钢纤维混凝土在市政道路路面维修中的应用

叶清泉

钢纤维混凝土在市政道路路面维修中的应用

叶清泉

从钢纤维混凝土对市政道路路面维修的意义、优势及施工等方面,对钢纤维混凝土在市政道路路面维修中的应用作了一些探讨,实践证明：钢纤维混凝土应用在市政道路路面维修中取得了显著的经济效益和社会效益。

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1 钢纤维混凝土与市政道路路面维修

1.1 钢纤维混凝土

钢纤维混凝土SFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete)是在普通混凝土中掺入适量的钢纤维而浇筑形成的一种新型复合材料,钢纤维在混凝土中呈三维乱向分布,可阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展,其较于普通混凝土而言,抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、冲击韧性、抗磨性等有很大的提高,因此在高层、大跨建筑工程、高速公路路面、荷载较大的仓库地面、机场等结构中都得到广泛应用。

1.2 钢纤维混凝土对市政道路路面维修的意义

随着我国经济建设与公路交通事业的迅速发展,国道干线道路与市政道路上车辆密度与载荷越来越大,行驶速度也越来越快,加上早期的不合理道路建设造成了混凝土路面的损坏十分严重。以往用普通水泥混凝土修复路面易开裂、脆性大、抗温变形差。因此要求路面面板要有足够的抗拉、抗弯强度与厚度。实践证明,采用钢纤维混凝土这一新型高强复合材料对路面修理,既可提高路面的抗裂性、抗弯曲耐冲击和耐疲劳性,又可改善路面的使用性能,延长使用寿命从而减少老路开挖,对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益。钢纤维混凝土自发展以来,已在市政路桥工程中得到广泛应用。同时也取得了一定的经济效益和社会效益。它除了具有良好的抗弯强度外,还具有优异的抗冲击、抗开裂性能。用钢纤维混凝土修筑市政旧混凝土路面还能达到早期强度高提前通车的目的。

2 市政道路路面维修应用钢纤维混凝土的优势

2.1 钢纤维混凝土抗折、抗压强度大

统计资料表明,钢纤维混凝土抗压强度仅提高了 10%左右。但钢纤维混凝土的劈拉强度、抗剪强度、抗弯强度等均比普通混凝土有大幅度的提高。其中,抗拉强度和抗弯强度提高 50%～80%,抗折强度提高 15%～35%,抗剪强度提高50%～80%,特别适用于市政道路路面的维修。

2.2 降低变形性能

钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,受拉弹性模量随纤维掺量的增加约提高0%～20%。钢纤维对混凝土的韧性比素混凝土大大提高。在通常的纤维掺量下,抗压韧性可提高 2倍 ～7倍,抗弯韧性可提高几倍到几十倍;弯曲冲击韧性可提高 2倍 ～4倍,板式试验落锤法击碎试验所测得的冲击韧性可提高几倍到几十倍。

2.3 减薄面层厚度、加大缩缝间距

钢纤维混凝土弯曲强度高,耐疲劳、抗冲击性能好,在相同载荷条件下使用,可以比普通混凝土减薄铺设厚度约 50%～60%。通常缩缝间距为 4m～6m左右。而渗入 2%的钢纤维时,缩缝的间距就可加大到 30m左右,这样不仅可以节省缩缝的维修费用,而且还可以大大减轻车辆通过缩缝时的振动。

2.4 延长市政路面使用寿命

由于钢纤维混凝土抗裂能力强,抗疲劳性能优良,变形能力大,且抗冻融性能也很好。这些优点都有利于延长处于重要地位的市政道路路面的使用寿命。

3 钢纤维混凝土在市政道路路面维修中的施工

3.1 施工准备

1)原材料。水泥：为保证混凝土具有较高的强度,应选用强度等级 42.5MPa的普通硅酸盐水泥。细集料：中粗砂,平均粒径0.48mm～0.5mm,含泥量小于2%,松装密度1.37 kg/cm,砂率为45%～50%。粗集料：石子选用直径5mm～20mm、含泥量小于1%的质地坚硬的碎石,含泥量小于1%的花岗岩石,质地坚硬,密度ρ=2.65 g/cm3。钢纤维：宜采用圆直型、熔抽型和剪切型等类型的钢纤维,最佳长径比为 40～70,截面直径 0.4mm～0.7mm,抗拉强度不低于380MPa。

2)合理计算配合比。钢纤维混凝土配合比设计按照抗折强度和抗压强度双控标准要求及施工的工作度采用以抗折强度为主要指标进行设计,设计抗折强度6.5MPa、抗压强度 35 MPa。经试验室进行几种配比方案确定：水泥、黄砂、碎石、钢纤维、水并强度试验。

3.2 施工工艺

提高水泥混凝土面层下基层和垫层的刚度,做好对市政道路旧混凝土板及板底基层的处理工作,即在破损板及板底脱空破裂的旧混凝土板块凿除后,对部分板底基层进行补强处理,凿除旧混凝土板时,凿除深度必须满足原路面设计要求,再将原基层松动部分全部清除;为使钢纤维在混凝土中分散均匀,采用二次投料三次搅拌法,即先将石子和钢纤维干拌 1min,加入砂子、水泥再干拌1min,最后注水湿拌1.5min左右,总搅拌时间控制在6min内,搅拌时间过长会形成湿纤维团;混凝土运输采用自卸运输车,运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得超过 1.5m,钢纤维混凝土采用人工摊铺,用人工将其大致摊铺整平,摊铺后用平板振动器振捣,振捣的持续时间以混凝土停止下沉,不再冒气泡并泛出水泥浆为准,且不宜过振。振捣时辅以人工找平,混凝土整平采用振动梁振捣拖平,再用钢滚筒依次滚压进一步整平,整平的表面不得裸露钢纤维。

3.3 振捣技术

钢纤维混凝土的振捣机具宜用平板振捣器。若板厚在 0.2m以内可一次摊铺成型,振动时间一般以表面振出砂浆、混合料不再下沉为度,严禁漏振,再用两端置于外侧模板的振动梁,沿摊铺方向振动压平,振动过程中,多余混合料被刮出,低凹处应随时补足,最后用置于两侧模板上的无缝钢管,沿纵向滚压一遍,以确保路面的平整度。

3.4 养护与切缝

钢纤维混凝土设有多种切缝。胀缝与路中心线垂直。缝壁也必须垂直,缝宽必须一致,缝中得有连浆现象。缝隙内应及时浇灌沥青填缝料;当混凝土强度达到 25%～30%时,采用切缝机进行缩缝切割,切缝深度 3 cm,每隔 16m设置一道;应根据气温高低,掌握切缝时间(一般控制在 24 h～48 h),温差大时应早切缝,以防混凝土断裂,但也不宜过早,以防挑起钢纤维使缝边破损;施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合,施工缝与路中心线垂直,设置传力杆;对胀缝、缩缝均采用 10号石油沥青浇灌填缝;混凝土做面完毕后,及时采用湿法养护,终凝后及时覆盖草袋,并每天均匀浇水,保持潮湿养护10 d～15 d;同时,应做好交通封闭,待强度达到规定要求后才可开放交通。

4 结语

由于钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度,较高的抗裂性能和抗冲击性能,其用于路面修补,不但可使桥面质量得到保证,而且还可提前开放交通,具有显著的经济效益和社会效益。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在市政道路路面维修中的应用将进一步拓宽。

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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

A

1009-6825(2011)09-0141-02

2010-12-06

叶清泉(1975-),男,工程师,福建永建水利水电工程有限公司,福建泉州 362000