钢纤维混凝土在市政道路路（桥）面维修中的应用

钢纤维混凝土在市政道路路（桥）面维修中的应用

赵莎1孙国均2

（1.身份证号：33068119850316xxxx浙江诸暨311800；

2.身份证号：33901119741226xxxx浙江诸暨311800）

摘要：本文主要从钢纤维混凝土增强的机理、钢纤维混凝土的特点、施工准备、施工工艺这几个方面进行阐述，以供参考。

关键词：钢纤维混凝土；市政道路；维修

1钢纤维混凝土增强的机理

用钢纤维混凝土修筑路面，就是将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中（与混凝土一起搅拌），并通过分散的钢纤维，减小因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制混凝士裂缝的扩展，提高整个复合材料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力，可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上，使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力作用，显著提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。特别是提高了混凝土的韧性和抗冲击性。

纤维的增强效果主要取决于基体强度（fm），纤维的长径比（钢纤维长度l与直径d的比值，即I/d），纤维的体积率（钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数），纤维与基体间的粘结强度（τ），以及纤维在基体中的分布和取向（η）的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。

2钢纤维混凝土的特点

2.1钢纤维混凝土具有较高的抗折、抗压强度，统计资料表明，钢纤维混凝土抗

压强度仅提高了10%左右。但钢纤维混凝土的劈拉强度、抗剪强度、抗弯强度等均比普通混凝土有大幅度的提高。其中，抗拉强度和抗弯强度提高50%～80%，抗折强度提高15%～35%，抗剪强度提高50%～80%，特别适用于城市交通干道的维修。

2.2钢纤维混凝土具有良好的工艺性，拌制均匀不结团，操作简便，不需要专用机械，与普通混凝土操作基本相同。

2.3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，受拉弹性模量随纤维掺量的增加约提高0～20%。钢纤维对混凝土的韧性比素混凝土大大提高。在通常的纤维掺量下，抗压韧性可提高2～7倍，抗弯韧性可提高几倍到几十倍；弯曲冲击韧性可提高2～4倍，板式试验落锤法击碎试验所测得的冲击韧性可提高几倍到几十倍。

2.4钢纤维混凝土具有较高的综合力学性能，有利于提高混凝土路面抗破坏能力，延长路面使用寿命。

2.5钢纤维混凝土较普通混凝土，具有较高的耐磨性和耐久性，其耐磨性比普通混凝土提高了30%-50%；此外，钢纤维混凝土的耐腐蚀性、抗冻融性都有显著提高。

由于钢纤维增强混凝土具有以上特性，因而广泛地运用于公路、机场、桥梁、建筑结构、抗震节点、屋面、水工、港口、隧道、抗爆结构等工程。

3施工准备

3.1原材料

3.1.1水泥：为保证混凝土具有较高的强度，应选用强度等级42.5MPa的普通硅酸盐水泥。

3.1.2细集料：中粗砂，平均粒径0.35mm~0.48mm，含泥量小于2%，松装密度1.37kg/cm。砂率为45%-50%；

3.1.3粗集料：石子选用直径5mm~20mm、含泥量小于1%的质地坚硬的碎石，含泥量小于1%，花岗岩石，质地坚硬，密度p=2.65g/cm3；

3.1.4钢纤维：宜采用圆直型、熔抽型和剪切型等类型的钢纤维，最佳长径比为40-70，截面直径0.4-0.7mm，抗拉强度不低于380MPa。

3.2配合比设计

钢纤维混凝士配合比设计按照抗折强度和抗压强度双控要求及施工所需的作度，采用以抗折强度为主要指标进行设计。设计抗折强度6.5MPa、抗压强度35MPa。经试验，最终的配合比为：水泥：黄砂：碎石：水=1：2.16：2.34：0.48。

4施工工艺

4.1基层处理及路面浇筑

4.1.1在浇筑钢纤维混凝上前，应先将破损板及板底脱空破裂的旧混凝士板块凿除后，对部分板底基层进行补强；凿除旧混凝土板时，凿除深度必须满足原路面设计要求；

4.1.2将原基层松动部分清除后，应用C15素混凝土进行处理，待该层混凝土处于半干状态时方可浇筑路面；

4.1.3浇筑时，应先用C20普通混凝土浇筑路面标高下15cm处，整平处理后再用钢纤维混凝土浇筑面层；

4.1.4浇筑桥面磨耗层前，先全部凿除原有面层，将结构层面凿毛并冲洗干净后，纵横刷纯水泥浆后再浇筑钢纤维混凝土，浇筑厚度为12～18cm。

4.2纤维混凝土搅拌

4.2.1搅拌钢纤维混凝土，宜采用滚筒式搅拌机；

4.2.2搅拌时，应采用二次投料三次搅拌法，即先将石子和钢纤维干拌1分钟，加入砂子、水泥再干拌1分钟，最后注水湿拌1.5分钟左右，总搅拌时间控制在6分钟内，保证混凝土坍落度（1—3cm）、和易性（水灰0.35cm）和均匀性。

4.2.3在搅拌的过程中，须严格控制总搅拌时间和投料顺序，避免因搅拌时间过长的投料顺序而形成湿纤维团；一旦发现有纤维结团，就必须剔除掉，以防止因此而影响混凝土的质量；

4.2.4每次的搅拌量宜控制在搅拌机公称容量的1/3以下，避免过量搅拌。

4.3运输与浇筑

4.3.1运输应采用自卸运输车；运输时间不宜过长，若有离析现象应做二次搅拌；为避免混凝土离析，混凝土运至施工地点时的卸料高度不得超过1.5m；

4.3.2摊铺采用人工摊铺，在摊铺过程中应摊铺均匀，及时剔除结团的钢纤维，待其大致摊铺整平后，应采用机械（如平板振动器）振捣，而不应采用插入式振捣；一般，振捣的持续时间以混凝土停止下沉，不再冒气泡并泛出水泥浆为准，振捣密实不漏振不过振；

4.3.3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；

4.3.4混凝土整平，应先用振动梁振捣拖平，再用钢滚筒依次滚压进一步整平，整平的表面不得裸露钢纤维；

4.3.5抹面分两次进行，即先找平，待混凝土表面无泌水时，再抹平；抹面时须合理掌握时间，防止将钢纤维挑出路面；

4.3.6抹平后，为保证路面表面的平整密实，同时使路面具有足够的粗糙度，则应对钢纤维混凝土路面沿模板方向拉毛，拉毛深度1mm~2mm；拉毛时应避免带出钢纤维，采用滚式压纹器效果更佳。

4.4护与切缝

4.4.1钢纤维混凝土设有多种切缝。胀缝与路中心线垂直。缝壁也必须垂直，缝宽必须一致，缝中得有连浆现象。缝隙内应及时浇灌沥青填缝料；

4.4.2当混凝土达到强度25%～30%时，采用切缝机进行缩缝切割，切缝深度3cm，每隔16m设置一道；应根据气温高低，掌握切缝时间（一般控制在24h—48h），温差大时，应早切缝，以防混凝土断裂，但也不易过早，以防挑起钢纤维，使缝边破损；

4.4.3施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝与路中心线垂直，小设置传力杆；对胀缝、缩缝均采用10#石油沥青浇灌填缝；

4.4.4混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，终凝后及时覆盖草袋，并每天均匀浇水，保持潮湿养护10d～15d；同时，应做好交通封闭，待强度达到规定要求后才可开放变通。

5结束语

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，其用于路桥面修补，不但可使路桥面质量得到保证，而且还可提前开放交通，具有显著的经济效益和社会效益。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。

参考文献

[1]潘庆祥,蔡陈之.钢纤维混凝土综述[J].科技资讯,2010,(12).