層布式鋼纖維混凝土路面施工技術研究

朱昌奎 李金會

摘 ?要：近年來，我國公路建設一直處于高速發展階段，公路建設規模越來越大。瀝青路面是我國高等級公路路面類型之一，因其路面平整少塵、不透水、經久耐用，在公路施工中得到了廣泛應用。在行車荷載及自然因素的反復作用下，瀝青路面早期病害愈加嚴重，其中最為嚴重的為開裂、車轍問題。為提高路面抗裂能力，該文提出采用層布式鋼纖維混凝土路面，為驗證其可行性，先通過室內試驗分析了層布式鋼纖維混凝土路面的高溫穩定性、彎拉強度等路用性能，表明層布式鋼纖維混凝土路面路用性能良好。并在此基礎上，結合具體工程案例，分析了其施工工藝，以期全面提升工程質量。

關鍵詞：層布式鋼纖維混凝土;高溫穩定性;施工工藝

中圖分類號：U416 ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，我國早期修建的大量公路已接近使用年限，在交通量猛增的今天，加劇了路面損壞的速度，嚴重影響了路面使用性能，大大降低了路面使用壽命。瀝青路面一旦損壞，維修及改造施工周期長，工程量大，這對我國瀝青路面養護影響較大。開裂、車轍是瀝青路面早期病害的主要形式，一定程度上，SMA的應用，可提高路面抗裂及抗車轍能力。然而，相比普通瀝青，SMA瀝青用量相比較高，特別是纖維等材料的摻加，將大大增加SMA材料的成本。基于經濟性原則，在保證材料路用性能符合施工規定的基礎上，急需一種材料來代替SMA，這對瀝青路面抗裂性能研究具有重要意義。隨著新材料、新工藝、新技術的不斷涌現，越來越多的新材料被廣泛用于公路施工。經研究發現，鋼纖維瀝青混凝土的應用，不僅能夠增強瀝青混凝土抗裂性能，還能改善瀝青混合料的高溫抗車轍能力，為了將鋼纖維瀝青混凝土的優勢充分發揮出來，該文以層布式鋼纖維混凝土路面為例展開了敘述，以期全面提高路面工程使用性能，延長路面使用壽命。

1 層布式鋼纖維的路用性能分析

鋼纖維混凝土屬于一種復合材料，是指將具有一定尺寸、外形的鋼纖維摻加到普通水泥混凝土的一種材料，鋼纖維的摻加可增強水泥混凝土的力學性能。層布式鋼纖維混凝土是在普通鋼纖維混凝土的基礎上發展的，相較普通鋼纖維混凝土，這種材料更具優勢，尤其是在抗裂、抗車轍等方面。為此，該文對層布式鋼纖維的高溫車轍穩定性及彎拉強度性能進行分析，具體如下。

1.1 高溫車轍穩定度

該文選擇全自動車轍試驗儀進行高溫車轍穩定度試驗，試驗對象為層布式鋼纖維瀝青混凝土、普通瀝青混合料，通過動穩定度來分析兩者抗車轍能力的強弱及不同之處。試驗結果見表1。

由此可見，3種材料間的動穩定度平均值均在6 600次·mm-1以上，與普通瀝青材料相比，無論是層布式鋼纖維AC-10，還是SMA-10材料，動穩定度均在其上。根據表1所示，AC-10動穩定度平均值為6 662次·mm-1，層布式鋼纖維AC-10為7 350次·mm-1，相比AC-10提高了10.3%;SMA-10動穩定度平均值為7 525次·mm-1，相比AC-10提高了13.0%。雖然說，相比SMA-10，層布式鋼纖維AC-10還存在一定差距，但已滿足抗裂性能需求，整體來講，層布式鋼纖維AC-10可提高路面抗車轍性能。

1.2 彎拉強度

為充分掌握層布式鋼纖維瀝青混合料彎曲破壞力學性能，該文通過小梁彎曲試驗，對層布式鋼纖維瀝青混凝土試件與普通瀝青混凝土試件進行了對比分析，通過彎拉強度、梁底最大彎拉應變等指標變化對層布式鋼纖維能否提高路面使用性能進行評價。本試驗共3組試件，每組試件共5個。第一組：無鋼纖維AC-10瀝青混合料試件設置;第二組：無SMA-10瀝青混合料試件;第三組：鋼纖維鋪設于試件底部、層間。按不同纖維摻量進行分析，分別為每平方米1.0 kg、1.4 kg、1.8 kg。試驗結果見表2。

通過試驗結果表明，3 種材料中，AC-10試件小梁的彎拉強度最低，在2.64 MPa，其他2種均在3.0 MPa以上，相比AC-10試件，層布式鋼纖維AC-10的小梁彎拉強度因摻量不同，則平均值不同，取最大值3.42 MPa分析，提高了29.5%;SMA-10的小梁彎拉強度為3.26 MPa，提高了23.5%。因此，通過分析對比，層布式鋼纖維AC-10與SMA-10試件均在AC-10試件以上，但層布式鋼纖維AC-10的彎拉強度更高。此外，層布式鋼纖維AC-10的纖維摻量不同，則彎拉強度也不盡相同，纖維摻量為1.0 kg·m-2時，則彎拉強度平均值為3.01 MPa;為1.4 kg·m-2時，則彎拉強度平均值為3.31 MPa;為1.8 kg·m-2時，則彎拉強度平均值為3.42 MPa。隨著纖維摻量的增加，層布式鋼纖維AC-10彎拉強度隨之增長，說明其強度更大，可有效提高瀝青混凝土的抗裂性能。

2 工程概況

該公路工程為雙向6車道，通車多年后，該路段出現了不同程度的病害問題，主要包括裂縫、車轍等，這些病害的長期存在，將嚴重影響路面行車的舒適性及安全。為此，必須做好路面維修養護工作。基于經濟性原則，該文決定選擇鋼纖維混凝土進行施工，作為一種新型筑路材料，鋼纖維混凝土具有優良的性能，如抗折強度、抗磨性、抗沖擊性。據相關研究表明，相比普通混凝土路面，鋼纖維混凝土厚度更小，為其50%左右，此外，強度更高，可提升30%以上。層布式鋼纖維混凝土是在普通鋼纖維混凝土的基礎上發展，這種材料的應用更具優勢。

3 層布式鋼纖維混凝土路面施工工藝

3.1 施工流程

相比普通混凝土路面施工，層布式鋼纖維混凝土路面施工流程具有相似性，是在其施工工藝基礎上發展而言，要求增加上下層鋼纖維撒布施工工序即可，具體流程如下。

清理基層—下層鋼纖維混凝土材料撒布—攤鋪第一層混凝土—整平、振搗施工—上層鋼纖維混凝土材料撒布—第二層混凝土攤鋪—振搗、整平、碾壓—抹平、收漿及壓紋—切縫、養護、開放交通。

3.2 施工要點

3.2.1 撒布鋼纖維混凝土材料

選擇專用設備，根據確定的纖維撒布面積用量要求，將鋼纖維混凝土均勻地撒布到施工作業面，嚴禁集中堆積、成團。隨后由專人撒布施工。在下層鋼纖維混凝土材料撒布時，結合施工進度需求，可一段一段進行施工，在整個施工中，嚴禁車輛行駛，破壞施工效果。

3.2.2 整平、振搗施工

在攤鋪第一層混凝土材料時，與施工要求的松鋪厚度相比，混凝土松鋪厚度要略低一些，避免出現局部上層鋼纖維高度過高，影響路面整體平整性。在振搗施工中，要求振搗力度、深度適中，不得過度或不足。同時，振搗施工需在上層鋼纖維撒布前完成。待完成上下層鋼纖維施工之后，可改善混凝土路面。

4 層布式鋼纖維混凝土路面性能分析

施工結束后，為保證層布式鋼纖維混凝土路面施工質量，該文對工后28 d普通混凝土工程與層布式鋼纖維混凝土路面工程進行了對比分析，路面芯樣抽檢結果見表3。

工后28 d鉆芯取樣抽檢結果表明，相比普通混凝土路面，層布式鋼纖維瀝青混凝土路面的劈裂強度、抗折強度均在普通混凝土路面以上，摻加鋼纖維之后，路面結構強度增加，路面抗裂、抗車轍性能改善，具有良好的施工效果。

5 結語

綜上所述，近年來，我國公路工程建設規模逐步擴大，隨著交通量及荷載等級的不斷提高，公路路面呈現了不同程度的病害問題，大量早期修建的公路工程步入了維修養護階段。為此，研究新型路面養護材料，對路面養護施工具有重要的現實意義。為此，該文選擇了層布式鋼纖維材料用于路面施工，通過提高施工技術水平，可有效延長路面工程使用壽命。

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