淺談鋼纖維混凝土路面施工技術與質量控制措施論文

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摘要:筆者結合鋼纖維混凝土路面施工技術實踐,淺談鋼纖維混凝土路面施工技術與質量控制措施。

淺談鋼纖維混凝土路面施工技術與質量控制措施論文

關鍵詞:施工技術與質量控制措施

鋼纖維混凝土是將鋼纖維摻入到普通混凝土中製得的一種複合型混凝土,是一種新型路用材料。鋼纖維混凝土路面在動荷載下具有良好的抗衝擊力、抗彎、抗拉、耐磨性能,疲勞壽命長,並具有良好的阻止和抑制因溫度應力引起裂縫產生與擴展的能力。此外鋼纖維混凝土的抗凍性能良好。在普通混凝土中摻入一定劑量的鋼纖維,可以明顯減薄路面結構層厚度,改善路用性能,節約成本。

一、鋼纖維混凝土原材料的選擇及配合比設計

(一)水泥

一般可採用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。水泥的技術指標要求:

(1)氧化鎂含量:≤5%

(2)三氧化硫含量:≤3.5%

(3)細度指標:80μm方孔篩餘>10%

(4)初凝時間不得早於45min

(5)終凝時間不得遲於10h。因鋼纖維混凝土路面特殊的工作條件、厚度小,故路面混凝土應儘可能採用強度高、幹縮性小、抗磨性及抗凍性好的水泥。

(二)集料

粗骨料(粒徑大於7mm),宜採用石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、表面粗糙,近立方體顆粒的碎石,最大粒徑不宜大於20mm和鋼纖維長度的2/3.(鋼纖維長度一般爲3-4cm),含泥量不大於1%,細長、扁平顆粒及風化石、針片狀含量不大於10%,不宜採用石灰岩碎石,必要時應將含有土顆粒的碎石用水沖洗。

細集料(粒徑小於5mm)宜採用天然中粗砂或機制砂,沙粒必須堅硬、潔淨、乾燥、無雜質、顆粒均勻,細度模數爲2.0-3.0,含泥量不大於3%,含泥量超過標準的砂必須過篩。細集料的潔淨程度,天然砂以不小於0.075mm含量的百分比表示,機制砂以砂當量或亞甲藍值表示,其質量必須滿足規範要求。

(三)水和外摻劑

同普通混凝土一樣,無污染的自然水或自來水,混凝土用水量約爲130-180kg/m3,爲保證混凝土具有足夠的強度和密實度,水灰比宜爲0.4-0.55,水灰比低時,混凝土和易性差,可增加減水劑或塑化劑,爲使路面提早開放交通,可在混凝土中摻加適量早強劑,爲提高混凝土的和易性、抗凍性,可摻入適量加氣劑。

(四)鋼纖維類型及尺寸

採用的鋼纖維爲碳鋼纖維,路面用鋼纖維宜用:熔抽型、剪切性。其抗拉強度應不低於550Mpa,纖維直徑一般爲0.4-0.7mm,長度一般爲直徑的50-70倍。

(五)配合比設計

鋼纖維混凝土的配合比是指鋼纖維混凝土中各組成材料之間的比例關係。其設計的基本目的是將其組成的材料(包括鋼纖維、水泥、水、粗細骨料及外加劑等)合理配合,使所設計配置的鋼纖維混凝土滿足結構設計和質量驗收的強度要求,在路面工程的實際運用中,鋼纖維混凝土的配合比設計應直接基於鋼纖維混凝土的性能與使用進行設計,即在使用鋼纖維混凝土配合比設計中,以鋼纖維混凝土的抗折強度作爲配合比設計指標,尋求制約鋼纖維混凝土抗折強度的主要因素,如鋼纖維摻入量,鋼纖維長徑比,水泥標號與水灰比之間的比例關係,通過上述因素的調整,控制鋼纖維的抗折強度。

鋼纖維混凝土配合比設計時,必須滿足路面設計要求的拌和性能及硬化後的性能、鋼纖維混凝土路面結構的`設計要求決定,通常爲抗壓強度、抗折強度、彎曲韌度等,通常路面結構設計時以抗折強度、抗壓強度爲主要強度指標,爲提高鋼纖維混凝土的韌性,應儘可能選用與混凝土基體粘結強度較高的鋼纖維。路面鋼纖維混凝土配合比的強度試驗,應根據路面等級和工程要求分別進行抗壓與抗折試驗。

二、施工技術

(一)拌和

拌和是保證鋼纖維混凝土在混凝土基體中均勻分佈的重要環節,因此,鋼纖維混凝土路面施工須採用機械攪拌,一般採用強制式或反錐式攪拌機,爲保證鋼纖維混凝土攪拌均勻,防止鋼纖維結團,採取先幹後溼的工藝。其投料順序爲:砂—鋼纖維—石子—水泥的順序投料。首先在攪拌機裏幹拌1-2min,在加水溼拌2min左右。總攪拌時間控制在6min內。攪拌時間過長會形成纖維結團,且每次的攪拌量控制在攪拌機容量的1/3以下。

(二)運料

鋼纖維混凝土運輸採用自卸運輸車,由於鋼纖維混凝土在運輸過程中受到振動,使鋼纖維下沉、坍落度和含氣量都會有損失,影響鋼纖維混凝土的均勻性,因此,應儘量縮短運送的時間和距離,運輸中要防止鋼纖維混凝土受污染,運輸的最長時間以試驗提供的水泥初凝時間並給予施工留有足夠的操作時間爲限。 (三)澆築

當混合料運送至指定地點後,一般直接倒入安裝好模板的路槽內,並用人工找平,落料時應避免同一處大堆落下,在規定的連續施工區段內,必須連續進行,不能中斷,否則會造成鋼纖維沿接縫隙表面排列,不能產生增強作用,易產生裂縫。

(四)振搗

鋼纖維混凝土的振搗機具宜用平板振搗器。若板厚在0.2m以內可一次攤鋪成型,振動時間一般以表面振出砂漿、混合料不再下沉爲度,嚴禁漏振,再用兩端置於外側模板的振動樑,沿攤鋪方向振動壓平,振動過程中,多餘混合料被刮出,低凹處應隨時補足,最後用置於兩側模板上的無縫鋼管滾筒,沿縱向滾壓提漿,以確保路面的平整度。

(五)表面處理

爲防止鋼纖維外露或豎直伸出表面,以保證車輛及行人安全,在整平前可用凸棱的金屬壓滾或其它方法,將豎起或外露的鋼纖維壓入後再整平,抹面和壓紋時也不得將鋼纖維帶出,抹平的表面應在初凝前進行壓紋和拉毛,壓紋和拉毛工具,宜使用壓滾和刷子,不得使用竹掃帚。路面切縫宜採用割縫機割出要求深度的槽口,割槽時間不宜過早或過遲,在鋼纖維抹面後12-48小時左右,抗壓強度達到5-10Mpa作爲切縫時間。

(六)養生

鋼纖維混凝土與普通混凝土一樣,應及時養生。當混凝土抹面2小時後,當其表面具有一定硬度,用手指輕壓不出現痕跡時,可以開始養生。可採用草袋、麻袋或溼砂(約20-30mm)覆蓋於混凝土表面,每天均勻灑水數次,使其保持潮溼狀態,養護不得低於7天。也可用不透水的薄膜粘附於表面,從而阻止混凝土中水分蒸發,以保證鋼纖維混凝土的水化作用正常進行。

三、鋼纖維混凝土的質量控制

爲保證鋼纖維混凝土的施工質量,應注意以下事項:

1.對每一批進場的原材料都應該進行嚴格的檢驗,必須使用合格的原材料;

2.事先應檢測土基的密實度,基層的強度、剛度和均勻性;

3.現場測定砂、石料的含水量,根據試驗配合比,以適當調整施工配合比;

4.攤鋪前,應檢查基層的平整度、路拱橫坡、模板標高等;

5.試件製作。每鋪築400方的鋼纖維混凝土,應制作2組抗折試件(以作7天和28天強度試驗強度)每增鋪1000-2000m3鋼纖維混凝土,增做一組試件,備作驗收或檢查後期強度時用,試件在現場與路面相同條件下進行溼法養生,施工中應及時測定7天齡期試件強度,檢查是否達到28天齡期強度的70%以上,否則,查明原因,立即採取措施,以達到設計要求。

四、鋼纖維混凝土路面接縫設置

因鋼纖維抗拉性能好,阻裂能力和抗收縮性能好,在施工條件許可時,一般7-9m寬的路面勿需設縱縫,可用整幅施工,橫向縮縫按15-20m間距設置。

鋼纖維混凝土由於其自身就具有的優異性能,目前已得到廣泛應用,但是鋼纖維混凝土路面的施工較普通混凝土路面複雜,如果在施工過程中控制不好,很容易出現鋼纖維結團,拌合物工作性差等問題,反而降低了路面質量。所以在使用鋼纖維混凝土時,一定要嚴格控制原材料的質量、拌和、運料、澆築、振搗、養生等施工環節,只有這樣纔能有效發揮鋼纖維混凝土的優越性能,提高其社會和經濟效益,爲國民發展服務