所屬欄目:2012年07月 發布日期:2010-10-27 11:40 熱度:
摘要:
鋼纖維混凝土提高了混凝土的拉彎、抗沖、抗裂、抗拉和抗疲勞等性能,是一種新型的多相復合材料,它憑借自身的抗裂性、抗拉性、高強度、高韌性等特點被廣泛的應用在公路路面、橋面以及機場跑道等工程當中。論文主要對鋼纖維混凝土的特點進行了分析,并對其在路面工程施工中的應用進行了詳細闡述。
關鍵詞:鋼纖維混凝土;特點;路面施工;應用
鋼纖維混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete,簡稱為SFRC),就是在普通的混凝土當中摻入一些短鋼纖維,從而制作而成的一種新型的多向復合型材料,它在公路水泥混凝土路面中有著廣泛的應用。隨著我國國民經濟與公路交通行業的快速進步,路面上行駛車輛劇增,車輛對路面的質量要求也被提升到一個新的高度,鋼纖維混凝土憑借著自身抗裂性、抗拉性、高強度、高韌性等優點很快在路面工程應用中占據一席之地,下面對其進行詳細論述。
一、鋼纖維混凝土的特點
1、抗裂性能好
由于短鋼纖維在鋼纖維混凝土中是亂向分布的,因此它具有阻礙混凝土內部裂縫擴展以及阻止宏觀裂縫的產生與發展等作用。當鋼纖維混凝土受到一定的荷載作用時,使得混凝土基體微裂紋的擴展起到約束作用,因而大大提高了其抗裂能力。即使荷載作用達到了極限,鋼纖維混凝土也不會同普通混凝土那樣發生脆裂,而仍舊持有一定的承載變形能力。
2、強度高
因為數量眾多的鋼纖維在混凝土中均勻且亂向的分布,使得混凝土與鋼纖維的接觸面積很大,因此使得混凝土在任何方向的強度都得到增強。
3、韌性得到提高
通過對鋼纖維混凝土進行試驗可以得知,在鋼纖維混凝土變形和荷載的關系中,初期的裂紋荷載要比普通混凝土的荷載值明顯增大。倘若持續增加荷載值,鋼纖維混凝土的界面粘結力并沒有遭到破壞,鋼纖維將持續傳遞荷載,使得整個鋼纖維混凝土仍舊具有承載的能力。如果此時繼續增加荷載直至達到極限,那么鋼纖維因此會逐漸被拔出,而被拔出的鋼纖維可以吸收大量能量,從而增加了鋼纖維混凝土的韌性。
二、鋼纖維混凝土在路面結構施工中的設計方法
標準厚度法、容許應力法以及美國聯邦航空局法和按塑性理論是目前國內外針對鋼纖維混凝土路面與路面結構設計的計算方法。通過對比計算我們可以得知:極限狀態法計算的板厚相比公路水泥混凝土路面設計規范計算的板厚,前者比后者的板厚約厚10%。主要原因是因為兩者采用的荷載圖示與臨界荷位有所不同。極限狀態法是根據塑性理論進行分析研究,這是一種值得重視的方法,但目前此法仍處在初步研究階段,仍需進一步的驗證與完善。
三、鋼纖維混凝土的應用
(一)鋼纖維混凝土的工作機理
鋼纖維可以對混凝土的裂縫產生以及裂縫的擴展產生限制作用。在裂縫產生的初期,鋼纖維與混凝土共同受力,這時候最大的外力承擔者是混凝土。隨著外部壓力的持續增長,裂縫也逐漸擴展,當到了一定程度的時候,鋼纖維便繼承了混凝土承擔受力的工作,隨后鋼纖維開始被裂縫逐漸拔出,橫跨裂縫的鋼纖維便對裂縫的進一步發展產生了限制作用。
(二)鋼纖維混凝土的拌合
這里對路面施工中鋼纖維混凝土拌合的方法進行敘述。①材料。要對各種材料的重量計量準確,材料稱量的結果偏差要在允許的范圍之內。②采用雙臥軸強制式攪拌機進行拌合。如果鋼纖維的體積率較高,其拌合物稠度較大時,攪拌機一次拌合量要小于其額定拌合量的百分之八十。③攪拌時間。鋼纖維混凝土的攪拌時間要比普通混凝土規定的攪拌時間延長1min~2min,并以攪拌過程中鋼纖維保證一定生產率并不產生結團現象作為準則。其拌合時間和投料順序:鋼纖維(兩次投入)+碎石——干拌60秒——水泥與砂——干拌30秒——摻水濕拌2分鐘,出料應確保顏色的均勻,鋼纖維不結團且分布均勻。④攪拌原則。攪拌過程中的方法與投料次序根據的原則為:不產生彎曲或者折斷現象、鋼纖維不結團、不會因拌和機超負荷而停止攪拌、出料口不可堵塞。
(三)層布式鋼纖維混凝土技術應用
目前鋼纖維混凝土在路面施工中最為有效、普遍的應用方法為層布式鋼纖維混凝土路面技術。層布法可以對路面工程造價進行有效的控制且具有優良的性能。下面具體對其應用進行探討。
1、施工分析
層布式鋼纖維混凝土是一種復合路面,它是在混凝土路面的頂層與底層用人工方法布置兩薄層鋼纖維。層布式鋼纖維與普通混凝土路面相比而言,前者的路面結構設計比較復雜,且多出兩道施工工序,因此在實際施工時要根據路面的特點合理安排選擇施工方案,以保證質量且不影響工期。層布式鋼纖維混凝土在路面施工時頂層與底層鋼纖維布置各有不同。
2、鋼纖維布置方法
頂層的鋼纖維布置方法:在頂層鋪撒鋼纖維,需要混凝土鋪筑達到離路面表面約10mm-20mm后進行。在鋼纖維鋪撒完畢之后,再用混凝土覆蓋鋼纖維,并振平并表面處理成型。
底層的鋼纖維布置方法:對底層進行鋼纖維的鋪撒有兩種方法。一是先鋪10mm-20mm左右厚的混凝土或者5mm左右厚的砂漿,并平整好。然后進行鋼纖維的鋪撒,并振平、振實。第二種方法是直接在已經平鋪好的基層表面鋪撒一層鋼纖維,然后再進行混凝土鋪設,用插入式振動棒仔細振搗,使得鋼纖維上浮混入混凝土底層10-20mm范圍內。
3、施工工序
通過對頂層與底層的鋼纖維鋪撒,就形成了層布式鋼纖維混凝土復合路面。其施工工序為:基層表面清理——立模——整平——平板振平+鋪入振搗——混凝土表面平整度整修——篩撒第二層鋼纖維——鋼纖維含量與均勻性檢查——攤鋪表層混凝土——振動梁找平+平板振搗——壓紋——養護——切縫——養護。施工工序不一定非要按部就班,可以分段進行實施,這樣可以對人力、物力進行合理的安排,從而有效的利用時間,有效加快工程進度。
4、鋼纖維混凝土應用實例簡介
招遠市招金集團礦車主要通行線路北溫泉路每天車流量巨大,以運送礦石的重型車輛為主。之前路面為普通水泥混凝土路面,經常出現裂縫等路面受損問題。后經推廣將路面重新整修,采用了鋼纖維混凝土路面。在路面基層鋪筑320mm石灰煤渣,面層鋪筑130mm波紋鋼纖維混凝土。路面澆筑16天后開放交通,經受9000輛/日交通量的考驗,無裂紋、石子外漏等情況發生,路面的其他病害亦無出現。
鋼纖維混凝土是一種新型的復合材料,自發展至今,憑借自身抗裂性、耐性高、韌性高以及抗彎性能好等特點,在公路路面、橋面以及機場跑道等工程中得到了極為廣泛的應用,并且取得了良好的經濟與社會效應。但由于其施工工藝需要嚴格控制、監督以及價格較高的原因,對鋼纖維混凝土的持續推廣產生了一定的限制。因此今后在制作過程中應該著重加大科學技術的投入與應用,進一步的提高技術水平,并研究價格便宜的鋼纖維,降低其造價,以此來推動鋼纖維混凝土的發展以及推廣。
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文章標題:淺談鋼纖維混凝土在路面施工中的應用
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