潘玉芹,劉迎春
(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)
鋼纖維混凝土是一種性能優良的路面材料,它能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎拉強度、抗凍性、抗沖擊、抗磨耗、抗疲勞等性能,在路面工程中應用,可以明顯減小路面板厚度,改善路用性能。國外主要用于公交停車站、收費站和行駛重型汽車的路面和舊路面的加鋪層。我國近年來已逐步推廣應用,特別適用于地面標高受限制地段的路面,如橋面鋪裝、城市道路舊混凝土路面的加鋪層等。
鋼纖維、混凝土的特性除了基質混凝土之外,鋼纖維的品質有很大影響,鋼纖維的用量通常以體積率表示,即1 m3鋼纖維混凝土中所含鋼纖維的含量體積百分率。路面用鋼纖維宜用剪切型纖維或熔抽型纖維,其抗拉強度不低于550 MPa,纖維直徑0.4 ~0.7 mm,纖維長度取直徑的50 ~70倍。混合料中粗集料的最大粒徑不超過纖維長度的1/2,同時不得大于20 mm,其他材料要求同普通混凝土。鋼纖維的體積率一般取0.6% ~1.0%。混合料的砂率較普通混凝土增大50%。
鋼纖維混凝土的彎拉強度為普通混凝土的1.5~2.0倍,彎拉彈性模量較普通混凝土提高5%。經計算,在所有條件相同的情況下,鋼纖維混凝土路面板的厚度約為普通混凝土路面板厚度的0.55~0.75倍,鋼纖維體積率高的取高限,體積率低的取低限。最小厚度不低于160 mm。為了提高其整體剛度,通常為鋼纖維混凝土路面設置半剛性基層。
鋼纖維混凝土路面的縮縫間距可以比普通混凝土路面適當延長,一般可以取縮縫間距為15~20 m。脹縫、縮縫、縱縫、施工縫的構造形式與普通混凝土路面相同。
碾壓混凝土路面是指采用低水灰比混合料,用瀝青混凝土攤鋪機攤鋪成型,用壓路機(鋼輪與輪胎壓路機)碾壓成型的水泥混凝土路面。碾壓混凝土路面由于含水率低,并通過強烈振動碾壓成型,因此強度高,節省水泥、節約用水,施工速度快、養生時間短,有較好的應用前景。但碾壓混凝土若直接用做面層板,則表面平整度難以達到十分理想的程度,此外路表面的均勻性也不容易滿足要求。因此,碾壓混凝土路面不宜在高速公路、一級公路修筑面層板,一般用于二級以下公路、或作為高速公路,一級公路的剛性基層使用。碾壓混凝土路面要求集料有良好的級配,最大公稱粒徑不大于20 mm。集料的合成級配范圍如表1所列。

表1 面層碾壓混凝土集料合成級配范圍
碾壓混凝土路面施工時,為了改善施工和易性,節省水泥,可以摻入部分粉煤灰。代替水泥的粉煤灰摻量按超量取代法確定,對于面層板超量取代系數K,對I級粉煤灰,取K=1.4~1.8;II級粉煤灰,取K=1.6~2.0。對于碾壓混凝土基層和復合式路面下面層,可用Ⅲ級粉煤灰,取 K=1.8~2.2。
碾壓混凝土路面板的厚度取值與厚度設計驗算方法與普通混凝土路面相同。碾壓混凝土 路面的縱縫、脹縫、縮縫、施工縫的設置基本上與普通混凝土路面相同,但是面板的平面尺寸以略大一些,但是不得超過6.0 m×8.0 m。
貧混凝土板是指用水泥用量較低、混凝土等級較低的混凝土混合料鋪筑的路面板。貧混凝土板不能作為面層板使用,主要用做特重交通、高速公路、一級公路瀝青路面和水泥混凝土路面的剛性基層板。
貧混凝土的設計強度和最大水灰比隨交通等級的輕重決定,表2所列數據可供參考。

表2 貧混凝土的設計強度標準值與最大水灰比建議值
貧混凝土混合料的水泥用量一般取160~230 kg/m3。在季節冰凍地區不低于180 kg/m3。若混合料中摻加粉煤灰,則單位水泥用量可取130~175 kg/m3,但是單位膠結材料總量宜取220~270 kg/m3。
貧混凝土基層一般采用與混凝土面板施工相同的機械與工藝鋪筑,基層板的縱、橫向脹、縮縫應與面層板一一嚴格對應。但基層板的縱、橫向縮縫可以不設拉桿和傳力桿。基層板的脹縫應設傳力桿與脹縫板,且與面層板的脹縫一一對齊。
混凝土小塊鋪筑路面的塊料由高強水泥混凝土材料預制而成。抗壓強度約為60 MPa,水泥含量為350~380 kg/m3,水灰比0.35,最大集料尺寸為8~16 mm,塊料承受磨耗的面積一般小于0.03 m2,厚度至少0.06 m,形狀有矩形和嵌鎖型(不規則形狀)兩類。這種路面結構由面層、砂整平層(厚0.03 m)和基層組成,基層類型同普通混凝土路面。這種路面具有結構簡單,價格低廉,能承受較大的單位壓力,出現較大變形也不會破壞塊料,便于修復等優點,因此,20世紀70年代中期以來,這種路面在歐美各國得到了較大的發展,較廣泛地用于鋪筑人行道、停車場、堆場(特別是集裝箱碼頭堆場)、街區道路、次要道路、一般公路的路面等。
裝配式混凝土路面是在工廠中把混凝土預制成板塊,然后運至工地現場裝配而成。這種路面的優點是:混凝土板可以全年生產,不受氣候影響,混凝土質量容易保證;施工進度快,鋪筑完畢即可通車;損壞后易于拆換修理。因此,它較適用于城市道路、廠礦道路、大型基建場地、停車站場和軟弱土基上。裝配式混凝土路面的缺點是接縫多,整體性差,容易引起行車顛簸跳動,因而在公路上一般不宜采用。
為了便于吊裝及搬運,裝配式混凝土板一般做成1~2 m的正方形或矩形,也可作成邊長1.2 m的六角形。板厚一般為0.12~0.18 m。近年來有些國家還采用寬3.5 m,長3~6 m的矩形板,但需有相應的運輸和吊裝機具來配合。六角形板的強度和穩定性較好。為承受車輪荷載應力和吊裝應力,裝配式混凝土板可在邊緣和角隅配置鋼筋,有時亦可設全面網狀鋼筋。為提高板的質量,可采用預應力、真空作業、機械振搗或蒸汽養生等技術來制作混凝土板。冬季為加速板的硬結,可采用電熱法或在鑄模內安裝管線,內通蒸汽或熱水。有些國家還利用先張法或電熱法施加預應力,做成裝配式預應力混凝土板。