鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土鋼纖維混凝土隨著國民經(jīng)濟建設(shè)和公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，城市道路和國道干線公路上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度越來越快，致使路面的損壞也日趨嚴(yán)重起來。特別是對損壞的水泥混凝土路面而言，它不僅翻修投資大，且施工周期較長，嚴(yán)重影響交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復(fù)路面雖有強度高，板塊性好，有一定的抗磨性及承受氣象作用的耐久性好等特點，但它的最大缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差，路面板塊容易受彎折而產(chǎn)生斷裂，所以就要求路面面板應(yīng)有足夠的抗彎、抗拉強度和厚度。用鋼纖維混凝土修筑路面，就是意將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中（與混凝土一起攪拌并通過分散的鋼纖維，減小因荷載在基體混凝土引起的細(xì)裂縫端部的應(yīng)力集中，從而控制混凝土裂有很大的界面粘結(jié)力，因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面，使鋼纖維混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用，顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強度和斷裂延伸率。特別是提高了混凝土的韌性和抗沖擊性。實踐證明，采用鋼纖維混凝土這一新型高強復(fù)合材料對路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節(jié)省工程造價等具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益；為提高道路補強與改造提供了良好的途徑。1、基本要求1.1鋼纖維混凝土材料鋼纖維混凝土就是在一般普通混凝土中摻配一定數(shù)量的短而細(xì)的鋼纖維所組成的一種新型高強復(fù)合材料。由于鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的產(chǎn)生，不但具有普通混凝土的優(yōu)良性能，而且具有良好的抗折、抗沖擊、抗疲勞以及收縮率小、韌性好、耐磨耗能力強等特性。可使路面厚度減薄50%以上，縮縫間距可增至15m～30m，不用設(shè)脹縫和縱縫。鋼纖維混凝土用鋼纖維類型有圓直型、熔抽型和剪切型鋼纖維。其長度分為各種不同規(guī)格，最佳長徑比為40～70，截面直徑在0.4mm～0.7mm范圍內(nèi)，抗拉強度不低于380mpa.在施工時鋼纖維在混凝土中的摻入量為1.0%～2.0%（體積比），但最大摻量不宜超過2.0%。水泥采用425#~525#普通硅酸鹽水泥，以保證混合料具有較高的強度和耐磨性能。鋼纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑為鋼纖維長度的23.不宜大于20mm.細(xì)集料采用中粗砂，平均粒徑0.35mm～0.45mm，松裝密度1.37g/cm3.砂率采用45%～50%。1.2鋼纖維混凝土配合比鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應(yīng)使路面厚度減薄，其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強度，以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計對強度等級的要求即抗壓強度與抗折強度，以及施工的和易性。鋼纖維混凝土配合比設(shè)計基本按以下步驟進行。（1）根據(jù)強度設(shè)計值以及施工配制強度提高系數(shù)，確定試配抗壓強度與抗折強度；鋼纖維混凝土抗折強度設(shè)計值的確定：fftm＝ftm（1+atmpflf/df）式中fftm――鋼纖維混凝土抗折強度設(shè)計值；f相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折強度設(shè)計值；atm――鋼）；（2）根據(jù)試配抗壓強度計算水灰比；0.5%～2.0%之間；（4）按照施工要求的稠度確定單位體積用水量，參照表2；（5）確定砂率，見表3；（6）計算混合材料用量，確定試配配合比；（7）按照試配配合比進行拌合物性能試驗，調(diào)整單位體積用水量和砂率，確定強度試驗用基準(zhǔn)配合比；（8）根據(jù)強度試驗結(jié)果調(diào)整水灰比和鋼纖維體積率，確定施工配合比。試驗結(jié)果表明，在經(jīng)驗和計算的基礎(chǔ)上確定水泥用量、砂率及水灰比，并根據(jù)不同配比時的鋼纖維混凝土強度進行試驗（見表4），當(dāng)水泥用量在380kgm3～400kgm3時強度較高，但此時砂率較小，砂石中有分離現(xiàn)象。因此將砂率調(diào)到0.48，如此強度雖有降低，但其余性能卻可得到改善。為此，調(diào)整最佳配比即水泥∶黃砂∶碎石∶水＝1∶2.16∶2.34∶鋼纖維混凝土拌和為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結(jié)團，在施工時每拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80%。采用滾動式攪拌機拌和，在攪拌混凝土過程中必須保證鋼纖維均勻分布。為保證混凝土混合料的攪拌質(zhì)量，采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時間為：粗集料→鋼纖維（干拌1min）→細(xì)集料→水泥（干拌1min），其中待全部料投入后重拌2min～3min，最后加足水濕拌1min.總攪拌時間不超過6min，超攪拌會引起濕纖維結(jié)團。按此程序拌出的混合料均勻。尚若在拌和中，分開，一旦發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團，就必須剔除掉1.4鋼纖維混凝土澆搗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。不同之處就是其流動性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實。板角采用插入式振動器振搗，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，故在施工時需注意清除。2、工程實例某二級公路水泥混凝土路面修補工程段全長112m，寬2×3m，修補前路面板呈破碎、斷裂狀，原為一般普通混凝土澆筑，部分板底基層下沉。現(xiàn)用鋼纖維混凝土修補路面，基層補強采用c15素混凝土澆筑，舊混凝土路2.1施工材料∶黃砂∶碎石∶鋼纖維∶水并強度試驗，結(jié)果見表5.2.2施工工藝混凝土做面完畢后，及時采用濕法養(yǎng)護，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻規(guī)定要求后即可開放交通。2.3施工質(zhì)量控制鋼纖維混凝土的質(zhì)量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環(huán)節(jié)進行控制外，還重點對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制，同時按規(guī)定對每天所澆筑混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強度進行檢驗，均達到了設(shè)計要求，使平整度、坍落度、主要技術(shù)指標(biāo)得到有效控制。3、經(jīng)濟與社會效益從經(jīng)濟和社會效益分析，鋼纖維混凝土路面與普通水泥混凝土路面相比，其特點：①面層厚度可減薄至1/2以上，使施工工期縮短，因此節(jié)約原材料及減少工程量后所帶來的一切費用；②路面使用壽命延長因此而節(jié)省的費用；③減少縮縫帶來的材料、人工等所節(jié)省的費用；節(jié)省養(yǎng)護、減少時間延誤及維修費用；除此以外，還有路面質(zhì)量好，接縫少，延長車輛使用壽命等費用。綜合分析，對于舊混凝土路面，若采用鋼纖維混凝土進行罩面修復(fù)，則一次性投資的費用比挖掉重建混凝土路面要節(jié)省許多。同樣，從一次性投資、使用年限、維修費用、資金的時間價值來全面評價鋼纖維混凝土路面工程的經(jīng)濟效益，與新鋪瀝青混凝土路面評價綜合效益，鋼纖維混凝土路面雖一次性投資較前者高，但從其維修費用、使用年限的不同考慮，以及和資金的時間效益，用年成本法計算其等值年金，結(jié)果表明鋼纖維混凝土路面每年支出的費用比瀝青混凝土路面要低35%。采用鋼纖維混凝土修補法，不但可使鋼纖維混凝土的質(zhì)量及其增強效果得到保證，而且還4、結(jié)語泛應(yīng)用，同時也取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。它除了具有良好的抗彎強度外，而且還具有優(yōu)異的抗沖擊、抗開裂性能。在對鋼纖維混凝土進行的沖擊荷載等試驗研究中表明：摻以體積率為1%～2%的鋼纖維增強混凝土