论文部分内容阅读
摘要:钢纤维能够在市政路桥广泛应用表明它在性能上具有绝对的优越性,现在已经为市政路桥建设取得了良好的经济效益和社会效益。但是现在钢纤维混凝土生产成本、施工成本还比较高,如何在保证优良性能的同时降低施工周期、人工成本、物料成本等成本是现代建筑业积极探索的一个方向
关键词:路桥建设;钢纤维;混凝土;施工技术;
中图分类号:U448文献标识码: A
1、钢纤维混凝土的优点
在现代市政道路桥面、桥梁结构中钢纤维混凝土已经得到广泛的应用,其力学性能、化学稳定性、轻质高强、方便快捷、疲劳寿长等以下优点。
优越的抗拉、抗弯、抗剪强度。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入短钢纤维形成的一种新型复合型材料,这些钢纤维能够提高混凝土的抗拉强度49%-80%、抗弯强度60%-120%、抗剪强度50%-100%。钢纤维混凝土在受到外荷载的作用时,首先是由混凝土承受外荷载,甚至发生开裂的现象。后期外荷载作用时,混凝土横跨面裂缝的钢纤维则成为外荷载主要的主要承受者,通常情况下钢纤维受到再大的外荷载作用,也只是发生变形,而没有对整体破坏路面,只有当整个钢纤维拔出才对路面造成破坏。所以钢纤维的抗拉强度使整体路面抗荷载性能都会增强。优良的抗冲击。钢纤维混凝土的纤维掺入量为0.8-2.0时,抗冲击的强度就能提高40-100倍。抗冻性能。并且具有良好的阻止、抑制因温度应力引起的裂缝和扩展。尤其是抗冻性能好,在混凝土中掺入一定的钢纤维可以让路面变薄,而且其他性能不变。这个性能具有很强的经济性能。④收缩性能。钢纤维混凝土比普通混凝土收缩率低7%-9%。⑤抗疲劳性能。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106次时,应力比为0.68,而普通混凝土仅为0.51;当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106次时,应力比为0.92,而普通混凝土仅为0.56。⑥抗腐蚀性。钢纤维在空气、污水、海水等 腐蚀环境中具有着良好的耐腐蚀性,即使暴露在海水和污水中5年后试件碳化深度小于5mm。当钢纤维的表面涂有复环氧树脂或镀锌时,更提高了耐腐蚀性。所以钢纤维混凝土能够能够运用于海、河桥梁墩等构件的结构层。⑦抗震性。高强度的抗拉力、断裂韧性、抗疲劳性等都说明了钢纤维混凝土能够用于抗震结构的框架节点等部位。
2、影响钢纤维混凝土性能的主要因素
钢纤维混凝土性能主要与钢纤维的类型、掺量、长径比、砂率、粗骨最大粒径、减水剂、掺合料等因素有关。为了满足钢纤维的高强度性能,一般钢纤维长度是15-60mm,直径或等效直径为0.3-1.2mm,长径比为30-100,纤维体积掺量为0.5-2%。
钢筋混凝土的配合比也是影响性能的因素之一。钢纤维与混凝土的配合比=素混凝土抗折强度设计值×(1+钢纤维对着强度系列×钢纤维体积率×钢纤维长径比)。
钢纤维混凝土施工工艺是工程质量的关键,直接影响了混凝土的整体性和致密性。在施工过程中要严格控制混凝土的搅拌、浇筑和振捣、成型。搅拌需要遵循先后顺序,首先把钢纤维、水泥、粗细骨料搅拌均匀,然后加入水后再拌匀。浇筑最好在夜间进行,避免产生温度应力。钢纤维成型有粗骨料细、砂率大、纤维乱的特点,所以拆模后要及时发现纤维外露或者是漏振,出现这种情况及时用真空吸水工艺、机械磨平等工艺对钢纤维外露进行修整。对施工过程中浇筑成型的混凝土进行检测,满足工程项目设计的要求。
3、钢纤维混凝土在道路建设中的应用
钢纤维混凝土用于路桥的新建工程已经是非常普遍的了。它具有减少铺装厚度、纵缝不设或者少设、减少横向缩缝、使用寿命长等优点,完全符合路桥工程的要求。钢纤维混凝土融合了混凝土和钢纤维两大优势,在工程建设中不管是效率还是质量都得到事半功倍的效果。不仅包括路桥的新建,还包括补修工程。公路随着使用年限的增加,会出现破碎、断裂等问题。这时候如果用普通混凝土浇注会使路面的整个地基下沉。而利用厚度为12cmC30型号的钢纤维混凝土就能有效避免这个问题。它不仅能够保障原有的路基不受到损害,还能控制路面的平整度和坍落度。
钢纤维混凝土在路面施工过程中要提升施工的速度,因为钢纤维混凝土凝结的时间短,硬化快,一旦超过时间,混凝土就难以塑性。在浇筑和摊铺的过程中不能加水,只能喷雾。钢纤维混凝土的面板尺寸要符合设计要求,一般尺寸在6-10m之间,面积不能>9。当钢纤维掺量较大时,取最大值;当掺量较小时,取最小值。
3.1 新建全截面钢筋混凝土应用。
全截面使用的钢纤维混凝土和普通混凝土相比会厚到50%-60%,钢纤维产量在0.8-1.2%。横缝的间距在20-50m。
3.2 新建复合式钢筋混凝土应用。
复合式是路面铺上2-3层,2层路面是在全路面板厚的上层铺上钢纤维混凝土,大概是总厚度的40%-60%。3层路面上下两层都是钢纤维混凝土,中间采用普通混凝土。这种铺设方法能够大大加强路面的承载力和使用寿命,三是铺设工序复杂、施工周期长。这种铺设方式一般在机械化设置条件较高的地区使用。
3.3 碾压钢纤维混凝土路面。
碾压钢纤维混凝土是一种比较新颖的制作方法,是把钢纤维放在碾压混凝土中来减少混凝土的裂缝够横抗弯曲骨架,从而提高路面的强度和韧性。
4、路桥施工中钢纤维混凝土施工技术
4.1拌合技术
要保证钢线混凝土在整体中均匀分布,就必须加强拌合技术,一般采用机械搅拌进行路面施工,机械一般采用强制式或反锥式搅拌机,拌合中的投料顺序为水泥、粗集料、细集料和钢纤维。钢纤维不能一次投料,而应该分为三次投放,要保障干拌均匀,再加入足量的水进行湿拌,拌和实践不得短于三分钟。
4.2运料
钢纤维要保持分布均匀,避免发生沉降,因此应该尽量缩短運料时间和距离,并且保持钢纤维的纯净,避免受到污染,主要采用手推车或翻斗车进行混合料运输。
4.3浇筑
在混合料运输到达前,要安装好路槽模板,直接将混合料倒入路槽模板中,通过人工找平,在混合料投放时要避免大量堆积,浇筑过程要保持连续性,避免产生裂缝,影响接缝隙表面排列。有时,在公路的表面降落的雨水应通过两侧排走,避免出现积雨,积水,影响交通。此时钢筋混泥土在路面上的合理应用,使得纵坡平缓,坡面不会受到冲刷,采用向合理的方向排水。在路堤较高,边坡坡面易遭受表面冲刷的情况下,应设置混泥土挡水带,通过合理排水泄水。
4.4振捣
采用平板振捣机进行作业,摊铺过程应该以厚度为准,如果厚度不超过0.2m只需摊铺一次,振捣作业在混合料不再下沉时即可停止。由摊铺机自动找平,其上面层应该雪橇式摊铺厚度控制法,根据压实后所需的平整度要求,对摊铺层前后高度进行对比;而对于中下两层则采用高程控制方式。
4.5抗折强度
每铺筑400m3的钢纤维混凝土,制作两组抗折试件(以作7d和28d龄期强度试验),每增铺1000m3~2000m3钢纤维混凝土,增做1组试件,备作验收或检查后期强度时用,试件在现场与路面相同条件下进行湿法养护,施工中应及时测定7d龄期试件强度,检查是否达到28d龄期强度的70%以上,如达不到应查明原因,采取措施达到设计强度要求。
4.6平整度
除满足各级公路路面平整度要求外,从钢纤维混凝土路面运营安全性和可靠性考虑,钢纤维混凝土路面整平后的面板表面10~30mm深度内还应保证钢纤维应基本处于平面分布状态,不直立、不翘头,保证路面磨损后裸露的钢纤维不扎轮胎。钢纤维混凝土隧道路面表面与水泥混凝土路面表面在功能要求上大致相同,主要满足抗滑、耐磨及平整度。
4.7表面处理与养护
对于表面进行处理,要确保公共使用安全,对于外露钢纤维要进行平整,利用金属压滚或其他方法将外露钢纤维抹平。路面切缝宜采用割缝机割出要求深度的槽口,割槽时间不宜过早或过迟,在钢纤维抹面后12—48小时左右,抗压强度达到5—10Mpa作为切缝时间。与普通混凝土无异,刚纤维混凝土同样需要进行养护,混凝土抹面后两小时,当指压不再出现压痕时,即可开始进行养护。每天进行洒水,在养护期间保持潮湿状态,养护期限不得少于一周。
结语
随着相关工艺的发展,路桥施工中钢纤维混凝土中不足的地方逐渐被优化,钢纤维混凝土改变了传统混凝土的“脆性”,更有利于保证路桥工程的质量。随着科技的进一步发展,它在路桥工程中的作用将会更大。
参考文献
[1]刘双双.加强城市道路桥梁施工技术的措施[J].大川科技.2012(08).
[2]王明成.路桥施工中钢纤维混凝土应用[J].建筑创新.2012(06)
关键词:路桥建设;钢纤维;混凝土;施工技术;
中图分类号:U448文献标识码: A
1、钢纤维混凝土的优点
在现代市政道路桥面、桥梁结构中钢纤维混凝土已经得到广泛的应用,其力学性能、化学稳定性、轻质高强、方便快捷、疲劳寿长等以下优点。
优越的抗拉、抗弯、抗剪强度。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入短钢纤维形成的一种新型复合型材料,这些钢纤维能够提高混凝土的抗拉强度49%-80%、抗弯强度60%-120%、抗剪强度50%-100%。钢纤维混凝土在受到外荷载的作用时,首先是由混凝土承受外荷载,甚至发生开裂的现象。后期外荷载作用时,混凝土横跨面裂缝的钢纤维则成为外荷载主要的主要承受者,通常情况下钢纤维受到再大的外荷载作用,也只是发生变形,而没有对整体破坏路面,只有当整个钢纤维拔出才对路面造成破坏。所以钢纤维的抗拉强度使整体路面抗荷载性能都会增强。优良的抗冲击。钢纤维混凝土的纤维掺入量为0.8-2.0时,抗冲击的强度就能提高40-100倍。抗冻性能。并且具有良好的阻止、抑制因温度应力引起的裂缝和扩展。尤其是抗冻性能好,在混凝土中掺入一定的钢纤维可以让路面变薄,而且其他性能不变。这个性能具有很强的经济性能。④收缩性能。钢纤维混凝土比普通混凝土收缩率低7%-9%。⑤抗疲劳性能。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106次时,应力比为0.68,而普通混凝土仅为0.51;当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106次时,应力比为0.92,而普通混凝土仅为0.56。⑥抗腐蚀性。钢纤维在空气、污水、海水等 腐蚀环境中具有着良好的耐腐蚀性,即使暴露在海水和污水中5年后试件碳化深度小于5mm。当钢纤维的表面涂有复环氧树脂或镀锌时,更提高了耐腐蚀性。所以钢纤维混凝土能够能够运用于海、河桥梁墩等构件的结构层。⑦抗震性。高强度的抗拉力、断裂韧性、抗疲劳性等都说明了钢纤维混凝土能够用于抗震结构的框架节点等部位。
2、影响钢纤维混凝土性能的主要因素
钢纤维混凝土性能主要与钢纤维的类型、掺量、长径比、砂率、粗骨最大粒径、减水剂、掺合料等因素有关。为了满足钢纤维的高强度性能,一般钢纤维长度是15-60mm,直径或等效直径为0.3-1.2mm,长径比为30-100,纤维体积掺量为0.5-2%。
钢筋混凝土的配合比也是影响性能的因素之一。钢纤维与混凝土的配合比=素混凝土抗折强度设计值×(1+钢纤维对着强度系列×钢纤维体积率×钢纤维长径比)。
钢纤维混凝土施工工艺是工程质量的关键,直接影响了混凝土的整体性和致密性。在施工过程中要严格控制混凝土的搅拌、浇筑和振捣、成型。搅拌需要遵循先后顺序,首先把钢纤维、水泥、粗细骨料搅拌均匀,然后加入水后再拌匀。浇筑最好在夜间进行,避免产生温度应力。钢纤维成型有粗骨料细、砂率大、纤维乱的特点,所以拆模后要及时发现纤维外露或者是漏振,出现这种情况及时用真空吸水工艺、机械磨平等工艺对钢纤维外露进行修整。对施工过程中浇筑成型的混凝土进行检测,满足工程项目设计的要求。
3、钢纤维混凝土在道路建设中的应用
钢纤维混凝土用于路桥的新建工程已经是非常普遍的了。它具有减少铺装厚度、纵缝不设或者少设、减少横向缩缝、使用寿命长等优点,完全符合路桥工程的要求。钢纤维混凝土融合了混凝土和钢纤维两大优势,在工程建设中不管是效率还是质量都得到事半功倍的效果。不仅包括路桥的新建,还包括补修工程。公路随着使用年限的增加,会出现破碎、断裂等问题。这时候如果用普通混凝土浇注会使路面的整个地基下沉。而利用厚度为12cmC30型号的钢纤维混凝土就能有效避免这个问题。它不仅能够保障原有的路基不受到损害,还能控制路面的平整度和坍落度。
钢纤维混凝土在路面施工过程中要提升施工的速度,因为钢纤维混凝土凝结的时间短,硬化快,一旦超过时间,混凝土就难以塑性。在浇筑和摊铺的过程中不能加水,只能喷雾。钢纤维混凝土的面板尺寸要符合设计要求,一般尺寸在6-10m之间,面积不能>9。当钢纤维掺量较大时,取最大值;当掺量较小时,取最小值。
3.1 新建全截面钢筋混凝土应用。
全截面使用的钢纤维混凝土和普通混凝土相比会厚到50%-60%,钢纤维产量在0.8-1.2%。横缝的间距在20-50m。
3.2 新建复合式钢筋混凝土应用。
复合式是路面铺上2-3层,2层路面是在全路面板厚的上层铺上钢纤维混凝土,大概是总厚度的40%-60%。3层路面上下两层都是钢纤维混凝土,中间采用普通混凝土。这种铺设方法能够大大加强路面的承载力和使用寿命,三是铺设工序复杂、施工周期长。这种铺设方式一般在机械化设置条件较高的地区使用。
3.3 碾压钢纤维混凝土路面。
碾压钢纤维混凝土是一种比较新颖的制作方法,是把钢纤维放在碾压混凝土中来减少混凝土的裂缝够横抗弯曲骨架,从而提高路面的强度和韧性。
4、路桥施工中钢纤维混凝土施工技术
4.1拌合技术
要保证钢线混凝土在整体中均匀分布,就必须加强拌合技术,一般采用机械搅拌进行路面施工,机械一般采用强制式或反锥式搅拌机,拌合中的投料顺序为水泥、粗集料、细集料和钢纤维。钢纤维不能一次投料,而应该分为三次投放,要保障干拌均匀,再加入足量的水进行湿拌,拌和实践不得短于三分钟。
4.2运料
钢纤维要保持分布均匀,避免发生沉降,因此应该尽量缩短運料时间和距离,并且保持钢纤维的纯净,避免受到污染,主要采用手推车或翻斗车进行混合料运输。
4.3浇筑
在混合料运输到达前,要安装好路槽模板,直接将混合料倒入路槽模板中,通过人工找平,在混合料投放时要避免大量堆积,浇筑过程要保持连续性,避免产生裂缝,影响接缝隙表面排列。有时,在公路的表面降落的雨水应通过两侧排走,避免出现积雨,积水,影响交通。此时钢筋混泥土在路面上的合理应用,使得纵坡平缓,坡面不会受到冲刷,采用向合理的方向排水。在路堤较高,边坡坡面易遭受表面冲刷的情况下,应设置混泥土挡水带,通过合理排水泄水。
4.4振捣
采用平板振捣机进行作业,摊铺过程应该以厚度为准,如果厚度不超过0.2m只需摊铺一次,振捣作业在混合料不再下沉时即可停止。由摊铺机自动找平,其上面层应该雪橇式摊铺厚度控制法,根据压实后所需的平整度要求,对摊铺层前后高度进行对比;而对于中下两层则采用高程控制方式。
4.5抗折强度
每铺筑400m3的钢纤维混凝土,制作两组抗折试件(以作7d和28d龄期强度试验),每增铺1000m3~2000m3钢纤维混凝土,增做1组试件,备作验收或检查后期强度时用,试件在现场与路面相同条件下进行湿法养护,施工中应及时测定7d龄期试件强度,检查是否达到28d龄期强度的70%以上,如达不到应查明原因,采取措施达到设计强度要求。
4.6平整度
除满足各级公路路面平整度要求外,从钢纤维混凝土路面运营安全性和可靠性考虑,钢纤维混凝土路面整平后的面板表面10~30mm深度内还应保证钢纤维应基本处于平面分布状态,不直立、不翘头,保证路面磨损后裸露的钢纤维不扎轮胎。钢纤维混凝土隧道路面表面与水泥混凝土路面表面在功能要求上大致相同,主要满足抗滑、耐磨及平整度。
4.7表面处理与养护
对于表面进行处理,要确保公共使用安全,对于外露钢纤维要进行平整,利用金属压滚或其他方法将外露钢纤维抹平。路面切缝宜采用割缝机割出要求深度的槽口,割槽时间不宜过早或过迟,在钢纤维抹面后12—48小时左右,抗压强度达到5—10Mpa作为切缝时间。与普通混凝土无异,刚纤维混凝土同样需要进行养护,混凝土抹面后两小时,当指压不再出现压痕时,即可开始进行养护。每天进行洒水,在养护期间保持潮湿状态,养护期限不得少于一周。
结语
随着相关工艺的发展,路桥施工中钢纤维混凝土中不足的地方逐渐被优化,钢纤维混凝土改变了传统混凝土的“脆性”,更有利于保证路桥工程的质量。随着科技的进一步发展,它在路桥工程中的作用将会更大。
参考文献
[1]刘双双.加强城市道路桥梁施工技术的措施[J].大川科技.2012(08).
[2]王明成.路桥施工中钢纤维混凝土应用[J].建筑创新.2012(06)