鋼纖維混凝土路面施工質量控制探析

宋 琳

(貴州省公路工程集團有限公司)

1 施工材料的基本要求

1.1 鋼纖維材質種類

根據制造方法，鋼纖維類型可分為剪切鋼纖維、切斷鋼纖維兩種類型，另外還有熔抽鋼纖維、切削鋼纖維。剪切鋼纖維類型是由剪切冷軋薄板制成，寬度是0.25～0.9 mm，厚度是0.20～0.50 mm，抗拉強度在500～800 MPa之間，其與水泥砂漿的粘結性能較好于切斷鋼纖維。切斷鋼纖維類型具有的抗拉強度比較高，但其與水泥砂漿材料的黏結性能相對比較差。對鋼纖維材料表面作適當變形處理，變成末端帶鉤，表面具有波紋形狀以及刻痕的鋼纖維，或變平面與圓截面呈規律交替出現的鋼纖維，能冥想改善其具有的力學性能。熔抽鋼纖維是通過熔融的鋼水甩制而制成，鋼纖維強度跟熱處理條件以及熔鋼成分的不同而不同。以旋轉性銑刀切削厚鋼板或者銑刀切軟鋼錠制成切削鋼纖維材質，其截面為三角形，且強度大于原材料的強度，和水泥混凝土具有良好的粘結性。鋼纖維材料的抗拉強度和彈性模量均較高，約為水泥基材料的五倍。鋼纖維材料也能制成不同種變截面，幫助增強其與水泥基材料的握裹力。

1.2 鋼纖維長徑比例

當鋼纖維摻入量相當時，其具有的力學強度會隨著鋼纖維長徑比例增加而增加，長徑比例編導63時，力學性能增加顯著。長徑比例太小，混凝土混合材料具有較好的施工和易性，但增強效應卻很難發揮出來。長徑的比例太大，則容易導致纖維出現交叉結團的現象，且很難將其分散。增強彎拉的強度和提高其他性能是鋼纖維混入混凝土的主要目的，因此應盡可能大地增加鋼纖維的長徑比，且施工和易性能的長徑比例則應是盡可能小。實踐表明，鋼纖維長徑比在50～70之間為宜，直徑長度為0.4～0.7 mm間為宜。

1.3 鋼纖維混入量

鋼纖維的混入量不斷加大，使得混合型材料的表面積比不斷增大，從而占據了一部分的攪拌水，促使攪拌物質的坍落程度越來越小。增大拌合物質內部存在的摩擦力會導致攪拌物質和易性的下降，最終導致混凝土的強度越來越差。若鋼纖維的混入量在0.5%以內，則和易性增強不顯著。當纖維長度是30 mm，直徑是0.8 mm，混入量為3%時，具有和易性效果還是比較好，但其成本的費用相對比較高。所以，纖維的最大混入量應為2%，通常情況下，其混入量為混凝土總體積的0.9% ～2%。

2 實際工程分析

2.1 工程項目基本情況

該工程案例是某縣城于1992年修筑的水泥混凝土路面街道，該街道路面厚度是20 cm。隨著交通通行數量增加，而且重載車輛明顯增多，導致該混凝土路面出現斷板不斷增多，因此決定在該街道原有基礎上加鋪一層鋼纖維混凝土面層。該街道長達1.20 km。路面幅寬為2×6 m，施工設計:將現有損壞比較嚴重的混凝土塊進行鑿除后使用C15素混凝土進行填平補強，從而達到原街道路面厚度;對于損壞不嚴重的板塊可按照具體損壞程度選用C15細石混凝土進行填平;鋼纖維混凝土層厚度為13 cm，選用CF35。

2.2 材料和配合比

水泥:使用普通的硅酸鹽型水泥，其類別為42.5級。中粗砂:選用3.0細度的機制砂，且經石灰質巖石進行加工處理，最大粒直徑(0.48 mm)，級配應符合相關標準，采用沖洗法檢測含泥量應不超過1.0%。碎石:選用來源與砂料同料場的碎石，也可以選用石灰質巖石進行加工之后制得，碎石料最大粒直徑是30 mm，級配符合相關標準，測得含泥量不超過1.0%，片狀、針狀顆粒含量不超過5.0%，表面潔凈。鋼纖維:采用低碳鋼剪切扭曲類型，長度為30 mm，當直徑達到0.6 mm時，鋼纖維強度達到380 MPa。混凝土抗折強度設計為6.5 MPa、抗壓強度為35 MPa。

因此，鋼纖維摻入比率為1.2%，砂摻入率為48%，水灰摻入比為0.45%，具有的坍落度是23 mm。7 d抗壓及抗折強度分別為36.7 MPa和6.26 MPa;28 d 抗壓強度為47.5 MPa，抗折強度為7.02 MPa。

3 鋼纖維混凝土路面施工

(1)分散設備的設置。于攪拌器處安裝振動型的鋼纖維分散機，可以有效地解決因鋼纖維材料的一次性投入而造成的結團現象。分散機的分散水平接近40 kg/min，機械運轉功率1 kW。同時，在攪拌機上安裝分散機使其分散材料所需時間長，且攪拌時間增加，導致生產效率低下。

(2)投料方法。首先選用干攪拌方法，后使用濕攪拌法，可有效地避開鋼纖維產生結團的現象，其投料順序為:投入砂-投入鋼纖維-投入石子-投入水泥。在攪拌機進行干攪拌1～2 min，然后加入水進行濕攪拌約2 min，總拌和時間不能超過6 min。拌和時間太長容易出現鋼纖維結團，并且一次攪拌不能超過攪拌機總容量的33.3%。

(3)選擇強制類型攪拌機。選擇250 L容量的鋼纖維混凝土攪拌機，其使用的是雙錐反轉出料方式的攪拌器。混入鋼纖維量為1.2%，坍落度相對來說比較小，且減少攪拌機的使用率可以很好的減少或防止其超負荷性運作。

(4)振搗與攤鋪作業。在鋼纖維混凝土的澆注過程中，倒料時應相壓18 cm左右，且不允許存在顯著的澆注街頭情況，從而保證鋼纖維混凝土的連續性。攤鋪路面時應先使用攤鋪機進行初步攤鋪，再采用人工進一步整平。振搗時若采用插入型振動棒，會形成鋼纖維聚集在振動中的振動棒四周，從而造成集束效應。因此，應采用平板型振動器進行振搗，以保證鋼纖維的分布接近二維分布。振搗棒的插入應沿著路線的方向，且鋼纖維的分布應為豎向條狀集束，從而確保路面邊角混凝土的密實程度，還有助于抵抗板溫度應力以及收縮應力，有利于荷載作用的傳遞。

:

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