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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 钢纤维混凝土材料在旧混凝土路面修补工程中的应用石家庄市大路桥梁建设集团第三大路工程处 张二辉摘要：介绍了钢纤维混凝土材料在旧混凝土路面修补的情形,并在分析配比试验强度的基 础上,通过某工程实例,证明钢纤维混凝土实际应用于旧混凝土路面修补工程的可行性；钢纤 维混凝土是一种性能优良的新型复合材料；与一般混凝土相比,其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲惫、韧性等性能都有显著提高,它不仅可使面层减薄,缩缝间距加大,改善路面 的使用性能,延长路面使用寿命,而且仍可节约工程造价,缩短施工工期；关键词：钢纤维混凝土；一般混凝土；旧混凝土路面；修补工程；应用
2、随着国民经济建设和大路交通事业的飞速进展,城市道路和国道干线大路上的车辆荷载及密度 越来越大,行驶速度越来越快,致使路面的损坏也日趋严峻起来；特殊是对损坏的水泥混凝土 路面而言,它不仅翻修投资大,且施工周期较长,严峻影响交通畅通及行车安全；如用一般水 泥混凝土修复路面虽有强度高,板块性好,有肯定的抗磨性及承担气象作用的耐久性好等特 点,但它的最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差,路面板块简单受弯折而产生断裂,所以就 要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度；用钢纤维混凝土修筑路面,就是意将钢纤维 匀称地分散于基体混凝土中（与混凝土一起搅拌）,并通过分散的钢纤维,减小因荷载在基体 混凝土引起的细
3、裂缝端部的应力集中,从而掌握混凝土裂缝的扩展,提高整个复合材料的抗裂 性；同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力,因而可将外力传到抗拉强度 大、延长率高的纤维上面,使钢纤维混凝土作为一个匀称的整体抗击外力的作用,显著提高了 混凝土原有的抗 拉、抗弯强度和断裂延长率；特殊是提高了混凝土的韧性和抗冲击性；实践证明,采纳钢纤维 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、耐冲击和耐疲惫 性,而且可改善路面的使用性能,延长使用寿命从而削减老路开挖,对节约工程造价等具有重 要 的经济效益和社会效益；为提高道路补强与改造供应了良好的途径；1 基本要求 11 钢纤维混凝
4、土材料 钢纤维混凝土就是在一般一般混凝土中掺配肯定数量的短而细的钢纤维所组成的一种新型高强 复合材料；由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产生,不但具有一般混凝土的优良性能,而且具 有良好的抗折、抗冲击、抗疲惫以及收缩率小、韧性好、耐磨耗才能强等特性；可使路面厚度 15m30m,不用设胀缝和纵缝；钢纤维混凝土用钢纤维类型有 减薄 50以上,缩缝间距可增至 圆直型、熔抽型和剪切型钢纤维；其长度分为各种不同规格,正确长径比为 4070,截面直径 在 04mm07mm范畴内,抗拉强度不低于 380MPa；在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为 10 20（体积比）,但最大掺量不宜超过 20；水泥采纳 425
5、525一般硅酸盐 水泥,以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能；钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维名师归纳总结 长度的 23；不宜大于20mm；细集料采纳中粗砂,平均粒径035mm045mm,松装密度第 1 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 137g/cm3 ；砂率采纳 45 50；12 钢纤维混凝土协作比 钢纤维混凝土混合料协作比的要求第一应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的 抗弯强度,以满意结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性；钢 纤维混凝土协作比设计基本按以下步骤进行；（ 1）依据强度设计值以
6、及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度；钢纤维 混凝土抗折强度设计值的确定：）fftm ftm （1atmPfLf/df 式中 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协作材料、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（试验确定）；Pf 钢纤维体积率,；Lf/df钢纤维长径比,当ftm 60N/mm2时,可按表1 采纳；（2）依据试配抗压强度运算水灰比；（3）依据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范畴在 05 20之 间；（4）依据施工要求的稠度确定单位体积用水量,参照表 2；（5）确定砂率,见表
7、3；（6）运算混合材料用量,确定试配协作比；（7）依据试配协作比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准 协作比；（8）依据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工协作比；试验结果说明,在体会和运算的基础上确定水泥用量、砂率及水灰比,并依据不同配比时 的钢纤维混凝土强度进行试验（见表 4）,当水泥用量在 380kg.m3400kg.m3 时强度较高,但 此时砂率较小,砂石中有分别现象；因此将砂率调到 048,如此强度虽有降低,但其 余性能却可得到改善；为此,调整正确配比即水泥黄砂碎石水121623404 8；13 钢纤维混凝土拌和 为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结
8、团,在施工时每拌一次的搅拌量不宜大于搅拌机额定 搅拌量的 80；采纳滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必需保证钢纤维匀称分布；为保 证混凝土混合料的搅拌质量,采纳先干后湿的拌和工艺；投料次序及搅拌时间为：粗集料钢 纤 维（干拌 1min）细集料水泥（干拌 1min ）,其中钢纤维在拌和时分三次加入拌和机中,边 2min 3min ,最终加足水湿拌 1mi 拌边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌 n；总搅拌时间不超过 6min,超搅拌会引起湿纤维结团；按此程序拌出的混合料匀称；尚如在 拌 和中,先加水泥和粗、细集料,后加钢纤维就简单结成团；而且纤维团越滚越紧,难以分开,名师归纳总
9、结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一旦发觉有纤维结团,就必需剔除掉,以防止因此而影响混凝土的质量；14 钢纤维混凝土浇捣 钢纤维混凝土浇捣与一般混凝土一样,浇筑和振捣是施工中的重要环节,直接影响钢纤维混凝 土的整体性和致密性；不同之处就是其流淌性较差,在边角处简单产生蜂窝,因此,边角部分 可先用捣棒捣实；板角采纳插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平；在混凝土面层抹平过 程 中,因钢纤维直径较粗而易冒出路面,影响到行车安全,故在施工时需留意清除；2 工程实例 某二级大路水泥混凝土路面修补工程段全长 112m,宽 2 3m,修补
10、前路面板呈破裂、断裂状,原为一般一般混凝土浇筑,部分板底基层下沉；现用钢纤维混凝土修补路面,基层补强采纳 C1 12cm厚、 C3 5 素混凝土浇筑,旧混凝土路面平均凿除深度 25cm（包括基层松动部分）,拟采纳 0 钢纤维混凝土浇筑路面；21 施工材料 211 原材料 水泥： 425一般硅酸盐水泥；细集料：用中粗砂,平均粒径 035mm048mm,含泥量 2；粗集料：碎石 5mm20mm,含泥量 1,质地坚硬；钢纤维：选用长度 30mm、当量直径 060mm由浙江某厂生产的低碳结构钢剪切扭曲型,型号 DN30 ,其强度 380MPa以上；该产品性能稳固,使用成效良好；212 协作比 钢纤维混
11、凝土协作比设计依据抗折强度和抗压强度双控标准要求及施工的工作度采纳以抗折强 度为主要指标进行设计；设计抗折强度 65MPa、抗压强度 35MPa；经试验室进行几种配比方案 5；确定：水泥黄砂碎石钢纤维水并强度试验,结果见表 22 施工工艺 221 基层处理及路面浇筑 在钢纤维混凝土浇筑前,为提高水泥混凝土面层下基层和垫层的刚度,做好对旧混凝土板及板 底基层的处理工作,即在破旧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,凿除深度必需满意原路面设计要求,再将原基层松动部分全部清除；被清除后的基坑及深度一律用 面；按要C15 贫混凝土进行处理；待混凝土半干状
12、态时即可浇筑路求先用 C15 一般混凝土浇筑至路面面层厚度 12cm 时,经底面层整平处理后再用钢纤维混凝土浇 筑；222 钢纤维混凝土搅拌 钢纤维混凝土搅拌采纳滚筒式搅拌机；为使钢纤维在混凝土中分散匀称,采纳二次投料三次搅 1min ,最终注水湿拌 15min 左 拌法,即先将石子和钢纤维干拌 1min,加入砂子、水泥再干拌 右,总搅拌时间掌握在 6min 内,搅拌时间过长会形成湿纤维团；且每次的搅拌量宜在搅拌机公 称 容量的 1.3 以下；名师归纳总结 223 运输与浇筑第 3 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 混凝土运输采纳自卸运输
13、车,运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得超过 15m,以防混凝 土离析；钢纤维混凝土采纳人工摊铺,用人工将其大致摊铺整平,摊铺后用平板振动器振捣,振捣的连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,混凝土整平采纳振动梁振捣拖平,再用钢滚筒依次滚压进一步整平,整平的表面不 得暴露钢纤维；在做面时需分两次进行,即先找平抹平,待混凝土表面无泌水时,再做其次次抹平,抹平后沿模板方向拉毛,拉毛深度 器进行处理就成效更佳；224 养护与切缝1mm2mm；拉毛时防止带出钢纤维,如采纳滚式压纹钢纤维混凝土设有多种切缝；胀缝与路中心线垂直,缝壁必需垂直,缝隙宽度必需一样
14、,缝中 不得有连浆现象,缝隙内应准时浇灌填缝料,当混凝土达到强度 25 30时,采纳切缝机进 行缩缝切割,切缝深度 3cm,缩缝设置 16m.道；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,不设置传力杆；对胀缝、缩缝均采纳 10石油沥青,灌式填缝；混凝土 做面完毕后,准时采纳湿法养护,终凝后准时掩盖草袋,并每天匀称浇水,保持潮湿状态,养 护 10d15d；与此同时做好封闭交通,待强度测试达到规定要求后即可开放交通；23 施工质量掌握 钢纤维混凝土的质量除对原材料、协作比以及施工过程的主要环节进行掌握外,仍重点对钢纤 维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以及混凝土振捣的掌握,同时按规定
15、对每天所浇筑混凝土的 28 d 抗折、断块抗压强度进行检验,均达到了设计要求,使平整度、坍落度、主要技术指标得到 有效掌握；3 经济与社会效益 从经济和社会效益分析,钢纤维混凝土路面与一般水泥混凝土路面相比,其特点：面层厚度 可减薄至 1/2 以上,使施工工期缩短,因此节约原材料及削减工程量后所带来的一切费用； 路面使用寿命延长因此而节约的费用；削减缩缝带来的材料、人工等所节约的费用；5 节约 养 护、削减时间延误及修理费用；除此以外,仍有路面质量好,接缝少,延长车辆使用寿命等费 用；综合分析,对于旧混凝土路面,如采纳钢纤维混凝土进行罩面修复,就一次性投资的费用 比挖掉重建混凝土路面要节约很多
16、；同样,从一次性投资、使用年限、修理费用、资金的时间 价值来全面评判钢纤维混凝土路面工程的经济效益,与新铺沥青混凝土路面评判综合效益,钢 纤维混凝土路面虽一次性投资较前者高,但从其修理费用、使用年限的不同考虑,以及和资金 的时间效益,用年成本法运算其等值年金,结果说明钢纤维混凝土路面每年支出的费用比沥青 35；采纳钢纤维混凝土修补法,不但可使钢纤维混凝土的质量及其增强成效 混凝土路面要低 得到保证,而且仍可提前开放交通,具有显著的经济效益和社会效益；4 结语 钢纤维混凝土自进展以来,已在大路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用,同时也取 得了肯定的经济效益和社会效益；它除了具有良好的抗弯强
17、度外,而且仍具有优异的抗冲击、抗开裂性能；在对钢纤维混凝土进行的冲击荷载等试验讨论中说明：掺以体积率为 1 2的 钢纤维增强混凝土与基体比较,其抗冲击强度可提高 10 倍 20 倍,弯曲韧性可提高 20 倍左 右,抗弯强度可提高 1 倍 6 倍,抗拉强度可提高 2 倍左右,疲惫强度提高 50,抗裂强度可 10 30；由此可见,钢纤维混凝土的抗裂性与抗冲击是特别优 提高 2 倍,抗压强度可提高 异的；此外,用钢纤维混凝土修筑旧混凝土路面仍能达到早期强度高,提前通车的目的；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1卢亦
18、焱钢纤维混凝土材料及其在路面工程中的应用大路,1999,4 2中国工程建设标准化协会标准钢纤维混凝土结构设计与施工规程北京：中国建筑工业 出版社, 1992,6 3中国工程建设标准化协会标准钢纤维混凝土试验方法北京：中国建筑工业出版社,19 89, 12 4蒙云钢纤维混凝土新型路面设计与施工重庆：重庆高校出版社,1995,7 5李启棣,吴淑华钢纤维混凝土的特性及其应用铁道建筑,1989（1）版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, a
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