公路工程路面钢纤维再生混凝土技术分析

张兆俭

（潍坊交安公路工程有限公司，山东 潍坊 261031）

0 引言

在公路路面施工中，可以将钢纤维再生混凝土作为施工原材料，且钢纤维再生混凝土材料应用的范围非常广泛。如果要提高钢纤维再生混凝土材料在公路路面施工中发挥的作用，就要对这一材料的特点进行分析研究，然后进行钢纤维不同含量以及再生材料不同含量下施工原材料抵御压力强度的试验，通过这一试验来全面分析钢纤维含量高低以及再生材料含量高低对再生混凝土混合材料抵御压力强度的影响，最后对钢纤维再生混凝土应用在公路路面当中的性能进行研究，以供参考。

1 钢纤维混凝土路面的优势

第一，路面强度以及路面重量有了一定幅度的增加。这也是判断钢纤维混凝土是否具备性价比的一项重要指标，同样也因为这一优势，钢纤维混凝土才能够在各行各业中有更好的发展空间。

第二，断裂以及疲劳现象出现的概率有所减少。由于在混凝土施工建设原材料中加入了一定量的钢纤维，因此防止出现断裂的效果尤为明显，所以钢纤维混凝土材料与普通的混凝土材料相比更不容易出现断裂或疲劳的现象。

2 钢纤维以及钢纤维混凝土的性能

2.1 钢纤维的基础性能

钢纤维按照制造的方式不同能够分为四种不同的种类：切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维、熔抽钢纤维。钢纤维虽然抵抗拉力的强度比较高，但是其与水泥砂浆黏连的性能比较差，如果对钢纤维的表面进行形变处理，制作表面有痕迹，并且带有钩状的钢纤维就可以将其力学性能进一步优化完善。钢丝绳切断时，就要对钢纤维本身的油污以及锈迹进行处理。剪切钢纤维是通过剪切冷轧支撑的，与水泥砂浆的黏连性能会好一些。切削钢纤维由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制成，硬度比原材料有较大提高，截面呈三角形，与水泥混凝土的黏结较好。熔抽钢纤维是将已经熔化的钢水通过甩制而形成的，纤维的强度会与熔化钢材的成分以及热处理的条件有着一定的关系，并且其表面不规则，有一层较薄的氧化膜。氧化膜会降低钢纤维与混凝土之间连接的强度。

2.2 钢纤维能够提升混凝土强度的原理

在混凝土中加入一定量的钢纤维主要是为防止混凝土出现裂缝并防止裂缝扩大。在受到一定的拉力时，水泥材料与钢纤维能够共同将这一拉力进行承担分解，水泥材料是外力主要的承担材料，如果水泥发生一定程度的裂开，连接裂缝两端的钢纤维就会成为外力的主要承担材料。但是值得注意的是，如果钢纤维的加入量超过一定的比例之后，钢纤维混凝土能够承受更大的外部拉力，并且所产生的形变也会更大，直到钢纤维被拉断或者钢纤维从混凝土中被拔出来。

2.3 钢纤维混凝土的基础性能

钢纤维混凝土实质上就是在普通的混凝土中加入一定量的钢纤维，钢纤维混凝土与普通混凝土相比力学性能会更好，强度以及重量的比值会有一定程度的提高，抵御拉力、压力以及弯折力的性能会更好。在混凝土中加入一定量的钢纤维，抗弯极限强度可提高50%～150%；具备良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为18%～21%时，其冲击韧性指标可提高50～100 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%。

3 钢纤维再生混凝土的破碎处理方式

将原有的混凝土进行破碎处理：

第一，颚式混凝土破碎机械设备。在面对碎块较大的原有混凝土材料的时候通常会使用颚式混凝土破碎机械设备将其进行破碎处理，经过破碎处理之后的混凝土颗粒大小比较均匀，而且颚式混凝土破碎机械设备操作起来难度较低，利用颚式混凝土破碎机械设备对原有混凝土进行破碎处理的程序如下：首先，施工人员将原有混凝土材料中的杂质进行分拣筛除，然后将原有混凝土材料破碎成直径约为4cm 的混凝土颗粒；其次，将经过第一次破碎处理之后的混凝土颗粒进行二次处理，通常二次处理就是将混凝土颗粒进行不断的滚动；最后，将经过两次处理之后的混凝土颗粒材料进行筛选分类，能够得到直径在2cm 以下的再生混凝土材料。

第二，圆锥式混凝土破碎机械设备。圆锥式混凝土破碎机械设备的动力来自电机，通电之后可以使机械设备上的圆锥高速旋转，之后对原有的混凝土材料进行破碎与冲击，然后让原有的混凝土材料碎裂，利用圆锥式混凝土破碎机械设备对原有混凝土材料进行破碎处理的效率比较高，而且圆锥式混凝土破碎机械设备耐久性较好，能够长时间稳定运转，但其缺点在于对于具有一定黏性的矿物很难将其进行破碎。利用圆锥式混凝土破碎机械设备对原有混凝土材料进行破碎处理的程序如下：先将原有的混凝土材料初步破碎成直径约为15cm 的颗粒，然后将直径较小的再生混凝土材料进行筛选分拣。

钢纤维。钢纤维通俗来说就是将钢材通过加工生产制作成纤维状的材料，钢纤维可以分为波浪型钢纤维以及端钩型钢纤维。在混凝土材料中添加适量的钢纤维能够有效提高混凝土混合材料的刚性以及抵御压力的性能。将再生材料与原有的材料相比，能够明显地看出再生材料上裂缝数量比较多，混凝土颗粒之间的空间比较大，吸收水分的性能较强，因此再生材料刚性相对较差，强度与原有材料相比也出现了一定幅度的下滑。

但是，在再生混凝土材料中添加钢纤维，一方面能够提高再生材料颗粒的密度，能减弱混凝土混合材料吸收水分的性能；另一方面能够让再生材料的黏性不断增强，能够有效提高再生混凝土混合材料的结构特点。

4 对钢纤维再生混凝土抵御压力强度的试验

此次试验钢纤维的相关数据为平均的长度是20mm，有效直径为0.6mm，抗拉强度大于1000MPa。钢纤维的含量以及再生材料的取代率都能够直接影响钢纤维再生混凝土材料的力学特点，因此此次试验组钢纤维的含量分别为0、1%、2%，再生材料的取代率为0、40%、60% 以及100%。试验一共会出现12 种情况。然后对每一种试验情况的钢纤维再生混凝土材料进行加工制作成零部件，最后对这12 种零部件进行抵御压力强度的试验，不同情况下钢纤维再生混凝土含量如下：

一是钢纤维的含量为0，再生材料的取代率为0；二是钢纤维的含量为0，再生材料的取代率为40%；三是钢纤维的含量为0，再生材料的取代率为60%；四是钢纤维的含量为0，再生材料的取代率为100%；五是钢纤维的含量为1%，再生材料的取代率为0；六是钢纤维的含量为1%，再生材料的取代率为40%；七是钢纤维的含量为1%，再生材料的取代率为60%；八是钢纤维的含量为1%，再生材料的取代率为100%；九是钢纤维的含量为2%，再生材料的取代率为0；十是钢纤维的含量为2%，再生材料的取代率为40%；十一是钢纤维的含量为2%，再生材料的取代率为60%；十二是钢纤维的含量为2%，再生材料的取代率为100%。将这12 种不同情况的钢纤维再生混凝土材料加工制作成正方体，然后将正方体安置在压力测试机械设备上，确保试验样品与压力机械设备压力板在同一垂直线上，然后启动压力机械设备均匀对试验样品施加压力，观察试验样品的状态，在试验样品发生较大形变的时候将压力测试机械装置暂停，并对此时的压力大小进行详细记录。根据试验结果能够看到，随着垂直压力的不断增大，试验样品表面逐渐开始出现了垂直于地面的裂缝，但是这些裂缝只存在于试验样品的表面，试验样品内部没有任何裂缝，不同情况下钢纤维再生混凝土材料抵御压力强度的结果如下：

一是抗压强度约为33.5MPa；二是抗压强度约为32MPa；三是抗压强度约为30MPa；四是抗压强度约为27MPa；五是抗压强度约为36MPa；六是抗压强度约为33MPa；七是抗压强度约为31.5MPa；八是抗压强度约为31MPa；九是抗压强度约为37MPa；十是抗压强度约为 34.5MPa；十一是抗压强度约为33.5MPa；十二是抗压强度约为31.6MPa。

根据试验结果能够看到当再生材料的取代率为0的时候，在钢纤维再生混凝土材料当中增加钢纤维的含量能够有效提高钢纤维再生混凝土材料的抗压强度，当钢纤维含量保持一定比例的情况下，再生材料取代率不断增加，钢纤维再生混凝土材料抗压强度会随之不断降低。

在再生混凝土材料中不断增加钢纤维的含量能够有效提高再生混凝土材料内部结构横向的连接力量，进一步能够提高钢纤维再生混凝土材料的抗压强度，并且从试验结果当中能够明显看出，钢纤维添加量越多，钢纤维再生混凝土材料的抗压强度就会越高。

5 钢纤维再生混凝土应用在公路路面施工中的作用

在再生混凝土材料中添加钢纤维能够有效提高强度以及刚性，不易出现弯折而且稳定性以及耐久性都有明显提高。虽然添加钢纤维之后的钢纤维再生混凝土混合施工原材料性能有了较大的提高，但是在应用钢纤维再生混凝土混合施工原材料对公路工程路面进行施工建设之前，仍然需要对混凝土混合材料的路用性能进行全面检测。

当公路工程路面施工完成28 天之后，最开始全面仔细地观察公路路面的外观，对公路路面外观进行观察是最直接也是较为有效的一种施工材料路用性能检测的方式方法。如果发现路面平整，没有坑洼以及脱皮则说明施工质量能够达到相应的国家标准以及施工方案的要求，如果直观观察公路路面发现有蜂窝状的麻面或者公路路面有起灰表层脱落等情况则说明施工质量不合格，需要立即通知施工建设企业对公路工程路面进行重新施工，直到公路路面施工质量合格为止。

除了通过直接观察公路路面的外观这一方式之外，如果想准确判断公路工程路面施工质量是否达到相应的标准，需要对钢纤维再生混凝土混合原材料的抗弯折也就是刚性以及抗压强度进行全面详细的检测。当公路工程路面施工建设作业完成之后，要对路面施工原材料进行取样检测，通过检测能够得到钢纤维再生混凝土混合原材料抗弯折性能以及抗压强度的相关数据。

根据试验测试得到以下数据：当钢纤维再生混凝土混合原材料弯折强度为4.9MPa，同时钢纤维再生混凝土混合原材料抗压强度为31MPa 时，钢纤维再生混凝土混合原材料外观良好，没有出现任何裂缝或者是起灰脱落等情况；当钢纤维再生混凝土混合原材料弯折强度为5.1MPa 并且钢纤维再生混凝土混合原材料抗压强度为32.4MPa 时，钢纤维再生混凝土混合原材料外观良好，没有出现任何裂缝或起灰脱落等情况；当钢纤维再生混凝土混合原材料弯折强度为5.3MPa 并且钢纤维再生混凝土混合原材料抗压强度为31.9MPa 时，钢纤维再生混凝土混合原材料外观良好，没有出现任何裂缝或起灰脱落等情况。在再生混凝土材料当中合理地添加钢纤维确实能够有效提高钢纤维再生混凝土混合施工原材料的抗弯折以及抗压强度，能够有效地防止钢纤维再生混凝土混合施工原材料上出现不同程度的裂缝，而且应用钢纤维再生混凝土混合施工原材料进行公路工程路面施工的成本进一步降低，对施工周边环境的破坏以及污染程度也有效降低。

6 结语

综上所述，在公路工程路面修复施工建设过程中合理地应用钢纤维再生混凝土混合施工原材料在未来有着非常广阔的发展空间，在再生混凝土材料中添加一定含量的钢纤维确实能够有效提高再生混凝土材料的抗弯折强度以及抗压强度等力学的性能，而且添加钢纤维能够将再生材料取代率增加导致再生混凝土材料抗压强度下降的影响进行最大限度的消除。在再生混凝土材料中按照一定的比例添加钢纤维能够将钢纤维再生混凝土混合施工原材料的强度、抗弯折性能以及刚性进一步增强，能够让再生混凝土混合材料的实用性大大提高，进一步提高了公路工程路面施工修复建设的质量，从而促进我国交通运输业的持续、稳定发展。