鋼纖維混凝土在橋面鋪裝中的應(yīng)用
來源：來源于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間：2010-02-24 15:09:18
1 前言
隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，公路橋梁上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度也越來越快，致使公路橋梁的路面損害日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響交通暢通及行車安全。70年代以來，美國、日本等國家采用鋼纖維混凝土鋪修橋面，對(duì)于提高橋面層的抗裂性，耐磨性和減少維修工作量都有很大好處。據(jù)國外專家預(yù)言，對(duì)混凝土工藝而言，鋼纖維的出現(xiàn)是可以與鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的影響相提并論的一場(chǎng)混凝土技術(shù)革命，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的建筑材料工藝產(chǎn)生深刻的變化。我國從 80年代開始陸續(xù)用鋼纖維混凝土修筑橋面，也取得了很好的效果。
2 鋼纖維混凝土的特點(diǎn)
鋼纖維混凝土就是將適量的碳鋼纖維均勻的摻入到普通混凝土中形成的。主要特點(diǎn)是：⑴、較高的抗彎拉、抗剪切和抗?jié)B性能；⑵、較高的抗裂強(qiáng)度，較低的收縮率，可有效阻止裂縫的產(chǎn)生；⑶、能明顯的提高韌性指標(biāo)；⑷、能明顯的提高抗沖擊、抗疲勞強(qiáng)度；⑸、耐磨強(qiáng)度高；⑹、鋼釬維能夠在混凝土中均勻分布，容易達(dá)到不結(jié)團(tuán)、不裸露；
3 工程應(yīng)用
3.1 工程概況
青干河大橋位于秭歸縣長江南岸沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)，跨越長江支流青干河。該橋橋型采用中承式鋼管砼桁架拱，全橋孔跨布置為20+256+20+16=312m.橋面寬度為凈一 9m+2×1.0m人行道，其中主跨為256m的中承式鋼管砼拱，邊跨為2孔20m和1孔16m的鋼筋混凝土簡支T梁，全橋橋面連續(xù)，在橋臺(tái)接縫處設(shè)置伸縮縫。橋面縱坡設(shè)計(jì)為1％，橫坡設(shè)計(jì)為1.5％。根據(jù)設(shè)計(jì)變更要求，在縱梁連續(xù)區(qū)，將后澆層與三角墊層砼一次澆筑成型，混凝土強(qiáng)度為40MPa.橋面鋪裝采用鋼纖維混凝土。[1]
3.2 施工材料
3.2.1 原材料
⑴水 泥：選用425#普通硅酸鹽水泥，保證混合料具有較高的強(qiáng)度和耐磨性能。
⑵細(xì)集料：用中粗砂，平均粒徑0.35mm-0.45mm，含泥量<2%.
⑶粗集料：碎石粒徑不宜大于20mm和鋼纖維長度的2/3，含泥量<1%，質(zhì)地堅(jiān)硬，采用5mm-20mm.
⑷鋼纖維：選用武漢漢森鋼纖維有限責(zé)任公司0.5×0.5×2mmSF一32型剪切形鋼纖維，長徑比為57，材質(zhì)為Q235.
⑸外加劑：湖北沙市UNF高效減水劑。
3.2.2配合比
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先是使橋面鋪裝厚度減薄，其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強(qiáng)度，以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)度等級(jí)的要求即抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度以及施工的和易性。根據(jù)試配結(jié)果，確定每立方米砼的材料用量如下：
⑴鋼纖維：60kg；⑵水泥：460kg；⑶碎石：1112.1kg；⑷砂：653.1kg；⑸外加劑：3.2kg；⑹水：74.8kg.其坍落度控制在7cm內(nèi)。
3.3 施工工藝
3.3.1施工準(zhǔn)備
為了使梁體新舊砼結(jié)合良好，確保梁體新舊砼及三角墊層砼共同工作，需完成以下施工準(zhǔn)備工作：
1、先對(duì)T梁翼板頂面砼進(jìn)行全面鑿毛處理，直至露出新鮮砼面，然后對(duì)整個(gè)梁體頂面利用高壓水泵進(jìn)行清洗，并除去梁面的油污及其它的雜物；
2、對(duì)縱梁中的預(yù)留鋼筋利用鋼刷進(jìn)行表面除銹處理，并將其復(fù)位至設(shè)計(jì)圖紙要求的位置；對(duì)安裝后續(xù)各類型鋼筋，其在橋面上的結(jié)構(gòu)尺寸定位必須準(zhǔn)確，并且在橋面上設(shè)置架空施工過道，以防止鋼筋被踩踏或受壓變形；其綁扎或焊接長度均應(yīng)滿足施工規(guī)范要求；另橋面鋼筋制安前，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員要會(huì)同監(jiān)理對(duì)縱梁鑿毛情況進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行鋼筋的綁扎安裝工序。
3、立模及標(biāo)高控制。所有模板必須光滑、順直，模板定位應(yīng)用儀器進(jìn)行嚴(yán)格控制，定位后必須對(duì)模板進(jìn)行重新加固，以保證澆筑前后砼面的線條順直，另施工過程中，在橋中線及橫坡末端的鋼纖維砼頂面安放一根Φ20圓鋼，形成一個(gè)三角框架，以保證橋面砼的設(shè)計(jì)厚度及三角墊層的成形；
4、砼澆筑前的檢查。在砼澆筑前，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員要會(huì)同監(jiān)理及項(xiàng)目部有關(guān)負(fù)責(zé)人作鋼纖維砼澆筑前的全面檢查工作，在確認(rèn)合格并經(jīng)監(jiān)理同意后方允許進(jìn)行下一道工序即鋼纖維砼的澆筑施工。
5、由于鋼纖維砼的早期強(qiáng)度較高，故在砼終凝后，要立即在其表面周圍鋪上具有一定強(qiáng)度的泥土形成一個(gè)養(yǎng)護(hù)池，然后在池內(nèi)灌水，并派專人對(duì)其定時(shí)進(jìn)行保水養(yǎng)生，其前后澆水養(yǎng)生時(shí)間間隔以保證砼面一直保持有水覆蓋為度，整個(gè)養(yǎng)生時(shí)間不少于12天。
3.3.2施工順序
整個(gè)橋面的砼澆筑采用橫向整幅縱向分塊澆筑，其澆筑順序是先進(jìn)行縱梁區(qū)的鋼纖維砼澆筑，再進(jìn)行20m梁及 16m梁范圍內(nèi)后澆層普通砼的澆筑施工；縱梁區(qū)的鋼纖維砼澆筑順序是從跨中開始向左右兩岸順序推進(jìn)，其分塊澆筑以40m為一個(gè)澆筑段，一次澆筑鋼纖維砼方量約為56m3.澆筑前對(duì)待澆處的橋面進(jìn)行充分灑水濕潤，并且在澆筑鋼纖維砼前，在縱梁上灑一層高強(qiáng)度水泥砂漿結(jié)合層。
3.3.3鋼纖維砼的攪拌
鋼纖維砼的攪拌采用350L普通砼攪拌機(jī)進(jìn)行。當(dāng)鋼纖維體積率高，拌和物稠度較大時(shí)，攪拌機(jī)一次拌和量不大于其額定拌和量的80%.攪拌的投料次序和方法應(yīng)以攪拌過程中鋼纖維不結(jié)團(tuán)，不產(chǎn)生彎曲或折斷，不因拌和機(jī)超負(fù)荷而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，出料口不堵塞為原則。宜選用將鋼纖維，水泥，粗細(xì)骨料先干拌而后加水濕拌的方法。鋼纖維混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)攪拌試驗(yàn)確定，并比應(yīng)該普通混凝土規(guī)定的攪拌時(shí)間延長1～2min，采用先干拌后濕拌的拌和試驗(yàn)時(shí)，干拌時(shí)間不宜小于1.5min.
3.3.4鋼纖維砼運(yùn)輸、澆搗和養(yǎng)護(hù)
混凝土的運(yùn)輸應(yīng)縮短運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)輸過程中避免拌和物離析。如產(chǎn)生離析應(yīng)二次攪拌。
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環(huán)節(jié)，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。鋼纖維混凝土的澆筑方法應(yīng)保證鋼纖維分布均勻性和結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，在一個(gè)規(guī)定連續(xù)澆筑區(qū)域內(nèi)，澆筑施工過程不得中斷拌和料從攪拌機(jī)卸出到澆筑完畢時(shí)間不宜超過30min.鋼纖維混凝土應(yīng)采用機(jī)械振搗，不得采用人工振搗，所采用的振搗機(jī)械和振搗方法除應(yīng)保證混凝土密實(shí)度外，尚應(yīng)保證鋼纖維分布均勻。
鋼纖維混凝土的養(yǎng)護(hù)與普通混凝土相同。
3.4 質(zhì)量控制
橋面鋼筋制安、鋼纖維砼必須按設(shè)計(jì)要求和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等有關(guān)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量檢查和評(píng)定，并對(duì)鋼纖維砼的原材料、攪拌、面層振、壓、光等工序進(jìn)行檢查，確保質(zhì)量。
1、鋼纖維砼所用的各種材料進(jìn)場(chǎng)后均應(yīng)進(jìn)行抽檢或檢驗(yàn)，檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)或有關(guān)規(guī)范要求后方允許使用。另橋面所用各種型號(hào)鋼筋也必須進(jìn)行抽檢，鋼筋的閃光對(duì)焊及搭接焊的檢驗(yàn)數(shù)量也應(yīng)符合規(guī)范及設(shè) 計(jì)要求。
2、各種材料應(yīng)按重量配合比配料，誤差不超過：水泥±2％，水1％；鋼纖維±2％：粗細(xì)骨料±3％，外加劑±2％。
3、在攪拌機(jī)出料的鋼纖維砼，鋼纖維必須均勻地分布在砼中，無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。
4、由于鋼纖維砼流動(dòng)性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實(shí)。板角采用插入式振動(dòng)器振搗，然后用夯梁板來回整平。在混凝土面層抹平過程中，因鋼纖維直徑較粗而易冒出路面，影響到行車安全，在施工時(shí)必須注意清除。
5、在澆筑過程中嚴(yán)禁因拌和物干澀而加水。
6、新舊混凝土結(jié)合牢固，不得有起鼓、開裂、空殼。[2]
4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益
從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析，鋼纖維混凝土路面與普通水泥混凝土路面相比，其優(yōu)勢(shì)在于：①減薄橋面鋪裝混凝土厚度，縮短施工工期，加大縮縫間距，節(jié)約原材料及減少工程量后所帶來的一切費(fèi)用；②延長橋面使用壽命，節(jié)省養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用；③橋面混凝土質(zhì)量好，接縫少，延長車輛使用壽命；④鋼釬維混凝土攪拌工藝與普通混凝土攪拌工藝差別不大，不需要增加特別設(shè)備；⑤可提前開放交通。綜合分析，從一次性投資、使用年限、維修費(fèi)用、資金的時(shí)間價(jià)值來全面評(píng)價(jià)鋼纖維混凝土的經(jīng)濟(jì)效益，雖一次性投資較高，但從其維修費(fèi)用、使用年限和資金的時(shí)間效益考慮，鋼纖維混凝土的使用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
5 結(jié)束語
鋼纖維混凝土自發(fā)展以來，已在公路路面、橋面、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它除了具有良好的抗彎強(qiáng)度外，而且還具有優(yōu)異的抗沖擊、抗開裂性能。隨著生產(chǎn)方法的改善和技術(shù)設(shè)備的更新，鋼纖維的制造價(jià)格將不斷降低，我們完全有理由相信，在不遠(yuǎn)的將來，它一定會(huì)在國內(nèi)外更多的應(yīng)用范圍內(nèi)顯示出強(qiáng)大的優(yōu)越性。
