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摘 要:近年来,随着钢纤维混凝土在工程中的推广使用,尤其是在桥面铺装混凝土中的应用,其改善混凝土先天结构、分散裂缝的优点得到充分的体现,着重阐述了钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用与施工工艺、施工要点,突出了该技术在工程应用的重要性。
关键词:钢纤维混凝土;道路施工;施工技术
前言
钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料,由于优异的力学性能、化学稳定性、轻质高强、施工方便快捷、省力节时、施工工序简单、施工质量易于保证,而且进度快、工期短、随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在路桥工程的应用将进一步拓宽。由于钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度,较高的抗裂性能和抗冲击性能,其用于路桥面铺装层可使其优越性能得以充分发挥,从而使道路路面、桥梁结构处于良好的工作状态。钢纤维混凝土自发展以来,已在道路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用,同时也取得了一定的经济效益和社会效益。
1 钢纤维混凝土的基本性能
钢纤维混凝土是在普通混凝土中,均匀地乱向分布一定量的钢纤维,经硬化而得,与普通混凝土相比,具有一系列优越的物理力学性质:强度与重量比值增大;较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。
在混凝土中掺人适量钢纤维,其极限抗压强度可以提高,单轴抗拉极强度可提高40%~50%,抗弯极限强度可提高50%~150%;良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为O.8%~2.0%时,其冲击韧性指标可提高5O倍~100倍,甚至更高;变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显,钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%~30%;抗裂和抗疲劳性能显著提高;优越的抗剪性能;良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力;良好的抗冻性与耐磨性能。
2 钢纤维混凝土在路桥施工中的应用
2.1 道路施工中的应用
由于钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨性及冻融性等优点,延长路面使用寿命,从而在路面工程中获得广泛应用。
2.1.1 新建全截面钢纤维混凝土路面
全截面采用钢纤维混凝土的路面厚度为普通混凝土路面厚度的50%~60%,钢纤维掺量为0.8%~1.2%。双车道路面一般不设纵逢,横缝间距20m~30m,最长可取50m。
2.1.2 新建复合式钢纤维混凝土路面
复合式路面可以做成双层式或三层式。双层式路面的构造是在全路面板厚的上层约全厚40%~60%铺设钢纤维混凝土。三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层,中间夹普通混凝土层。结构上比较合理,但施工复杂。根据经验,三层式复合路面宜在机械化铺设条件较高的地区使用。
2.1.3 碾压钢纤维混凝土路面
将钢纤维置于碾压混凝土中,从而使路面的强度和韧性增强,改善碾压混凝土的力学性能。
2.1.4 钢纤维混凝土罩面
旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式二种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体,共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结,而是中间设置一个隔离层,各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。
2.1.5 钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土罩面修补
用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面。钢纤维体积率以1%~2%为宜,长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般限制在70~1O0范围内。
2.2 桥梁施工中的应用
2.2.1 桥面铺装
采用钢纤维混凝土桥面铺装层不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性和提高舒适性能,还可以增强桥梁抗折强度,增加桥梁本身刚度,减少铺装厚度,降低结构自重,改善桥梁受力状况。此外,采用钢纤维混凝土和橡胶沥青混凝土复合的双层桥面也是一种有效措施。
2.2.2 桥梁上部承受荷载部位
采用钢纤维混凝土作为主拱圈(主梁)或在应力集中区局部加强,改善结构受力性能,有效控制结构变形,减轻自重,推动桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展。结构性能良好,造型美观,而且可减少上部材料用量,使下部墩台数量也相应减少,从而降低造价,提高经济效益。通过修建钢纤维混凝土桥梁降低梁高,满足使用上的特殊要求。
2.2.3 桥梁墩台等结构局部加固
对动载长期作用下造成的桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落病害,采用转子Ⅱ型喷射机喷射5cm~20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。一般钢纤维类型采用剪切钢纤维,掺量为1lO%;采用硫铝酸盐快硬水泥和TS型速凝剂提高早期抗裂性能;对旧混凝土表面喷砂或凿毛,增加新旧混凝土的整体性。
2.2.4 钢筋混凝土桩加强
采用钢纤维混凝土对桩顶或桩尖局部增强,桩的穿透力有较大提高,锤击次数减少,大大提高打击速度。一般在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土,增强桩顶的抗冲击韧性,避免桩顶在打入设计深度以前出现破裂,并增加桩尖入土能力,提高打击速度。桩身部分仍用预应力或非预应力钢筋混凝土。当然也可以全断面整体浇筑钢纤维混凝土,但其经济效益会有所下降。
2.3 采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道和边坡防护加固
采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施。具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段,采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。
3 施工技术
3.1 施工工序流程
3.2 施工工艺和施工要点
3.2.1 桥面铺装前的准备工作
(1)复测桥面板标高,凿除高出设计标高的浮浆混凝土,保证桥面铺装层厚度。(2)粗面。为保证铺装层与桥面板的连接,将梁(空心板)顶面彻底凿毛。(3)清洗。将表面杂物等清除干净,并洒水湿润。
3.2.2 桥面铺装的施工
(1)准备:在铺装前,对材料、机械设备、劳动组织等进行合理安排。
(2)铺设钢筋:连续构造钢筋严格按设计要求绑扎,定位准确固定牢靠。
(3)模板安装:模板的平面位置和高程应符合设计要求,模板支立稳固,接头紧密平顺。
(4)搅拌:为了使钢纤维在混凝土中分布均匀,施工中不结团,必须严格控制投料顺序、搅拌方法和时间,这是有别于普通混凝土的关键工艺,也是保证施工质量的重要环节。本项目搅拌时先将粗细骨料、钢纤维、水泥干拌。1.5分钟,再加水湿拌3分钟,确保混凝土拌制质量。
(5)运输:钢纤维混凝土的运输采用易于卸料的搅拌运输车,运输时间不宜过长,若有离析现象应做二次搅拌。
(6)铺筑:在摊铺过程中应摊铺均匀,及时剔除结团的钢纤维,为了避免拌和料离折,拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕所用时间不宜超过60min。振捣时采用平板振捣器和振动梁振捣,振捣密实不漏振不过振,最后用刮尺刮平,收浆抹面及。
(7)表面拉毛:钢纤维混凝土桥面浇筑完毕后,既要保证表面的平整密实,同时又要有足够的粗糙度,因此要求对钢纤维混凝土桥面收浆后进行拉毛处理。
(8)切缝:根据设计要求仅在每个墩顶设置一道横向假缝。
(9)养护:钢纤维混凝土浇筑完毕,及时封闭交通,安排专人养护,避免产生干缩裂纹,养护时间不少于7天。必要时可采用塑料薄膜覆盖湿养。
4 結束语
随着城市经济与交通事业的快速发展,高等级公路和桥梁的建设步伐日益加快,与此同时,对建筑材料的要求也越来越高。钢纤维混凝土作为一种新型的优质水泥基复合材料,可以实现按照使用要求设计材料的目的。因其性能优越、施工简便、价格相对低廉等优点而在道路路面、桥梁结构、房屋建筑等工程领域广泛应用。
关键词:钢纤维混凝土;道路施工;施工技术
前言
钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料,由于优异的力学性能、化学稳定性、轻质高强、施工方便快捷、省力节时、施工工序简单、施工质量易于保证,而且进度快、工期短、随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在路桥工程的应用将进一步拓宽。由于钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度,较高的抗裂性能和抗冲击性能,其用于路桥面铺装层可使其优越性能得以充分发挥,从而使道路路面、桥梁结构处于良好的工作状态。钢纤维混凝土自发展以来,已在道路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用,同时也取得了一定的经济效益和社会效益。
1 钢纤维混凝土的基本性能
钢纤维混凝土是在普通混凝土中,均匀地乱向分布一定量的钢纤维,经硬化而得,与普通混凝土相比,具有一系列优越的物理力学性质:强度与重量比值增大;较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。
在混凝土中掺人适量钢纤维,其极限抗压强度可以提高,单轴抗拉极强度可提高40%~50%,抗弯极限强度可提高50%~150%;良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为O.8%~2.0%时,其冲击韧性指标可提高5O倍~100倍,甚至更高;变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显,钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%~30%;抗裂和抗疲劳性能显著提高;优越的抗剪性能;良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力;良好的抗冻性与耐磨性能。
2 钢纤维混凝土在路桥施工中的应用
2.1 道路施工中的应用
由于钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨性及冻融性等优点,延长路面使用寿命,从而在路面工程中获得广泛应用。
2.1.1 新建全截面钢纤维混凝土路面
全截面采用钢纤维混凝土的路面厚度为普通混凝土路面厚度的50%~60%,钢纤维掺量为0.8%~1.2%。双车道路面一般不设纵逢,横缝间距20m~30m,最长可取50m。
2.1.2 新建复合式钢纤维混凝土路面
复合式路面可以做成双层式或三层式。双层式路面的构造是在全路面板厚的上层约全厚40%~60%铺设钢纤维混凝土。三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层,中间夹普通混凝土层。结构上比较合理,但施工复杂。根据经验,三层式复合路面宜在机械化铺设条件较高的地区使用。
2.1.3 碾压钢纤维混凝土路面
将钢纤维置于碾压混凝土中,从而使路面的强度和韧性增强,改善碾压混凝土的力学性能。
2.1.4 钢纤维混凝土罩面
旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式二种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体,共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结,而是中间设置一个隔离层,各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。
2.1.5 钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土罩面修补
用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面。钢纤维体积率以1%~2%为宜,长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般限制在70~1O0范围内。
2.2 桥梁施工中的应用
2.2.1 桥面铺装
采用钢纤维混凝土桥面铺装层不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性和提高舒适性能,还可以增强桥梁抗折强度,增加桥梁本身刚度,减少铺装厚度,降低结构自重,改善桥梁受力状况。此外,采用钢纤维混凝土和橡胶沥青混凝土复合的双层桥面也是一种有效措施。
2.2.2 桥梁上部承受荷载部位
采用钢纤维混凝土作为主拱圈(主梁)或在应力集中区局部加强,改善结构受力性能,有效控制结构变形,减轻自重,推动桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展。结构性能良好,造型美观,而且可减少上部材料用量,使下部墩台数量也相应减少,从而降低造价,提高经济效益。通过修建钢纤维混凝土桥梁降低梁高,满足使用上的特殊要求。
2.2.3 桥梁墩台等结构局部加固
对动载长期作用下造成的桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落病害,采用转子Ⅱ型喷射机喷射5cm~20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。一般钢纤维类型采用剪切钢纤维,掺量为1lO%;采用硫铝酸盐快硬水泥和TS型速凝剂提高早期抗裂性能;对旧混凝土表面喷砂或凿毛,增加新旧混凝土的整体性。
2.2.4 钢筋混凝土桩加强
采用钢纤维混凝土对桩顶或桩尖局部增强,桩的穿透力有较大提高,锤击次数减少,大大提高打击速度。一般在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土,增强桩顶的抗冲击韧性,避免桩顶在打入设计深度以前出现破裂,并增加桩尖入土能力,提高打击速度。桩身部分仍用预应力或非预应力钢筋混凝土。当然也可以全断面整体浇筑钢纤维混凝土,但其经济效益会有所下降。
2.3 采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道和边坡防护加固
采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施。具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段,采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。
3 施工技术
3.1 施工工序流程
3.2 施工工艺和施工要点
3.2.1 桥面铺装前的准备工作
(1)复测桥面板标高,凿除高出设计标高的浮浆混凝土,保证桥面铺装层厚度。(2)粗面。为保证铺装层与桥面板的连接,将梁(空心板)顶面彻底凿毛。(3)清洗。将表面杂物等清除干净,并洒水湿润。
3.2.2 桥面铺装的施工
(1)准备:在铺装前,对材料、机械设备、劳动组织等进行合理安排。
(2)铺设钢筋:连续构造钢筋严格按设计要求绑扎,定位准确固定牢靠。
(3)模板安装:模板的平面位置和高程应符合设计要求,模板支立稳固,接头紧密平顺。
(4)搅拌:为了使钢纤维在混凝土中分布均匀,施工中不结团,必须严格控制投料顺序、搅拌方法和时间,这是有别于普通混凝土的关键工艺,也是保证施工质量的重要环节。本项目搅拌时先将粗细骨料、钢纤维、水泥干拌。1.5分钟,再加水湿拌3分钟,确保混凝土拌制质量。
(5)运输:钢纤维混凝土的运输采用易于卸料的搅拌运输车,运输时间不宜过长,若有离析现象应做二次搅拌。
(6)铺筑:在摊铺过程中应摊铺均匀,及时剔除结团的钢纤维,为了避免拌和料离折,拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕所用时间不宜超过60min。振捣时采用平板振捣器和振动梁振捣,振捣密实不漏振不过振,最后用刮尺刮平,收浆抹面及。
(7)表面拉毛:钢纤维混凝土桥面浇筑完毕后,既要保证表面的平整密实,同时又要有足够的粗糙度,因此要求对钢纤维混凝土桥面收浆后进行拉毛处理。
(8)切缝:根据设计要求仅在每个墩顶设置一道横向假缝。
(9)养护:钢纤维混凝土浇筑完毕,及时封闭交通,安排专人养护,避免产生干缩裂纹,养护时间不少于7天。必要时可采用塑料薄膜覆盖湿养。
4 結束语
随着城市经济与交通事业的快速发展,高等级公路和桥梁的建设步伐日益加快,与此同时,对建筑材料的要求也越来越高。钢纤维混凝土作为一种新型的优质水泥基复合材料,可以实现按照使用要求设计材料的目的。因其性能优越、施工简便、价格相对低廉等优点而在道路路面、桥梁结构、房屋建筑等工程领域广泛应用。