢纤维的抗拉强度检验，要求其抗拉强度不低于380mpa；　　四是钢纤维的抗弯拆性能，钢纤维应能经受直径3㎜钢棒弯拆90°不断，每批次检验不少于10根； 　　五是杂质含量，钢纤维表面不得有油污，不得镀有有害物质或影响钢纤维与混凝土粘接的杂质。　　（2）原材料的检验　　必须满足上述原材料的质量控制标准，应按照公路工程施工技术规范的要求进行检验。　　（3）钢纤维混凝土的检验　　应重点检验钢纤维混凝土的和易性、塌落度和水灰比等，同时必须现场目检钢纤维在混凝土的分布情况，发现有钢纤维结团现象应延长拌和时间。　　七、注意事项　　（1）由于钢纤维混凝土拌和时对水灰比的控制有严格要求，不宜在阴雨天气或风力较大的条件下进行施工。应选择晴好天气时进行，遇雨必须停止施工，并及时使用土工布覆盖尚未硬化的混凝土桥面，必要时可搭建临时施工防雨棚，在防雨棚下尽快完成剩余作业。　　（2）根据气温、风力大小及时调整钢纤维混凝土拌和用水量，保证混凝土的和易性，建议施工时间应安排在气温不高于22℃时进行。　　（3）气温较高或大风条件下应及时调整养生剂的喷洒量，喷洒养生剂后应及时覆盖土工布，混凝土初凝后立即在土工布上洒水湿润，防止桥面混凝土发生收缩开裂。　　（4）在通行条件下桥梁加宽使用钢纤维混凝土桥面铺装时，除做好现场施工保通外，由于旧桥车辆通行振动对桥面钢纤维混凝土的开裂有很影响，建议将新旧桥桥面间保留30㎝宽暂时不做铺装，待新格面铺装完全成型后补做。　　八、结束语　　钢纤维混凝土可以较好地解决普通混凝土难以解决的裂缝、耐久性等问题，对提高桥面的使用质量，延长桥面的使用寿命十分有利。在公路旧桥加固改造、桥面修补、桥梁缺陷修复等方面的应用会更加广泛。'