鋼纖維混凝土在公路路面施工中的應用

荊杰 李搖搖

摘 要： 相比素混凝土，纖維混凝土整體性能更具優(yōu)勢。纖維的摻入可以提高混凝上的基本力學性能和抗沖擊抗疲勞性能，特別是剛性纖維對混凝土力學性能的提高效果明顯。將鋼纖維混凝土合理用于公路路面施工，可有效提升路面使用性能。為此，本文在充分掌握鋼纖維混凝土特點的同時，結合具體案例，對公路路面鋼纖維混凝土施工工藝進行了探討。

關鍵詞： 工程概況；路面施工；鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土是近年來發(fā)展起來的一種新型建筑材料，是在普通混凝土中摻入適量的鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復合材料，除抗壓強度外，它的各項物理力學性能都比普通混凝土有顯著的改善和提高，使原屬于脆性材料的混凝土變?yōu)榫哂幸欢ㄋ苄孕再|的復合材料，其主要工作機理是利用均勻分散的短鋼纖維來改善普通混凝土的脆性。在受力過程中，短鋼纖維發(fā)揮其抗拉強度高，而混凝土發(fā)揮其抗壓強度高的各自優(yōu)勢，從而使其具有優(yōu)良的抗裂、抗彎、耐疲勞、耐磨耗、韌性高等力學性能，在公路路面應用上有著廣闊的前景。

一、鋼纖維混凝土的特點

1、力學強度

根據各國鋼纖維混凝土資料分析，鋼纖維對提高混凝土的抗壓強度不顯著，統(tǒng)計資料表明，鋼纖維混凝土抗壓強度僅提高了10%左右，但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在，增大了混凝土的壓縮變形，提高了破壞時的韌性；試驗表明，鋼纖維混凝土的劈拉強度、抗剪強度、抗彎強度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

2、鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能

韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質。抗裂性是指鋼纖維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質。混凝土中摻入鋼纖維后，可減少收縮和變型，并且荷載作用時，隨著荷載繼續(xù)增加，超過混凝土所能承受的壓力時，應力通過混凝土與鋼纖維的粘結力傳遞給鋼纖維，混凝土受到鋼纖維的約束作用，限制了新裂縫的發(fā)生，推遲了裂縫的擴展，因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。

3、鋼纖維混凝土的抗沖擊性能

在動荷載作用下，鋼纖維混凝土在裂縫開展時，首先是鋼纖維克服混凝土的粘結力被拔出，或是鋼纖維達到屈服強度而被拉斷，這都需要消耗大量的能量，所以鋼纖維混凝土具有較高的抗沖擊性能。

4、鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性

混凝土中摻入鋼纖維后，其耐磨性能得到了很大提高。國內采用了標號為C35 和CF35的普通混凝土和鋼纖維混凝土5cm×5cm×5cm的試件在國產耐磨機上做等條件磨損試驗。結果表明，鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍融性等均較普通混凝土好。

二、工程概況

某公路工程屬于二級改建公路，8m為其路面寬度，為混合交通，使用初期標準軸載交通量可換算為400n/d，預計6%為年平均增長率，20年為設計使用年限，根據中等交通等級進行路面設計。路面結構為上基層（15cm水泥穩(wěn)定砂礫，E=400mpa）+下基層（20cm石灰土，E=400mpa）+土基（E=25mpa）。根據工程實際情況，素混凝土與層布式鋼纖維混凝土的抗折強度分別為4.5mpa、6.8mpa；彈性模量相同，為28x103mpa。

三、公路路面鋼纖維混凝土施工工藝

1、原材料準備

水泥：選取425#普通硅酸鹽水泥用于施工，施工前應對其抗折、抗壓強度進行測量，其中3天抗折強度為4.5mpa、抗壓強度為22mpa；28天抗折強度為7.2mpa、抗壓強度為46mpa。

細集料：選用碎石軋制的石屑作為本工程細集料，3.1為其細度模數，14.2%為其壓碎值。

粗集料：以0—40mm粒徑的級配碎石用于施工。

鋼纖維：根據工程實際情況，選取58長徑比的剪切型波紋鋼纖維用于施工。

2、試驗段施工

為確保施工質量，需在本段公路合理選擇試驗段，本文以1604k—1607k段為例分析，其長度為3km，因本試驗段位于三級公路，屬于瀝青表面，7cm為其面層寬度，3到4.5cm為其厚度。目前，針對本擴建工程，需將三級公路改造為二級公路，同時加寬公路。12m為路基寬度；9m為路面寬度；上基層選取水穩(wěn)砂礫，厚度為16cm；下基層選取碎石灰土，厚度為15cm；路面選取布式鋼纖維混凝土，厚度為16cm。

3、摻加及撒布鋼纖維

在現場添加鋼纖維，通過計算機對每次投放量進行嚴格計量，應嚴格遵循設計規(guī)定對摻量進行有效控制。確保選用的混凝土標號與塌落度與施工要求相符合，在鋼纖維投放過程中，應指派專人選用罐車進行運輸，每車鋼纖維添加量為12籍。攪拌機在鋼纖維摻加過程中處于旋轉狀態(tài)，一般選用鋼纖維分散機與手工的方式進行鋼纖維的摻加，將摻加速度控制在40kg/min。摻加完成后對攪拌罐進行3到5分鐘全速轉動。隨后選取專用鐵篩，根據施工規(guī)定進行撒布，要求具有均勻性，不得出現團狀現象。要求先準確計算出鋼纖維撒布用量、面積等，隨后指派專人進行撒布施工。

4、振搗及整平施工

在澆筑混凝土時，必須振搗鋼纖維混凝土，以此提高混凝土的密實度，并確保混凝土與鋼纖維之間的密合度。在施工過程中應及時進行鋼纖維混凝土表面提漿作業(yè)，選用的工具一般為振動棒與振動梁。同時選用漿頭在混凝土初凝前將露出的鋼纖維進行覆蓋。在振搗過程中應對振搗時間進行嚴格控制，并確保移動距離與插入深度符合施工要求，避免漏振與過振等情況的產生。

攤鋪第一層石屑混凝土時，需對混凝土松鋪厚度加以嚴格控制，一般情況下，可控制在施工設計要求松鋪厚度值以下，隨后做好整平作業(yè)。避免部分位置上層鋼纖維在試模高度以上。同時，振動梁平作業(yè)時，需翹起上層鋼纖維，避免混凝土撒布過程中對鋼纖維造成損害。選取人工方式進行第二層石屑混凝土撒布施工，應確保厚度均勻，1cm左右即可。完成上下層布式鋼纖維混凝土施工后，即可改善混凝土路面抗裂性能，并有效增加路面縮縫間距。

5、抹光及養(yǎng)護施工

整平、振實混凝土后，應停止施工4小時，也可以根據具體的天氣情況、塌落度進行時間的確定，為確定混凝土是否處于初凝狀態(tài)，可選用腳踩上面，出現5毫米腳印下沉為標準。在混凝土表面選用抹光機進行一到兩遍粗抹，隨后進行提漿、搓毛及壓實作業(yè)。一次抹光作業(yè)完成后，下次抹光作業(yè)應在混凝土表面水分蒸發(fā)后進行，同時選用人工的方式對部分凹陷與不平整位置進行補漿與抹平，隨后選用機械設備進行全面抹平作業(yè)。確保抹平與壓實整個面層后，應復核其平整度，檢查工作應在機械抹光后利用靠尺完成，進而對面層平整度進行良好控制。在鋼纖維混凝土養(yǎng)護中，主要選用的材料為薄膜、草包等，確保其表面具備14天的濕潤程度，并將其養(yǎng)護周期控制在28天。

四、結束語

綜上所述，近年來，隨著公路工程建設規(guī)模的不斷擴大，鋼纖維混凝土已成為路面施工不可或缺的重要材料，僅需將鋼纖維摻加到普通混凝土即可，該材料力學性能良好，能夠對混凝土裂縫問題進行有效防治，因此在公路路面工程施工中得到了廣泛應用及推廣。

參考文獻

[1] 鄭峰. 淺談公路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用[J].科技資訊. 2014（17）.

[2] 王仁浩.談鋼纖維混凝土在公路工程中的應用[J]. 黑龍江科技信息. 2014（03）.

[3] 梁城，朱金鵬.淺談高速公路鋼纖維混凝土路面的應用[J]. 河南科技. 2013（09）.

[4] 仇益梅.高速公路鋼纖維混凝土路面的應用與推廣[J]. 公路交通科技（應用技術版）. 2011（03）.

[5] 申敏.鋼纖維混凝土技術在公路橋梁施工中的應用研究[J]. 交通世界. 2017（Z2）.