浅谈层布式钢纤维混凝土及其应用技术

【前言】浅谈层布式钢纤维混凝土及其应用技术由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2、各级交通量下的层布式钢纤维混凝土路面的面层初估厚度，可按现行有关规范规定的水泥混凝土路面面层初估厚度的70%～80%选用。 3、层布式钢纤维混凝土路面面层的横向缩缝间距（即板长）应根据当地气候、面层厚度，按经验和已有资料确定，一般在10m左右。 4、层布式钢...

摘要：简述了层布式钢纤维混凝土的特点，探讨了层布式钢纤维混凝土路面设计和施工管理等方面应该注意的事项和质量控制技术。

一、概述

随着国民经济建设和公路交通事业的飞速发展，城市道路和国省干线公路上的车辆荷载及密度越来越大，致使路面的损坏也日趋严重起来。对于老路改造项目，许多交通量大的道路，基本上处于坏了修、修了又坏再修的恶性循环中。特别是对损坏的水泥混凝土路面而言，它不仅翻修投资大，且施工周期较长，严重影响交通畅通及行车安全。如用普通水泥混凝土修复路面虽有强度高、板块性好、有一定的抗磨性及承受气象作用的耐久性好等特点，但它的最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差，路面板块容易受弯折而产生断裂，所以就要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度。用层布式钢纤维混凝土修筑路面，就是在普通混凝土路面面层的底部和顶部的一定厚度内（约20 mm），撒布一定量的钢纤维铺筑而成，并通过分散的钢纤维，减小荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制混凝土裂缝的扩展，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，因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上面，使混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用，显著提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。为此，我省湘潭、常德等公路局在G107、G320、S312、S306等国省干线公路上应用该技术，修建里程50余公里。经多年的大交通、重交通考验，目前路面整体使用状况良好，与同辖区内一般水泥混凝土路面相比，层布式钢纤维混凝土路面具有非常显著的抗裂、抗疲劳性能，使用早期基本没有掉边、掉角、断板等常见病害。

二、层布式钢纤维混凝土路面设计

1、层布式钢纤维混凝土路面面层的强度，以龄期28d的弯拉强度为标准。

2、各级交通量下的层布式钢纤维混凝土路面的面层初估厚度，可按现行有关规范规定的水泥混凝土路面面层初估厚度的70%～80%选用。

3、层布式钢纤维混凝土路面面层的横向缩缝间距（即板长）应根据当地气候、面层厚度，按经验和已有资料确定，一般在10m左右。

4、层布式钢纤维混凝土路面面层厚度的确定，以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计标准。

5、层布式钢纤维混凝土路面中的水泥混凝土混合料配制和原材料要求，按现行水泥混凝土路面的有关规定执行。

三、加铺层布式钢纤维混凝土路面的应用

（一）对基层的处理

对基层的承载能力进行评定，若承载能力不足，达不到设计标准，应进行补强处理。

（二）层布式钢纤维混凝土路面的施工工艺

层布式钢纤维混凝土路面的施工工艺，是在水泥混凝土路面浇筑前和浇筑中，在水泥混凝土路面底部和顶部分别均匀施布一层钢纤维而形成一种新型复合路面的结构工艺，并不需要改变素混凝土的配合比，施工过程只需在普通素混凝土施工过程中适时添加层布式钢纤维，施工方便。但是，钢纤维混凝土路面质量的优劣，在很大程度上取决于施工质量。因此，除了满足普通混凝土的施工要求外，还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题。根据室内研究结果和工程实践，层布式钢纤维混凝土施工要点如下：

1、立模时严格控制好模板顶部标高，使路面标高满足纵断面设计要求。严格控制好路线中桩坐标，使路面线形满足平曲线设计要求。

2、路面施工前应按现行公路相关规范进行水泥混凝土配合比设计、各项原材料的试验。只有当试验结果满足设计要求时才能进行施工。施工过程应严格遵循有关施工技术规范。

3、路面施工期间，必须按施工规范要求频率制作抗弯拉强度的试件，以便对混凝土的强度进行监测。

4、层布式钢纤维施工

（1）底层钢纤维的布施

下承层经养生成型达到设计要求后，在立模之前，对下承层进行清洗，凉干后，先稀薄地铺筑第一层20--30mm厚与路面同强度等级的混凝土，以便混凝土振捣时使砂浆将钢纤维握裹，再用机械振动筛或人工筛将钢纤维按1.5kg/m2撒布。一次撒布钢纤维时的面积不宜过大，且力求足量、均匀分布，忌漏布或成团，以免因施工车辆过度辗压、人员走动等因素造成钢纤维漏洞或堆积，至使成型后的钢纤维混凝土路板断板或分层。

（2）第二次混凝土浇筑

完成底层钢纤维布施后，浇筑混凝土采并用挖机整平。摊铺混凝土时，应注意松铺厚度比要求的厚度低20--30mm左右，作为第三层混凝土的厚度。

（3）上层钢纤维的布施

混凝土混合物摊铺找平后，用振动棒振捣密实，振动平板粗平（以保证上层钢纤维平面分布）后，立即布施上层钢纤维。上层钢纤维布施的方法、用量要求与底层钢纤维布施相同。

（4）第三次混凝土浇筑

上层钢纤维布施后，加铺顶层混凝土，找平后，用平板振捣器振捣密实、三辊轴整平仪整平、磨浆机收浆等，后续工艺和现行水泥混凝土路面施工相同。

（5）切缝

缩缝缝距为10m，成缝工艺采用两次切缝法形成，第一次切3mm宽，80—90mm深，第二次切30mm深，并使接缝宽度达到12—20mm。清洗接缝以后并且灌注填缝料。

（6）养护工艺

执行现行公路水泥混凝土路面养护工艺。

（7）质量要求

水泥混凝土质量按设计要求，水灰比比设计配合比略高约0.02－0.03，以保证素混凝土和易性和流动性，保证钢纤维能被混凝土充分包囊。

（8）工艺流程

下承层准备符合设计要求装模铺筑第一层混凝土布底层钢纤维摊铺第二层混凝土松铺整平排振振捣平板振动粗平布上层钢纤维铺筑表层混凝土平板整捣三辊轴整平仪整平磨浆收浆养护切缝养护刻纹开放交通。

5、路面养生期间对于原路面的交通应进行严格管理，确保养生期间路面板的质量。

6、环境温度超过35℃或低于5℃时应停止混凝土浇筑工作。

四、效益分析

（一）经济效益分析

1、面层厚度减薄30%左右，节约原材料，减少工程量。

2、路面厚度减薄，搅拌运送混凝土数量减少，其施工速度加快，施工设备利用效率、施工效率提高。

3、缩缝间距延长2倍，减少了锯缝、灌缝工作量，节约了锯缝机具损耗和灌缝材料；同时，减少了缩缝养护的工作量。

（二）社会效益分析

根据钢纤维对混凝土的增强改性机理，在素混凝土面板上下层布钢纤维后，大幅增强了混凝土的抗弯拉强度，改善了抗冲击、耐疲劳性能，提高了混凝土路面的承载能力和使用性能，降低养护成本，减少对路面通行能力的影响，其社会经济效益是十分显著的。

五、结语

层布式钢纤维混凝土这一新型高强复合材料用于路面工程，既可提高路面的抗裂、抗弯拉、耐冲击和耐疲劳性，又可改善路面的使用性能，延长使用寿命从而减少老路开挖，节省工程造价，为道路补强与改造提供了良好的途径，具有广阔的推广应用前景。

参考文献：

[1]杜国平，刘新荣，祝云华．隧道钢纤维喷射性能试验及其工程应用[J]．岩石力学与工程学报，2008，27（7）．

[2]朱梦良，孔泽仁，王佳．层布式钢纤维混凝土力学性能[J]．交通科学与工程，2009，（01）．