鋼纖維混凝土在路橋維修中的應(yīng)用

李衛(wèi)濤 楊文軍

寶雞公路管理局眉縣公路管理段 722300  寶雞

一、引言

     隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，國道干線道路上車輛密度與載荷越來越大，行駛速度也越來越快，某公路在建成通車幾年以后，發(fā)現(xiàn)部分構(gòu)造物在背墻連續(xù)處的路面出現(xiàn)裂縫。在超重車的快速行駛碾壓沖擊下，裂縫發(fā)展較快，并伴有橋頭有跳車現(xiàn)象，經(jīng)實地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)物背墻連續(xù)處的混凝土已經(jīng)破損。為了保持橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防止梁板的震動，設(shè)計單位對這些結(jié)構(gòu)物重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，即對原橋梁背墻連續(xù)處的砼進(jìn)行鑿除，然后再鋪設(shè)加密鋼筋網(wǎng)，最后澆筑新混凝土。由于該道路已營運(yùn)通車，為了保持交通暢通，就要求半幅封閉施工和混凝土養(yǎng)生在短時間內(nèi)完成，為此，新澆筑的混凝土采用鋼纖維混凝土。

二、鋼纖維混凝土的性能和組成

    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復(fù)合材料，它不但具有普通混凝土的優(yōu)良性能外，還具有早期強(qiáng)度高、耐久性好、抗裂性好、韌性好等優(yōu)良特點(diǎn)，使混凝土由低拉脆性材料變?yōu)楦邚?qiáng)度韌性材料。在道路已通車這種特殊環(huán)境下，進(jìn)行混凝土工程快速修補(bǔ)，它能很好的發(fā)揮作用和要求。本次使用的鋼纖維混凝土原材料由水泥、砂、碎石、外摻劑（混凝土快速修補(bǔ)劑JK-10）、鋼纖維、水組成。

    1、水泥：本次所使用水泥為陜西秦嶺水泥集團(tuán)生產(chǎn)的秦嶺水泥，強(qiáng)度標(biāo)號為42.5R，為普通硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能實驗見下表。

表1  水泥細(xì)度實驗結(jié)果表

表2  水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、安定性實驗結(jié)果表

表3  水泥膠砂強(qiáng)度實驗結(jié)果表

    2、砂：選用級配良好、質(zhì)地堅硬的西安灞河砂，經(jīng)過篩分實驗，其細(xì)度模數(shù)為2.82，為Ⅱ區(qū)中砂；經(jīng)用水洗法檢測，砂中泥含量為0.8%。

    3、石子：選用渭南華縣蓮花寺花崗片麻巖，其級配為5～20mm連續(xù)級配，其篩分實驗結(jié)果見下表：

    該碎石的泥含量為0.4%，泥塊含量為0，針片狀顆粒為1.9%，壓碎值為8%。

    4、外摻劑：外摻劑為江西路事達(dá)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的混凝土快速修補(bǔ)劑，該混凝土快速修補(bǔ)劑系以無機(jī)硅酸鹽材料和高效表面活性劑等為主體復(fù)合而成的修補(bǔ)材料。具有快硬高早強(qiáng)，收縮小的特點(diǎn)。該混凝土外摻劑實驗檢測結(jié)果見下表： 

    5、鋼纖維:采用成都新筑機(jī)械廠生產(chǎn)的35╳0.7mm扭曲性鋼纖維。按照以往工程經(jīng)驗，摻加1%-2%鋼纖維（體積率），混凝土可提高抗壓強(qiáng)度4.4-28.2%，抗拉強(qiáng)度50-100%，抗彎強(qiáng)度50-80%，抗剪強(qiáng)度50-100%；并且韌性顯著提高，抗壓韌性提高2-7倍，抗彎韌性、彎曲沖擊韌性可提高幾倍到幾十倍。收縮值降低7-9%。抗疲勞強(qiáng)度可提高1.05-1.1倍，抗?jié)B性能提高3-4倍。抗凍性能提高3倍。

三、施工配合比

    施工配合比采用水泥∶外摻劑∶水∶砂子∶碎石∶鋼纖維=1∶0.16∶0.30∶1.20∶2.87∶0.17。每方混凝土摻450Kg水泥，摻78.5Kg鋼纖維。此配合比中的用水量較少，主要是防止混凝土產(chǎn)生較多裂縫，并且JK-10混凝土快速修補(bǔ)劑有減水效果。按此配合比，混凝土強(qiáng)度在28小時內(nèi)能達(dá)到30Mpa以上,滿足道路快速開放交通的要求。

四、具體施工過程及注意事項

    由于該修補(bǔ)工程施工正值夏季期間，在水泥用量大，混凝土強(qiáng)度增長快的情況下，混凝土極易出現(xiàn)收縮裂縫。在施工過程中，也確實出現(xiàn)此現(xiàn)象，即在混凝土澆筑完兩三天后，混凝土出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度為0.3mm。后將水泥用量減少為每方混凝土420Kg，每方混凝土中的鋼纖維重量不變，并將橫向分布鋼筋由12根變?yōu)?/span>16根，直徑由光圓φ8變?yōu)槁菁yφ12，混凝土裂縫減少，裂縫寬度得到控制，裂縫寬度大約0.15mm。在施工過程中，按以下方法施工：

    1、原橋面連續(xù)混凝土、板梁頂面混凝土浮漿全部鑿除，鑿除直至暴露完整、密實、無破損的混凝土為止，鑿出的混凝土表面嚴(yán)格鑿毛并沖洗干凈。

    2、混凝土澆筑在夜間進(jìn)行，避免產(chǎn)生溫度應(yīng)力。

    3、鋼纖維混凝土攪拌先采用將鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料先干拌后加水濕拌的方法，具體過程為：粗集料→鋼纖維（干拌1min）→細(xì)集料→水泥（干拌1min）→水。

    4、鋼纖維混凝土施工采用機(jī)械攪拌（滾筒拌和機(jī)），攪拌機(jī)一次攪拌量不大于其額定攪拌量的80%。

    5、鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環(huán)節(jié)，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實，再采用插入式振動器振搗，最后用夯板來回整平。在混凝土面層抹平過程中，因鋼纖維直徑較粗而易冒出路面，影響到行車安全，故在施工時需注意清除。混凝土抹面收漿必須及時進(jìn)行，并及時灑水養(yǎng)生。采用麻袋片覆蓋養(yǎng)生。

五、結(jié)語

    1、鋼纖維混凝土自發(fā)展以來，已在路橋維修加固中得到廣泛應(yīng)用。取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。它除了具有良好的抗彎強(qiáng)度外，而且還具有優(yōu)異的抗沖擊、抗開裂性能。

    2、通過用鋼纖維混凝土對該公路橋梁破損的背墻連續(xù)混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，由于它的早期強(qiáng)度高，其強(qiáng)度一般在28小時就能達(dá)到30Mpa以上，可以及早開放交通，節(jié)約了工程時間，減少了交通擁堵。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鋼纖維混凝土》JG／J 3064-1999  中國建筑工業(yè)出版社

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010-2002  中國建筑工業(yè)出版社

[3]《鋼纖維混凝土的性能及其應(yīng)用實例》［J］李國明，廣東建材，2005

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)