钢纤维混凝土路面的应用解析

周元冬

摘 要：钢纤维混泥土具有抗疲劳和耐磨等诸多优点本文对修筑钢纤维砼路面的基层结构设置，检测试验及施工情况总结分析，对以后修筑钢纤维砼路面具有指导性作用。

關键词：钢纤维砼；基层结构；矿料配合比；路面施工；质量检查

钢纤维混凝土是一种由水泥、粗细集料和随机分布的短钢纤维组合成的复合材料。由于钢纤维的掺入，使水泥混凝土的抗裂、抗折、抗疲劳和耐磨等各项力学性能都有很大的提高。钢纤维混凝土因其成本较高，一般多用于最能发挥其技术特长的领域，以延长使用年限来降低成本。在公路路网改造中，由于受到路面标高，车辆通行，施工工期等因素的影响和制约，而采用钢纤维混凝土能够克服多种不良因素，达到良好的效果。

在对国道进行改建，该路段是石灰土基层，沥青碎石面层，标准低，该段路面出现大面积下沉、坑槽和油包，路面破坏严重。但道路两侧的建筑物已经形成，这就要求该段改建后的路面高程必须控制在一定的范围之内。为确保路面等级和强度，决定该段采用钢纤维混凝土路面来降低路面高程。为使钢纤维混凝土工艺应用能顺利完成施工，我们对老路段作了认真详细的勘测，计算和论证。

一、钢纤维混凝土路面的构造

关于钢纤维混凝土路面的构造，我们着重考虑的是基层的结构设置：砼面板的配合比及伸缩缝的设置等问题。

1、基层的结构设置：根据刚性路面理论，在荷载

大时，基础强度对面板应力影响将增大，基层应具有足够的刚度和稳定性，且断面正确表面平整的要求，因此采用水泥稳定粒料基层结构来加强基层强度，减薄混凝土面板厚度，以降低混凝土层的标高。通过试验确定施工中采用水泥稳定粒料基层结构。（表1、表2）

通过水稳粒料七天饱水无侧限抗压强度检验，依据规范得出实验结果：最大值（Mpa）：4.0，最小值（Mpa）：3.6，平均值Rc：3.8，标准差S（Mpa）：0.12。（水泥稳定粒料无侧限抗压强度设计为3.5mpa）。

2、面板厚度的设计：钢纤维混凝土面板的厚度是钢纤维混凝土路面质量和造价的关键，是路面的设计中心问题。根据公路水泥混凝土路面设计规范规定，钢纤维混凝土面板厚度则根据钢纤维用量，道路交通重吨位轴载的数量而定。设计厚度一般取普通混凝土路面设计面板厚度的0.55至0.65。通过设计计算确定：钢纤维混凝土面板的厚度为12厘米。

3、配合比设计：钢纤维混凝土的配合比，应满足结构设计要求的抗压强度与抗折强度，同时还应满足施工要求的和易性，经反复试验，一般钢纤维砼矿料级配范围为：筛孔尺寸（20、10、5、2.5）mm，通过百分率为：（95～100）%、（35～55）%、（0～5）%，施工实际选用为：（95.6%、47%、4.2%、0）。确定钢纤维混凝土矿料级配及混合料配合比（表3）。

4、伸缩缝的设置（板的平面尺寸）：根据钢纤维混凝土路面韧性好，抗变形能力强的特点，横向缩缝按10-20米间距设置，最大可间隔50米。我们采用间距15米。

二、钢纤维混凝土路面施工

1、钢纤维混凝土拌和：钢纤维混凝土拌和中要严格掌握水灰比，在拌制钢纤维掺入混凝土基体中，必须保证钢纤维均匀分布，否则不能起到增强效果。经过试验，采用先用人工把钢纤维筛入中砂中，把级配过的矿料加水泥投放拌和机内搅拌，紧接着再把加过钢纤维的中砂一起放入拌和机内搅拌1-1.5分钟，再加水搅拌40-60秒，这样钢纤维分散程度较好，坍落度在3.8-5.8cm左右，易施工。

2、钢纤维混凝土运输、摊铺和振捣：钢纤维拌和物运输距离不宜过远，尽量缩短运输时间和距离，避免钢纤维下沉，影响拌和料的均匀性。运输采用封闭式自卸车。钢纤维混凝土采用人工摊铺，连续施工法，摊铺完毕采用插入式振捣器，沿水平方向插入，保证钢纤维向水平方向分布。用平板振捣器振捣密实，再用振动梁振平，然后用金属圆滚将表面碾压平整，待钢纤维表面无泌水时，人工用泥刀抹平，表面不应裸露钢纤维，也不得留有浮浆。

3、钢纤维混凝土路面养护：由于钢纤维混凝土早期强度较高，应加强早期湿养护，防止混凝土的水分过快蒸发而产生收缩裂缝和保证水泥能充分进行水化作用。养生期内要始终保持其湿润。

三、质量检查

在铺筑钢纤维混凝土之前，我们首先对基层进行压实度、厚度、平整度和高程检测验收，面层配合比，水灰比从严控制，中砂做含水量、含泥量测定。混合料出拌和机用坍落度控制，拌和物出机至铺筑地点进行摊铺、振捣、修面完毕时间一般控制在50-60分钟。

四、结束语

从试验施工结果和近年实际行车后的检验表明：1、钢纤维混凝土抗折强度高，钢纤维砼达到7.5Mpa。2、在路面工程应用中可以明显减薄厚度、钢纤维混凝土面层厚度一般8-12厘米。3、路面韧性好，抗变形能力强，行车舒适。4、横向缩缝少，可节省灌缝费用和日后对裂缝的维修费用。5、路面厚度小；材料用量少，因而施工速度快，时间短，开放交通早。6、使用寿命长，钢纤维混凝土抗疲劳性能好，其底面的裂缝发展非常缓慢，直至裂缝发展到表面，其承受荷载作用次数比普通混凝土路面多得多；面板的板边和板角破损少，剥落少；抗冻融性能好，因此使用寿命长。

参考文献：

[1]中国工程建设标准化协会.CECS38-2004纤维混凝土结构技术规程。中国计划出版社，2004：47-57