摘 要:鋼纖維混凝土,是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的優質水泥基復合材料,現實中被廣泛地應用于道路路面、橋梁結構等工程中,該施工技術也越來越受到大家的關注。本文將結合自身體會對路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術的應用進行分析、探討。
關鍵詞:公路橋梁,鋼纖維,混凝土,施工技術,應用
隨著我國城市建設進程的加快,公路和橋梁的建設步伐也在日益加快,隨之而來的是對建筑材料越來越高的要求。為了增強混凝土的強度,在實踐中我們通常采用近年來在國內外得到迅速發展的鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土,作為一種新型優質水泥復合材料,與普通混凝土相比,它具有施工簡易方便、價格低廉、性能強等優點,因此廣受歡迎。本文從鋼纖維混凝土的性能出發,對其在路橋施工中技術的應用提供一些自己的看法,僅供各位同仁參考。
1、鋼纖維混凝土的基本性能
(一)抗沖擊性強
當鋼纖維混凝土纖維摻量介于0.8%到2.0%時,則可承受比普通混凝土高達前者50~100倍的沖擊力,甚至有可能達到更高,可見其抗沖擊韌性極好。
(二)抗裂、抗疲勞、抗剪性能佳
不同于普通的混凝土,開裂荷載和極限荷載并非幾乎一樣,而是可以在出現開裂荷載后,極限荷載還能增大。增大鋼纖維的體積率后,其初裂荷載、極限荷載和韌性則均有所增大。我們在直接剪切試驗中還發現,基體錯動之后,鋼纖維混凝土不僅沒有難堪重負,還具有不錯的承載能力。
(三)抗拉、抗壓和抗彎的極限高
通過在混凝土中摻入適量的鋼纖維,就可以提高該混凝土的極限抗壓強度,一般來說,單軸抗拉極限強度可以提高百分之四、五十,抗彎極限強度可以提高百分之五十到一百五。
(四)變形性能大幅度改善
鋼纖維對混凝土長期收縮變形的影響較為明顯,它可以使混凝土的收縮率降低百分之十到三十左右;其次,雖然其對混凝土抗壓彈性模量的影響不顯著,但對抗拉彈性模量卻是提高不少。
(五)能夠有效地抑制因溫度應力引起裂縫產生和擴展。
2、道路施工中鋼纖維混凝土的應用
(1)在全截面鋼纖維混凝土路面的施工作業時,要確保其路面的的厚度為普通路面厚度的55%左右,允許在山下五個百分點內跳動,且鋼纖維摻量通常介于0.8%~1.2%之間。對于雙行道路面,通常不設縱縫,且其橫縫的間隔距離不能高于50m,一般取20~30m。
(2)對碾壓鋼纖維混凝土路面的施工時,通常會將鋼纖維摻入碾壓混凝土中,以便達到提高路面韌性和強度的目的,改善該混凝土的力學性能。
(3)對于雙層式鋼纖維混凝土的路面鋪設,一般是上層約全部厚度的40%~60%時鋪鋼纖維混凝土。
(4)對于三層式鋼纖維混凝土的路面鋪設,分為上、中、下三層進行,施工比較復雜。一般是在中間鋪設普通的混凝土,而在上、下兩層鋪鋼纖維混凝土。這種鋪法僅適用于且機械化設備齊全、條件較好的地區。
(5)鋼纖維混凝土鋪設罩面層共有三種方式:直接式、分離式、結合式,直接式多用于原混凝土損壞不嚴重的路面,僅需直接在舊水泥混凝土面層上加鋪即可;分離式即在罩面面層與舊混凝土中間構建一個隔離層,使二者各自發揮作用;結合式則是使二者相互粘連為一體,共同發揮其強度作用。此外,鋪設、修補罩面時,其鋼纖維體積率應控制在1%~2%,長徑比不低于70、不高于100即可。
(6)在多年凍土地區,也可選用鋼纖維混凝土路面以減少路面吸熱,維持凍土的熱平衡,最終提高其抗凍性能。
(7)道路施工中應用鋼纖維混凝土應注意的其他問題:第一,加快施工速度,以防鋼纖維混凝土的凝結和硬化;第二,使用噴霧防止水分蒸發時切忌在澆筑和鋪攤中隨意加水;第三,用硬刻槽方式制作抗滑構造,需在規定的時間之內控制好滑模、軌道三輥軸機組、軌道三輥軸機組滑模的數值,并考慮施工時間的平均氣溫。
3、橋梁施工中鋼纖維混凝土的應用
(1)在橋面鋪設時應用,既可使橋面的耐久性、抗裂性和舒適性等都得以改善,又能增加橋梁本身剛度和抗折強度,最終增強其受力能力。
(2)在橋梁主拱圈(主梁)或應力集中區域利用鋼纖維混凝土,可以減輕橋梁自身的重量,有效地控制結構變形,推動橋梁建設走向大跨度化和輕型化。此外,墩臺數量的相應減少,有利于降低工程造價、提高經濟效益。
(3)對橋梁墩臺進行加固,特別是對動載長期作用下造成的橋梁墩臺、橋面面層裂縫的破壞等,可選擇轉子Ⅱ型噴射機噴射一定量的鋼纖維混凝土,以增強橋梁抗震性。此外,我們需對舊混凝土的表面進行鑿毛或噴砂,以便新舊混凝土的更好粘貼,維護橋梁的整體性。
(4)對樁頂或樁尖采用鋼纖維混凝土,增強樁的穿透力和樁頂的抗沖擊韌性,以預防樁頂在打入設計深度以前就出現破裂的現象,同時還可以增強樁尖的入土性能,大大提高打擊的速度。
(5)橋梁施工應用中鋼纖維混凝土應注意的其他問題第一,橋面鋪裝中常加入鋼筋網,以便增強鋪裝層的抗裂能力;第二,對鋼筋網進行加工、安裝時,要注意嚴格按照相關的橋面技術要求進行;第三,加固橋梁墩等、修補表層剝落和動載作用下的橋梁裂縫時,通常應通過噴射機噴射6cm ~ 20cm的鋼纖維混凝土來進行。
4、鋼纖維混凝土的施工流程
鋼纖維混凝土的施工技術,根據其施工方法,可分為灌漿鋼纖維混凝、土澆注鋼纖維混凝土和噴射鋼纖維混凝土三種,不可置否地,施工質量在很大程度上決定了鋼纖維混凝土路橋工程的質量。因此在鋼纖維混凝土路橋工程中,應重點掌握其施工流程,保證每一環節的質量。
5、技術經濟性分析
鋼纖維混凝土是一種新型的多相復合材料,主要是將鋼纖維摻入到普通混凝土中,鋼纖維的分布無規律性。鋼纖維混凝土與普通混凝土的性能有很大的差別,普通混凝土的抗拉性能、抗彎性能及抗疲勞性能等較差,也沒有較好的延性、耐磨性及抵抗裂縫的能力,而摻入鋼纖維后能顯著提高混凝土的這些特性,給工程質量安全保障提供了一個有力的支撐。橋面鋪裝層早期龜裂、邊角損壞問題在工程中較常見,而鋼纖維混凝土的各向同性特點及良好的抗裂性,能夠有效防止這些問題的出現,保證路橋的行車舒穩、延長路橋的使用年限等。由于鋼纖維混凝土自身的良好特性,在相同荷載條件下,鋼纖維混凝土的鋪裝厚度要比普通混凝土橋面減少30% ~ 50%,不僅降低了橋面鋪裝的自重荷載,還減少了材料用量,進而為工程用期縮短了時間。由于鋼纖維混凝土具有優良的韌性、較強的耐沖擊性,保障了與伸縮縫連接鋼筋的粘接牢固,防止伸縮縫出現較大的變形、位移或翹曲,進而提高了伸縮縫的壽命。隨著社會的發展、生活節奏的加快,交通量逐漸增大,這對橋面的鋪裝層提出了更大的挑戰。普通橋面鋪裝已無法適應車輛荷重增大的事實,而鋼纖維混凝土因具有良好的延伸度、疲勞強度、耐久性等特性,從而廣泛應用于橋面鋪裝層中,保證了橋梁整體結構的安全性、可靠性。
與普通橋面鋪裝層相比,鋼纖維混凝土減少了鋼筋網片及加工安裝等施工環節,因此其不僅簡化了施工工藝,還減少了施工成本,最重要的是防止了因鋼筋網片施工質量差而導致橋梁早期破壞的情況的出現。雖然鋼纖維混凝土的價格較高,然而在厚度降低的情況下,總的施工成本與普通混凝土的相當。在使用壽命中,鋼纖維混凝土能夠顯著延長使用壽命,提高公路使用效益,保證路橋質量安全,減少維修費用,進而降低整個路橋工程的造價。
總之,在路橋施工中的鋼纖維混凝土施工中,施工人員須嚴格按照《混凝土施工規范》操作,按照程序,重視技術要求,及時進行質量檢測,在科學的引導下努力達成預期目標。
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