摘要:
      以南寧市富寧立交跨線橋?yàn)槔?，?duì)鋼纖維混凝土在橋面鋪裝的應(yīng)用，從機(jī)理性能、原材料的選用、配合比的設(shè)計(jì)原則及步驟、施工工藝進(jìn)行闡述，并提出施工要求。

關(guān)鍵詞:
      鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)施工增強(qiáng)性能[ 中圖分類號(hào)]U443.33[ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B1. 項(xiàng)目概況富寧立交K0+026.497 跨線是南寧市較早采用鋼纖維混凝土進(jìn)行橋面鋪裝的大型橋梁。該橋主橋上構(gòu)采用3×25m 先簡(jiǎn)支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，下構(gòu)為鋼筋混凝土圓柱橋墩，樁基礎(chǔ)、樁柱埋置式橋臺(tái)，橋梁全長(zhǎng)81.0m，.. 總寬41.0m，2×12.75m( 機(jī)動(dòng)車道）+3 ×1.0m （分隔帶）+2 ×3.5m （非機(jī)動(dòng)車道）+2 ×2.0m （人行道寬2.3～3.0m）+2×.. 0.25m （欄桿）。橋面鋪裝241.8m3 ，.. 為厚8cm 的鋼筋混凝土，采用C40號(hào)混凝土，為防止橋面鋪裝過(guò)早地出現(xiàn)裂紋影響結(jié)構(gòu)使用，鋼纖維用量按砼的體積百分率計(jì)，采用1%～1.2%，.. 取得了良好的效果。2. 鋼纖維混凝土的技術(shù)指標(biāo)普通混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)C40 鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度5.0MPa 鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度50MPa 坍落度45mm

3. 原材料

3.1 鋼纖維的選擇

      通過(guò)篩選，選用80 年代國(guó)際開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的銑削鋼纖維，作為該項(xiàng)目橋面鋪裝混凝土的增強(qiáng)材料，具體采用上海哈瑞克斯金屬制品有限公司生產(chǎn)的抗拉強(qiáng)度≥700MPa 的Ami04-32-600 型銑削型鋼纖維，該鋼纖維在混凝土中的橫縱截面均有鋸齒形邊，加上兩端有帶勾的錨尾，其與砂漿的粘結(jié)力成倍增加。

3.2 其它材料的選擇

      水泥, 廣西正大“獅座”42.5R普通硅酸鹽水泥; 碎石，5～32mm 石灰?guī)r，級(jí)配良好; 砂，五塘砂，級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)

2.84; 減水劑，

      YF-Ⅱ型緩凝高效減水劑，摻量1.7%; 膨脹劑，低摻、低堿高效膨脹劑。

4. 鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)

      鋼纖維混凝土的拌合料是由水泥、水、粗細(xì)骨料、鋼纖維及必要時(shí)摻入化學(xué)外加劑或摻加劑，按一定比例配制而成，拌合料各組成材料的正確選擇，對(duì)鋼纖維混凝土的物理力學(xué)性能和施工有重要的影響。橋面鋪裝層鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)主要滿足設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與施工的和易性，彎拉強(qiáng)度隨纖維增加而增加，但和易性隨纖維增加而降低，因?yàn)榛炷翐饺脘摾w維后，由于內(nèi)部摩擦力增大,其流動(dòng)性顯著降低，為此，應(yīng)適當(dāng)增加用水量。按照《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法》（CECS 13:89）.. 進(jìn)行試配，并考慮以下原則:

（1）為提高彎拉強(qiáng)度，鋼纖維長(zhǎng)徑比應(yīng)盡量大，但為了和易性，長(zhǎng)徑比又應(yīng)盡量小。該工程選用鋼纖維長(zhǎng)徑比為35～40，合適的長(zhǎng)徑比為35～50。

（2）含砂率:與粗集料粒徑及Vf 有關(guān)，鋼纖維混凝土含砂率隨Vf 增大而增大，隨粗集料粒徑增大而減小。該工程取值為45%。Vf為鋼纖維的體積率（圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為0.6%，通過(guò)試配取0.75%）。

（3）水灰比: W /C=0.38，一般為0.35～0.40范圍。

（4）用水量:在考慮鋼纖維混凝土和易性時(shí)，不能象普通混凝土一樣只考慮坍落度，因?yàn)殇摾w維混凝土在振搗前后工作能相差很大。

（5）水泥用量:在鋼纖維混凝土中，水泥用量要比普通混凝土大，每立方米混凝土水泥用量大于400kg。富寧立交跨線橋橋面鋪裝采用人工攤鋪的特點(diǎn)和施工方案，對(duì)水灰比、砂率、水泥用量、鋼纖維的摻量、坍落度等各主要控制指標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)室試配后，配合比按重交通量水泥混凝土路面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度5.0MPa，每立方米混凝土各種材料用量見(jiàn)表1。

混凝土配合比

根據(jù)表1所示，該工程每立方米混凝土材料用水量185kg，鋼纖維體積率Vf為0.75%，測(cè)得混合物工作度在8～12s，符和易性

要求。

5.鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工

5.1 架立鋼筋安裝

      用風(fēng)鉆按施工圖要求尺寸的間距進(jìn)行鉆孔，進(jìn)行架立鋼筋的安裝，并用水泥漿錨固。5.2 鑿毛、清洗與測(cè)量放樣對(duì)已完成橋面整體化層鋪裝的橋面進(jìn)行標(biāo)高的聯(lián)測(cè)，對(duì)局部存在有水泥浮漿的地方人工鑿除，用高壓水沖洗橋面，保證橋面無(wú)混凝土浮漿、浮塵等雜物。對(duì)橋面進(jìn)行板塊劃分，按分塊圖測(cè)出各控制點(diǎn)的模板安裝控制標(biāo)高（設(shè)計(jì)標(biāo)高）。

5.3 鋼筋網(wǎng)安裝

      開(kāi)鋪前對(duì)橋面所有預(yù)埋鋼筋、錨固架立鋼筋、預(yù)埋件（如排水管等）進(jìn)行全面的檢查，保證滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。鋼筋接頭在縱縫位置須錯(cuò)開(kāi)。

5.4 模板安裝和板塊劃分

      模板用槽鋼，槽鋼底用水泥砂漿或砂填塞，防止漏漿，內(nèi)側(cè)刷脫模劑。標(biāo)高帶靠近人行道立緣石一側(cè)由于無(wú)槽鋼模板，可彈墨線控制其標(biāo)高。

5.5 鋼纖維混凝土拌和

鋼纖維混凝土的攪拌原則是先干拌后濕拌。為防止鋼纖維混

路橋天地

      凝土在攪拌時(shí)綱纖維結(jié)團(tuán)，不宜將水泥與鋼纖維直接拌和，應(yīng)采用“集料+ 鋼纖維+ 集料+ 水泥”的投料方法，且在施工時(shí)每拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機(jī)額定攪拌量的80%。采用滾動(dòng)式攪拌機(jī)拌和，在攪拌混凝土過(guò)程中必須保證鋼纖維均勻分布，應(yīng)采用鋼叉抖料法，即將過(guò)磅的鋼纖維用鋼叉投入拌和機(jī)料斗中，一層鋼纖維一層砂，使砂起到分散隔離作用。為保證混凝土混合料的攪拌質(zhì)量，采用先干后濕的拌和工藝。應(yīng)根據(jù)拌和物的粘聚性、均勻性及強(qiáng)度穩(wěn)定性試拌，確定最佳拌和時(shí)間。鋼纖維與水泥、粗細(xì)骨料和砂先干拌不得少于1min，在拌和時(shí)鋼纖維分三次加入拌和機(jī)中，最后加水濕拌35s，總攪拌時(shí)間不超過(guò)6min，超攪拌會(huì)引起鋼纖維結(jié)團(tuán)。一旦發(fā)現(xiàn)有鋼纖維結(jié)團(tuán)，就必須剔除掉;有銹蝕、易結(jié)塊的鋼纖維不得使用，以防止因此而影響混凝土的質(zhì)量。采用拖拉機(jī)運(yùn)輸至澆筑點(diǎn)。施工時(shí)注意預(yù)留出拖拉機(jī)通道。

5.6 混凝土的攤鋪及振搗

      由于混凝土坍落度很小，凝結(jié)時(shí)間快，拌和料從攪拌機(jī)出料后，運(yùn)至鋪筑地點(diǎn)攤鋪，振搗做面，直至澆筑完畢。嚴(yán)格掌握振搗方法，采用“先插后平”振搗方法，插振時(shí)為減少鋼纖維向振動(dòng)棒聚集的集束效應(yīng)，將振動(dòng)棒以線路方向插入，快插慢拔，迫使鋼纖維呈縱向條狀集束，使鋼纖維排列有利于板面收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力及荷載傳遞。采用平板振動(dòng)器可將表面豎立的鋼纖維和碎石壓下，砂漿提上來(lái)，有利于提高混凝土表面耐磨度。

5.7 切縫和灌縫

      拆除模板后，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到8～15MPa時(shí)切縫（8小時(shí)左右），.. 為保證在切縫過(guò)程不產(chǎn)生鋼纖維被帶起，切縫其強(qiáng)度應(yīng)大于普通混凝土5MPa 左右。灌縫，要求用水清洗干凈縫中的塵土后待水干，嵌入直徑為15mm 多孔泡沫塑料后用瀝青灌縫，要求填料飽滿、均勻、厚度一致，其效果達(dá)到不缺失、不開(kāi)裂，以保證該處不滲水。

5.8 硬刻槽

      在路面強(qiáng)度達(dá)到6～12MPa 后用刻槽機(jī)刻制橫向抗滑溝槽，采用槽間距25mm 、槽寬2.5mm 、槽深3.5mm 的等間距矩形槽。

5.9 橋面鋪裝層的養(yǎng)生

薄膜覆蓋7d，.. 灑水養(yǎng)生14d 。

6. 鋼纖維混凝土橋面鋪裝性能評(píng)價(jià)

6.1 抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度

      混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)是將養(yǎng)護(hù)到規(guī)定28d 齡期的小梁試件（150mm×150mm×550mm）.. 按三分點(diǎn)法測(cè)定其抗折強(qiáng)度，然后用立方體試件（150mm×150mm×150mm）.. 進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。橋面鋪裝試驗(yàn)段養(yǎng)護(hù)到規(guī)定28d 齡期后在板中間部位鉆孔取樣，試件尺寸直徑150mm，.. 厚度與鋪裝面同為8cm，.. 進(jìn)行劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表2 。

試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼纖維混凝土的強(qiáng)度比同配合比的普通混凝土有所提高，其中抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)了22.18%，.. 抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)5.41%，劈裂抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)69.56% 。試驗(yàn)結(jié)果很明顯地顯示出，摻入鋼纖維能較大幅度地提高混凝土的抗折強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，使混凝土的脆性有所降低，但抗壓強(qiáng)度增加很少。

6.2 耐磨性能

      試驗(yàn)按T0527-1994 的規(guī)程進(jìn)行，制作混凝土試件尺寸為150mm×150mm×70mm 。養(yǎng)護(hù)至28d 進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)首先將試件提前1d從養(yǎng)護(hù)室中取出，自然干燥12h，放入60℃.. 的烘箱中繼續(xù)烘12h;然后將試件放在帶有花輪磨頭的TMS-04型水泥砂耐磨試驗(yàn)機(jī)的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上，在200N 的負(fù)荷下磨削50h，.. 并稱量試驗(yàn)前后的質(zhì)量，按下式計(jì)算單位面積的磨耗量。G=[（M0-M1）/0.0125]×100 式中:G ——單位表面積磨損量(kg/m2); M0 ——試件的原始質(zhì)量(kg);M 1 ——試件磨削后的質(zhì)量(kg); 0.0125 ——試件磨損面積(m2) 。

試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果:

      普通混凝土為5.829kg/m2 ; 鋼纖維混凝土為4.418kg/m2。可見(jiàn)鋼纖維混凝土耐磨性優(yōu)于普通混凝土，耐磨性能提高了24.21% 。

7. 鋼纖維在混凝土中的增強(qiáng)性能機(jī)理

      鋼纖維混凝土中均勻無(wú)序亂向分布的短纖維的主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和防止宏觀裂縫的發(fā)生。因此對(duì)于混凝土的抗拉強(qiáng)度和主要由拉應(yīng)力控制的抗剪、抗彎、抗扭強(qiáng)度有明顯的改善作用, 即使在混凝土發(fā)生一定裂縫的況下, 仍然對(duì)混凝土的承載能力具有很大的貢獻(xiàn), 只有當(dāng)纖維從混凝土中拔出的時(shí)候，抗拉強(qiáng)度才會(huì)下降。鋼纖維對(duì)混凝的抗彎、抗壓疲勞性能的改善也比較明顯。而鋼纖維對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不大。通過(guò)試驗(yàn)證明，鋼纖維混凝土破壞時(shí)，都是纖維從混凝土拔出，而不是拉斷，因此改善基體與鋼纖維的粘結(jié)力，成為提高鋼纖維混凝土力學(xué)性能的主要目標(biāo)。

8. 結(jié)論

      在橋面鋪裝中采用鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)，除了具有與普通鋼纖維混凝土一樣抗裂性強(qiáng)、耐老化、耐沖擊、耐疲勞、抗凍抗?jié)B性好等優(yōu)良性外，還快硬化、超早強(qiáng)、耐磨損，可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，改善抗沖擊力、抗疲勞等性能，且施方便，澆注方法及澆注后外觀基本與普通混凝土相同，造價(jià)相對(duì)合理。從實(shí)際效果來(lái)看，富寧立交跨線橋于2001 年建成至今，橋面安全通暢，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較好。

（作者單位:1. 南寧市建設(shè)委員會(huì)，南寧530023;  2. 廣西桂西公路管理  混凝土類型普通混凝鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度(MPa)