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[論文摘要]鋼纖維混凝土是一種新型的復(fù)合建筑材料,其物理和力學(xué)性能優(yōu)于普通混凝土,通過(guò)介紹鋼纖維增強(qiáng)混凝土的基本理論,闡述鋼纖維混凝土在多個(gè)領(lǐng)域工程中的應(yīng)用。
鋼纖維混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete,簡(jiǎn)寫(xiě)為SFRC)是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復(fù)合材料。它是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的復(fù)合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質(zhì)材料加工制成的短纖維,常用的有:切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴(kuò)展,從而使其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度較普通混凝土有顯著提高,其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善,使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復(fù)合材料。
一、鋼纖維增強(qiáng)混凝土的基本理論
(一)復(fù)合力學(xué)理論
復(fù)合力學(xué)理論是以連續(xù)纖維復(fù)合材料理論為基礎(chǔ),結(jié)合鋼纖維在混凝土中的分布特點(diǎn)形成的。該理論是將復(fù)合材料視為以纖維為一相,基體為另一相的兩相復(fù)合材料。
(二)纖維間距理論。纖維間距理論又稱纖維阻裂理論,是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出來(lái)的。該理論根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)理論解釋纖維對(duì)裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用,認(rèn)為欲增強(qiáng)混凝土這種本身帶內(nèi)部缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度,必須盡可能地減少內(nèi)部缺陷的尺寸,提高韌性,降低裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子、減少裂縫尖端的應(yīng)力集中作用,故在裂縫處用纖維連接,受拉時(shí)跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫的上下表面,使裂縫處材料仍能繼續(xù)承載,這樣,因裂縫的出現(xiàn)孔邊應(yīng)力集中程度就緩和,隨著橋接裂縫纖維數(shù)目的增多,纖維間距越小,緩和裂縫尖端應(yīng)力集中程度越大,對(duì)裂縫尖端產(chǎn)生的反向應(yīng)力場(chǎng)也越大,當(dāng)纖維數(shù)量增加到密布于裂縫時(shí),應(yīng)力集中就會(huì)消失,進(jìn)一步表明纖維的阻裂效應(yīng),即在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形成和受力破壞的過(guò)程中,有效地提高了復(fù)合材料受力前后阻裂引發(fā)與擴(kuò)展的能力,達(dá)到鋼纖維對(duì)混凝土增強(qiáng)與增韌目的。
(三)界面應(yīng)力傳遞的剪滯理論。鋼纖維混凝土中鋼纖維周圍的水泥基體結(jié)構(gòu)與自身結(jié)構(gòu)是不相同的,即在鋼纖維與基體之間存在著界面層。鋼纖維混凝土的性能主要取決于混凝土基體性能、鋼纖維含量以及它們之間的界面特性。假定界面是一層厚度可以忽略的薄層,但具有一定的力學(xué)性能。當(dāng)荷載作用于鋼纖維混凝土?xí)r,荷載一般先施加于低彈性的基體,然后通過(guò)纖維-基體的界面,把一部分荷載傳遞給高彈模的纖維,使纖維和基體共同承擔(dān)荷載,從而起到增強(qiáng)的作用。
二、鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料,以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等物理力學(xué)性能,目前已被廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機(jī)場(chǎng)道面工程、鐵路公程、管道工程、內(nèi)河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。(一)水利工程
鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用比較廣泛,主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復(fù)雜的部位,如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護(hù)坡等。這些部位對(duì)混凝土材料自身的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及抗裂性能的要求都比較高,也正發(fā)揮了鋼纖維混凝土的自身優(yōu)勢(shì)。我國(guó)在實(shí)際工程中應(yīng)用的有:三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門(mén)峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
(二)建筑工程。鋼纖維混凝土在建筑工程中的影響越來(lái)越廣泛,一般應(yīng)用于房屋建筑工程、預(yù)制樁工程、框架節(jié)點(diǎn)、屋面防水工程、地下防水工程等工程領(lǐng)域中。如抗震框架節(jié)點(diǎn)中使用鋼纖維混凝土,能代替箍筋滿足節(jié)點(diǎn)對(duì)強(qiáng)度、延性、耗能等方面的要求,而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用,并解決節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問(wèn)題;鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性,可使構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載下處于彈性階段而不裂,不出現(xiàn)應(yīng)力的重分布;用鋼纖維混凝土制成的自防水預(yù)應(yīng)力屋面板,不僅提高了自防水預(yù)應(yīng)力屋面板的抗裂性能,同時(shí)也減少了縱向預(yù)應(yīng)力筋的配筋率,提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應(yīng)用實(shí)例有:福州東方大廈、沈陽(yáng)市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽(yáng)市中醫(yī)院、遼陽(yáng)市食品公司辦公樓等工程。
(三)道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面,主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中,包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性,抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少,伸縮縫間距加長(zhǎng),使用性能提高,維修費(fèi)用減低,壽命延長(zhǎng)。面層較普通混凝土可減少30-50%,公路伸縮縫間距可達(dá)30-100m,機(jī)場(chǎng)跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。用于路面及橋面修補(bǔ)時(shí),其罩面厚度僅為3-5cm。在實(shí)際工程中有:北京東西環(huán)路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題,使用效果較好,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
(四)鐵路工程。在鐵路工程方面,鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數(shù)萬(wàn)次的振動(dòng),所以要求混凝土必須具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有:沈陽(yáng)鐵路局長(zhǎng)達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應(yīng)用,使維修工作量大為減少,并提高了線路的使用壽命,效果良好。
(五)港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問(wèn)題,所以有待進(jìn)一步研究,但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂(lè)部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層,在海水中浸泡10年,鋼纖維混凝土防腐完好,鋼管表面無(wú)銹蝕,仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海洋平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。我國(guó)江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。
除了上述領(lǐng)域外,還有很多鋼纖維混凝土的應(yīng)用的實(shí)例,如承受重級(jí)工作制造工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)地面、薄壁蓄水結(jié)構(gòu)、預(yù)制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結(jié)構(gòu)、各類建筑物和構(gòu)筑物的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固、抗震加固等。
三、結(jié)束語(yǔ)
鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn),且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件水利工程、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)跑道和停機(jī)坪、橋梁隧道以及各種構(gòu)筑物等方面的應(yīng)用前景將是十分廣闊的前景。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:鋼纖維;混凝土;抗凍性能;凍融循環(huán)
中圖分類號(hào):TU528.572
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1674-4764(2012)04-0080-05
Experimental Analysis on the Frost Resistance of Steel Fiber Reinforced Concrete
NIU Ditao, JIANG Lei, BAI Min
(School of Civil Engineering, Xian University of Architecture and Technology, Xian 710055, P.R. China)
Abstract:The frost resistance of steel-fiber reinforced concrete (SFRC) was studied based on the fast freeze-thaw tests in water and in a 3.5% sodium chloride solution, with different mass fraction of steel fiber in concrete at 0%, 0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%, respectively. The effects of the number of freeze-thaw cycles and the volume fraction of steel fiber on the mass lose rate, the splitting strength loss rate and the dynamic modulus of elasticity of SFRC were analyzed. The reinforcement mechanism of the steel fiber under the action of freeze and thaw was also discussed. Moreover, mercury intrusion method and SEM analysis were carried out to study the pore size distribution features and the performance of microstructure on the impact of frost resistance of SFRC. The results show that adding an appropriate amount of steel fiber into concrete can reduce the pore porosity and improve the compactness of concrete. Furthermore, the presence of steel fiber proves to shrink the porosity and improve evidently the frost resistance of concrete. It is also shown that the steel fiber content has a great influence on the frost-resisting property of SFRC. The best performance of SFRC can be achieved when the volume fraction of steel fiber is 1.5%.
Key words:steel fiber; concrete; frost resistance; freeze-thaw cycle
關(guān)鍵詞:鋼纖維噴射混凝土,配合比設(shè)計(jì),耐久性能,“水泥裹砂”,“水泥裹石”
1.論文的目的和意義1.1本論文的研究目的:
1.1.1根據(jù)對(duì)各類圍巖調(diào)查與分級(jí),提出相應(yīng)的臨時(shí)性和永久性支護(hù)的鋼纖維噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。
1.1.2通過(guò)一系列的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試噴試驗(yàn)來(lái)確定鋼纖維的加入量和鋼纖維混凝土的配合比。使其既能滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)要求,又能滿足易于噴射施工的要求。
1.1.3對(duì)實(shí)驗(yàn)室的鋼纖維噴射混凝土各種力學(xué)性能和耐久性能測(cè)試,為現(xiàn)場(chǎng)錨噴支護(hù)工藝的安全性和耐久性做出評(píng)價(jià)。
1.2本論文的研究意義:
鋼纖維噴射混凝土是通過(guò)管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速噴射到施工作業(yè)面的一項(xiàng)技術(shù)。鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國(guó)愛(ài)達(dá)州得到應(yīng)用,其后,將其成功應(yīng)用于隧道襯墊、斜坡穩(wěn)定、涵洞、水庫(kù)等其他結(jié)構(gòu)工程。70年代,鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴混凝土襯砌,它最顯著的特點(diǎn)是大大降低了過(guò)去那種繁重耗時(shí)的鋼筋網(wǎng)制作,而代之以機(jī)械化的連續(xù)的噴射混凝土施工。70年代末,瑞典曾對(duì)鋼纖維噴射混凝土的加固作用進(jìn)行了大規(guī)模的試驗(yàn)研究,包括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固效果的比較。70年代后期和80年代初期,加拿大廣泛開(kāi)展了鋼纖維噴射混凝土工藝的應(yīng)用和研究,并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應(yīng)用于巖石加固措施中。鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強(qiáng)的以水泥為粘結(jié)料的混凝土,屬于一種新型的復(fù)合材料。由于其抗裂性特強(qiáng)、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強(qiáng)度高、抗拉與抗彎強(qiáng)度高,廣泛應(yīng)用于道路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、水工、港口、鐵路、礦山、隧道、軍事及工民建等工程領(lǐng)域。如佳密克絲鋼纖維混凝土在國(guó)外的應(yīng)用[1]及在大朝山水電站的應(yīng)用[2],及在江口水電站地下洞室支護(hù)中的應(yīng)用[3],1978年,上海市政工程研究所等單位對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行了研究,并把它運(yùn)用于城市的鋪裝路面工程取得了一定成果[4]。1982年9月,鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院和原武漢局共同協(xié)作,在襄渝線青徽鋪隧道病害整治中,用鋼纖維噴射混凝土加固隧道裂損拱圈的試驗(yàn),初步取得成功[4]。1984年梅山鐵礦在采用素噴射混凝土失敗后改用鋼纖維噴射混凝土加固巷道,也取得了成功[4]。
2 鋼纖維噴射混凝土原材料、檢測(cè)方法及結(jié)果2.1、混凝土的標(biāo)號(hào)及原材料的選擇2.1.1、混凝土的標(biāo)號(hào)混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為250號(hào)和300號(hào),即C25和C30。
2.1.2、原材料的選擇鋼纖維噴射混凝土的原材料包括鋼纖維和其他原材料:水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。
(1)水泥:選用產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定、早期強(qiáng)度較高的天宇水泥廠生產(chǎn)的P.O 42.5級(jí)水泥。
(2)硅灰:選用挪威??瞎杌夜旧a(chǎn)的比表面積為645m2/g。減少混凝土干縮和徐變,降低水化熱,減少噴射混凝土的回彈,提高混凝土的后期強(qiáng)度。
(3)鋼纖維:鋼纖維的類型對(duì)加固效果有著很大的影響,為達(dá)到較好的加固效果,通過(guò)鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn),采用武漢新途工程纖維制造有限公司生產(chǎn)的CW03-05/30-600和CW-05/30-1000型鋼纖維,兩端彎曲。長(zhǎng)度在30mm,直徑在0.50 mm,長(zhǎng)徑比為60??估瓘?qiáng)度為600和1000 MPa。所用鋼纖維符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA820的要求。
(4)骨料:用于噴射混凝土的骨料應(yīng)有良好顆粒級(jí)配。
(5)速凝劑:選用湖北大冶 JS-2型高效速凝劑,減少回彈防止砼脫落。
(6)抗?jié)B劑和高效減水劑:選用蒙城生產(chǎn)的UEA低堿型高效減水劑(聚羧酸系),減少收縮和回彈,降低水灰比。
3.鋼纖維噴射混凝土速凝劑摻量的選擇噴射混凝土為澆筑和振搗合一的施工工藝,不需要模板,能在臨空或狹小工作面上制成薄壁結(jié)構(gòu),是地下工程和巖石支護(hù)工程中的一項(xiàng)重要措施。論文大全。由于使用濕噴工藝和速凝劑時(shí)作業(yè)環(huán)境好、混凝土裂縫少、表面質(zhì)量好、混凝土性能可以同不摻速凝劑混凝土一樣正常發(fā)展,因而摻速凝劑濕噴工藝的應(yīng)用越來(lái)越多,成為噴射混凝土的發(fā)展方向。
3.1、速凝劑的實(shí)驗(yàn)方法我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《噴射混凝土用速凝劑》(JC477-2005)提出的速凝劑試驗(yàn)方法為:先將400g水泥與計(jì)算加水160ml攪拌到均勻后,再按推薦摻量加入速凝劑,迅速攪拌25~30s,立即裝入圓模,人工振動(dòng)數(shù)次,削去多余水泥漿,并用潔凈的刀修平表面。從加入液體速凝劑算起操作時(shí)間不應(yīng)超過(guò)50s。用此方法測(cè)得的速凝劑初凝時(shí)間不大于5分鐘,終凝時(shí)間不大于12分鐘。
3.2、速凝劑對(duì)水泥砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響按照錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范(GB50086-2001),JS-2型高效速凝劑摻量分別為1%、2%、3%、4%、5%,分別測(cè)試水泥凈漿的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間和28天抗壓強(qiáng)度和砂漿抗裂性,表7為JS-2型高效速凝劑的摻量與水泥凝結(jié)時(shí)間的關(guān)系。
表1、速凝劑的摻量與水泥凝結(jié)時(shí)間
關(guān)鍵詞:鋼纖維混凝土;施工技術(shù);路橋;優(yōu)勢(shì)
ˎ ̥ abstract: along with the rapid development of economy, road Bridges business has achieved great progress, new materials, new technology has been applied, greatly promote the construction of road and bridge to a higher level forward. And steel fiber reinforced concrete is a new type of conform to the material, its superior performance, high maneuverability, economic and practical characteristics decide the highway bridge construction, the important position of steel fiber reinforced concrete construction technology has been widely applied. This paper first Outlines of steel fiber reinforced concrete, this paper analyzes its performance advantages, then respectively introduces the road construction and the wide application of bridge construction, and finally elaborated on the construction techniques.
Keywords: steel fiber concrete; Construction technology; Luqiao; advantage
中圖分類號(hào): TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2012)
一、鋼纖維混凝土概述
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多相復(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成,顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能,具有較好的延性。纖維的增強(qiáng)效果主要取決于基本強(qiáng)度、纖維含量(體積率)、纖維的長(zhǎng)徑比以及纖維和基體混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度等因素。鋼纖維混凝土的應(yīng)用是在19 世紀(jì)末,目前該技術(shù)已逐步趨于成熟與完善,與傳統(tǒng)的沙石水泥漿混凝土相比,鋼纖維混凝土在力學(xué)方面具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì):
(一)鋼纖維混凝土的強(qiáng)度與重量比值明顯提高
采用鋼纖維混凝土技術(shù)建造路橋,路橋的路面厚度與普通混凝土路面厚度相比約為1:2,并且路面只設(shè)橫縫不設(shè)縱縫,橫縫的間距一般為20m~30m,可以最大程度上提高路面的拉伸力和抗沖擊力,提高路橋設(shè)施的工程質(zhì)量。
(二)抗拉、抗彎、抗壓性、抗沖擊能力顯著提高
相比傳統(tǒng)的混凝土材料,鋼纖維混凝土具有抗彎、抗壓、抗拉等特點(diǎn)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,鋼纖維混凝土相比傳統(tǒng)的混凝土而言,抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)四到六成,抗彎強(qiáng)度更是增強(qiáng)一至兩倍。這與材料成分中所加入一定比例的鋼纖維是分不開(kāi)的。
(三)優(yōu)越的形變能力及優(yōu)越的抗疲勞能力
鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗拉彈性模量效果極其顯著,使得混凝土的長(zhǎng)期收縮形變能力更為優(yōu)越,一般最高可以改善混凝土收縮率的三成。另外抗疲勞能力的增強(qiáng)使得橋梁施工質(zhì)量能得到長(zhǎng)期可持續(xù)的保證。
二、鋼纖維混凝土在路橋施工中的應(yīng)用
(一)道路施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
由于鋼纖維混凝土路面具有減薄鋪裝厚度、縱縫不設(shè)或少設(shè)、橫向縮縫少、良好的耐磨性及凍融性等優(yōu)點(diǎn),延長(zhǎng)路面使用壽命,從而在路面工程中獲得廣泛應(yīng)用。
1、新建復(fù)合式鋼纖維混凝土路面
復(fù)合式路面可以做成雙層式或三層式。雙層式路面的構(gòu)造是在全路面板厚的上層約全厚40% ~ 60% 鋪設(shè)鋼纖維混凝土。三層式復(fù)合路面是上下兩層分別做成鋼纖維混凝土層,中間夾普通混凝土層。結(jié)構(gòu)上比較合理,但施工復(fù)雜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),三層式復(fù)合路面宜在機(jī)械化鋪設(shè)條件較高的地區(qū)使用。此外,還可以采用鋼纖維-鋼絲網(wǎng)混凝土復(fù)合式路面。
2、鋼纖維混凝土罩面
舊混凝土路面損壞采用鋼纖維混凝土鋪筑罩面層。鋼纖維混凝土罩面分結(jié)合式、直接式、分離式3種結(jié)合。結(jié)合式罩面面層與舊混凝土相互粘結(jié)為一整體,共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度作用。分離式罩面層與舊混凝土不粘結(jié),而是中間設(shè)置一個(gè)隔離層,各層獨(dú)立發(fā)揮作用。直接式是直接在舊水泥混凝土面層上加鋪鋼纖維混凝土罩面層。一般用于損壞較輕微的舊水泥混凝土路面。
3、在多年凍土地區(qū)用于抗凍
在多年凍土地區(qū)選用鋼纖維混凝土路面以減少吸熱,并維持凍土熱平衡和提高抗凍性。
(二)橋梁施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
1、橋面鋪裝
采用鋼纖維混凝土橋面鋪裝層不僅可以增強(qiáng)橋面的抗裂性、耐久性和提高舒適性能,還可以增強(qiáng)橋梁抗折強(qiáng)度,增加橋梁本身剛度,減少鋪裝厚度,降低結(jié)構(gòu)自重,改善橋梁受力狀況。此外,采用鋼纖維混凝土和橡膠瀝青混凝土復(fù)合的雙層橋面也是一種有效措施。
2、橋梁上部
采用鋼纖維混凝土作為主拱圈(主梁)或在應(yīng)力集中區(qū)局部加強(qiáng),改善結(jié)構(gòu)受力性能,有效控制結(jié)構(gòu)變形,減輕自重,推動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)向大跨度、輕型化方向發(fā)展。結(jié)構(gòu)性能良好,造型美觀,而且可減少上部材料用量,使下部墩臺(tái)數(shù)量也相應(yīng)減少,從而降低造價(jià),提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)修建鋼纖維混凝土橋梁降低梁高,滿足使用上的特殊要求。
3、橋梁墩臺(tái)
對(duì)動(dòng)載長(zhǎng)期作用下造成的橋梁墩臺(tái)及橋面板裂縫或表層剝落病害,采用轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機(jī)噴射5~20cm 鋼纖維混凝土以滿足結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性要求。一般鋼纖維類型采用剪切鋼纖維,摻量為1.0%;采用硫鋁酸鹽快硬水泥和TS 型速凝劑提高早期抗裂性能;對(duì)舊混凝土表面噴砂或鑿毛,增加新舊混凝土的整體性。
4、土樁
采用鋼纖維混凝土對(duì)樁頂或樁尖局部增強(qiáng),樁的穿透力有較大提高,錘擊次數(shù)減少,大大提高打擊速度。一般在樁頂和樁尖部位采用鋼纖維混凝土,增強(qiáng)樁頂?shù)目箾_擊韌性,避免樁頂在打入設(shè)計(jì)深度以前出現(xiàn)破裂,并增加樁尖入土能力,提高打擊速度。樁身部分仍用預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。當(dāng)然也可以全斷面整體澆筑鋼纖維混凝土,但其經(jīng)濟(jì)效益會(huì)有所下降。所以,應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定。
三、鋼纖維混凝土的施工技術(shù)要點(diǎn)
鋼纖維混凝土的施工,按其施工方法來(lái)分有澆注鋼纖維混凝土、噴射鋼纖維混凝土和灌漿鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土道橋工程質(zhì)量的優(yōu)劣,在很大程度上取決于施工質(zhì)量。因此,在鋼纖維混凝土施工時(shí),除了滿足普通混凝土的施工要求外,還應(yīng)特別重視鋼纖維給施工帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題,確保鋼纖維均勻分布在基體中。
(一)鋼纖維混凝土配合比
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應(yīng)使路面厚度減薄,其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強(qiáng)度。根據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以及施工配制強(qiáng)度提高系數(shù),確定試配抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度,鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定:fftm = ftm (1 +atm PfLf/df)。
其中,fftm 為鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;ftm 為與鋼纖維混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;atm 為鋼纖維對(duì)抗折強(qiáng)度的影響系數(shù)(試驗(yàn)確定);Pf 為鋼纖維體積率;Lf/df 為鋼纖維長(zhǎng)徑比。
根據(jù)試配抗壓強(qiáng)度計(jì)算水灰比,根據(jù)試配抗壓強(qiáng)度,確定鋼纖維體積率,一般澆筑成型的結(jié)構(gòu)范圍在0.5%~2%之間;計(jì)算混合材料用量,確定試配配合比;按照試配配合比進(jìn)行拌合物性能試驗(yàn),調(diào)整單位體積用水量和砂率,確定強(qiáng)度試驗(yàn)用基準(zhǔn)配合比;根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整水灰比和鋼纖維體積率,確定施工配合比。
(二)鋼纖維的投放與鋼纖維混凝土的攪拌
鋼纖維的投放應(yīng)采用先干后濕的分散式投放以防在攪拌中出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象,在投放前,鋼纖維應(yīng)先與細(xì)骨料定量攪拌均勻后再通過(guò)振動(dòng)篩分散式投入素混凝土中。鋼筋混凝土攪拌時(shí)一般按照先投放砂石料再放鋼纖維,攪拌均勻后投放碎石和水泥,這樣的投放工藝是一種分級(jí)投料,也就是每一級(jí)投料時(shí)都應(yīng)做到攪拌均勻,以防出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。此外,對(duì)攪拌機(jī)的選擇也有一定的要求,為了達(dá)到最佳的攪拌效果在進(jìn)行鋼纖維攪拌時(shí)要選擇雙錐反轉(zhuǎn)出料式強(qiáng)制型攪拌機(jī),以確保鋼纖維摻量較高貨坍落度較小時(shí)攪拌機(jī)的利用率達(dá)到最大化。
(三)鋼纖維混凝土的澆搗
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣,澆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(dòng)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(shí),然后用夯梁板來(lái)回整平。
(四)成型
鋼纖維混凝土具有粗骨料細(xì)、砂率大、纖維亂向分布的特點(diǎn),因此鋼纖維混凝土路面宜采用真空吸水工藝,機(jī)械抹平以防止鋼纖維外露。采用壓紋機(jī)壓紋工藝以避免拉毛產(chǎn)生纖維外露現(xiàn)象。拆模后對(duì)纖維外露或漏振時(shí),應(yīng)及時(shí)處理。
(五)接縫施工
鋼纖維混凝土的收縮性小、抗裂性能好。有條件封閉交通的施工路段,采用混凝土攤鋪機(jī)可做成整幅式,不設(shè)縱縫。鋼纖維澆筑養(yǎng)生達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%后切鋸縮縫。
(六)養(yǎng)護(hù)
一切完成之后就會(huì)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)與質(zhì)量控制階段,鋼纖維混凝土的養(yǎng)護(hù)和普通混凝土養(yǎng)護(hù)一樣,覆膜保濕養(yǎng)護(hù),控制主要針對(duì)于原材料、配合比等材料的質(zhì)量以及數(shù)量,同時(shí)還應(yīng)對(duì)抗壓、抗折及抗拉等強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
結(jié)語(yǔ)
綜上,鋼纖維混凝土作為一種新型的復(fù)合混凝土材料,改變了傳統(tǒng)混凝土的物理、力學(xué)性能,不但能夠提高路橋工程的施工水平,也能大大節(jié)約工程造價(jià),相信在未來(lái)的路橋建設(shè)中,鋼纖維混凝土技術(shù)可以得到更為廣泛的應(yīng)用,并且在應(yīng)用中不斷創(chuàng)新,發(fā)展成為更具現(xiàn)代化、科學(xué)化的建筑技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:鋼纖維混凝土;橋梁施工;澆筑;振搗
1鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)
在施工之前,為了保障工程施工質(zhì)量,就需要對(duì)趕下哪位混凝土的配比進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì),結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)所處實(shí)際情況對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行相應(yīng)的配比。在對(duì)配比進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要保障鋼纖維混凝土和基材的強(qiáng)度相適應(yīng),保障其抗拉強(qiáng)度在在500MPa以上。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,還需要嚴(yán)格控制鋼纖維的最小直徑以及長(zhǎng)徑之間的比值,從而使橋梁施工過(guò)程中的規(guī)范要求得到滿足。通常情況下,長(zhǎng)徑比應(yīng)當(dāng)保持在50~80之間,其中的最小直徑應(yīng)當(dāng)在0.4mm之上,保持其在0.45~0.70mm這一范圍內(nèi),以某橋梁工程為例,其直徑的取值為0.55mm。
2鋼纖維混凝土澆筑
當(dāng)配置完鋼纖維混凝土之后,需要實(shí)施澆筑施工。要想使?jié)仓ぷ鞯玫接行?shí)施,需要保障每次澆筑的距離在15~20cm的范圍內(nèi),澆筑要具備一定的連續(xù)性,從而防止出現(xiàn)中斷現(xiàn)象,導(dǎo)致澆筑接頭過(guò)于明顯,為澆筑的效果提供保障。
3鋼纖維混凝土振搗
對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行振搗,需要使用平板振搗器進(jìn)行,這樣可以使振搗效果得到提升,為鋼纖維混凝土的均勻分布提供一定的幫助,同時(shí)還能防止過(guò)振或者漏振的現(xiàn)象。銅鼓振搗棒進(jìn)行鋼纖維混凝土振搗時(shí),鋼纖維通常是以條狀集束的方式排列組合的,這樣使得混凝土的分布十分均勻,邊角也相對(duì)密實(shí)。在這種情況下,就會(huì)使其收縮應(yīng)力以及溫度應(yīng)力能力得到有效增強(qiáng),以防止裂縫現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)振搗完成之后,需要將混凝土進(jìn)行抹平處理,同時(shí)將在外的鋼筋向混凝土內(nèi)壓,使得外觀足夠美觀,提升混凝土的振搗效果。
4鋼纖維混凝土的攪拌技術(shù)
在施工之前,需要對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行攪拌,在攪拌過(guò)程中,最好使鋼纖維進(jìn)入散機(jī),然后再進(jìn)入攪拌機(jī),還需要對(duì)分散機(jī)的功率以及分散力進(jìn)行有效控制,保證鋼纖維能夠得到更好的分散。采用分級(jí)投料的方式,按照砂、鋼纖維以及碎石和水泥的順序進(jìn)行投料。先對(duì)這些材料攪拌1min,然后在其中加入水以及外加劑進(jìn)行濕拌,濕拌的時(shí)間控制在2min。攪拌時(shí)所使用的機(jī)械通常是強(qiáng)制式攪拌機(jī)。對(duì)鋼纖維的摻量以及坍落度進(jìn)行科學(xué)合理的控制,并對(duì)攪拌的時(shí)間進(jìn)行科學(xué)控制,讓不同材料之間得到有效配合,促使攪拌的效果得到有效提高,以防結(jié)團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生。
5鋼纖維混凝土成型
在實(shí)施鋼纖維混凝土施工過(guò)程中,成型屬于一項(xiàng)十分重要的工作,其直接影響著施工的效果,因此要高度重視這一環(huán)境的工作。鋼纖維混凝土中的含水量較大,粗骨料相對(duì)較細(xì),會(huì)導(dǎo)致纖維的分布不夠均勻。為了科學(xué)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題,提高施工效果,通常是使用真空吸水工藝對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行施工。當(dāng)施工完成之后,為了保證效果,需要將鋼纖維混凝土的表面進(jìn)行抹平處理,以防止鋼纖維外漏。將模具拆除之后,如果存在著鋼纖維外露現(xiàn)象,需要進(jìn)行及時(shí)處理,為施工完的效果提供保障。
6鋼纖維混凝土接縫
鋼纖維混凝土接縫也是施工中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié),仍舊不可忽視。針對(duì)這一環(huán)節(jié)的施工,施工人員一定要嚴(yán)格遵循規(guī)范要求進(jìn)行。鋼纖維混凝土具有極強(qiáng)的抗裂性能,同時(shí)也具備較小的收縮性。如果可以進(jìn)行施工地點(diǎn)的密封,可以對(duì)混凝土攤鋪機(jī)做出整幅式,這就不必設(shè)置縱縫。當(dāng)鋼纖維混凝土的強(qiáng)度達(dá)到50%之后,可以切出伸縮縫,這樣就能夠保障施工效果。
7進(jìn)行橋面鋪裝施工
如果在橋面施工中使用鋼纖維混凝土,其厚度只占普通混凝土厚度的50%~60%,在這種情況下,就會(huì)使橋身的自重減輕,并且降低施工成本,使橋梁的耐久性、抗裂性以及穩(wěn)固性得到有效提高,使得整個(gè)工程質(zhì)量有所提高。對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行施工的過(guò)程中,其設(shè)計(jì)通常為兩層或者三層。在兩層結(jié)構(gòu)當(dāng)中,其中的上層一般利用的是鋼纖維混凝土,而下層采用的則是普通混凝土,這種方式的施工,實(shí)施起來(lái)較為簡(jiǎn)單,可以有效提升施工質(zhì)量。在施工中還存在著三層結(jié)構(gòu),對(duì)于這種結(jié)構(gòu)而言,上下層采用的材料是鋼纖維混凝土,而中層采用的則是普通混凝土材料。在施工過(guò)程中,方法相對(duì)復(fù)雜,同時(shí)也為施工人員帶來(lái)了較大的難度。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的過(guò)程中,需要采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備,并且嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行施工,只有這樣才能為工程質(zhì)量提供保障。
8進(jìn)行橋梁加固處理
為了使橋梁工程的施工質(zhì)量得到提高,采用鋼纖維混凝土進(jìn)行施工的過(guò)程中,需要采用相應(yīng)的加固措施,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。因?yàn)檐囕v荷載對(duì)橋梁會(huì)有較大的影響,會(huì)導(dǎo)致橋梁的墩臺(tái)出現(xiàn)裂縫或者表層的剝落現(xiàn)象。為了預(yù)防這種情況的發(fā)生,可以采用噴射機(jī)進(jìn)行鋼纖維混凝土的噴射,噴射過(guò)程中保證混凝土厚度在5~20cm范圍內(nèi)。通過(guò)這樣的方式,就可以使其成為一個(gè)不可分割的整體,使得結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性以及抗震性得到提升。為了使結(jié)構(gòu)的抗裂性得到提高,可以對(duì)硫鋁酸鹽塊進(jìn)行使用,從而使水泥硬化,同時(shí)也可以使用S形速凝劑,使新舊混凝土的整體性得以提升,此外,還可以利用鑿毛方式進(jìn)行處理。另外,對(duì)橋梁的上部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,橋梁上部分的結(jié)構(gòu)主要是采用鋼纖維混凝土作為主梁,同時(shí)進(jìn)行集中區(qū)域的加固,針對(duì)結(jié)構(gòu)受力的具體情況控制結(jié)構(gòu)變形,繼而為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固提供保障。橋梁施工過(guò)程中,采用的是鋼纖維混凝土,這不僅可以為工程質(zhì)量提供一定的保障,同時(shí)還能夠在很大程度上節(jié)約成本,從而降低下部分結(jié)構(gòu)墩臺(tái)的數(shù)量,節(jié)省施工費(fèi)用。
參考文獻(xiàn):
[1]溫昌鑫.分析鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用[J].廣東科技,2012,(7):99-100.
關(guān)鍵詞:鋼纖維 混凝土 性能 應(yīng)用
鋼纖維混凝土就是在普通混凝土中摻入適量鋼纖維而成的一種新型復(fù)合材料,近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展。它克服了混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、性脆等缺點(diǎn),具有優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐疲勞、高韌性等性能,已在建筑、路橋、水工等工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。
一、鋼纖維的基本性質(zhì)
1.鋼纖維的類型及特征參數(shù)
鋼纖維按材質(zhì)分,有普通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維,其中以普通鋼鋼纖維用量居多;按外形分有長(zhǎng)直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形;按截面形狀分有圓形、矩形、月牙形及不規(guī)則形;按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型及熔抽型;按施工用途分有澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維。
為滿足鋼纖維的增強(qiáng)效果與施工性能,通常采用鋼纖維長(zhǎng)度為15~60mm,直徑或等效直徑為0.3~1.2mm,長(zhǎng)徑比為30~100,纖維的體積摻量為0.5%~2%。
2.鋼纖維的主要性能
鋼纖維的主要性能包括抗拉強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度。試驗(yàn)表明,由于普通鋼纖維混凝土主要是因鋼纖維拔出而破壞,并不是因鋼纖維拉斷而破壞,因此鋼纖維的抗拉強(qiáng)度一般能滿足使用要求,而其與混凝土基體界面的黏結(jié)強(qiáng)度是影響鋼纖維混凝土性能的主要因素。黏結(jié)強(qiáng)度除與基體的性能有關(guān)外,就鋼纖維本身而言,與鋼纖維的外形和截面形狀有關(guān)。
二、鋼纖維混凝土的基本性能
國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼纖維的作用機(jī)理和鋼纖維混凝土的基本性能做了大量的研究,現(xiàn)歸納如下:
鋼纖維混凝土中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷(拉、彎)初期,水泥基料與纖維共同承受外力,當(dāng)混凝土開(kāi)裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。因此鋼纖維混凝土與普通混凝土相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學(xué)性能。
1.強(qiáng)度和重量比值增大
這是鋼纖維混凝土具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)志。
2.具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度
在混凝土中摻入適量鋼纖維,其抗拉強(qiáng)度提高25%~50%,抗彎強(qiáng)度提高40%~80%,抗剪強(qiáng)度提高50%~100%。
3.具有卓越的抗沖擊性能
材料抵抗沖擊或震動(dòng)荷載作用的性能,稱為沖擊韌性,在通常的纖維摻量下,沖擊抗壓韌性可提高2~7倍,沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。
4.收縮性能明顯改善
在通常的纖維摻量下,鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%~9%。
5.抗疲勞性能顯著提高
鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。當(dāng)摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時(shí),應(yīng)力比為0.68,而普通混凝土僅為0.51;當(dāng)摻有2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達(dá)2×106次時(shí),應(yīng)力比為0.92,而普通混凝土僅為0.56。
6.耐久性能顯著提高
鋼纖維混凝土除抗?jié)B性能與普通混凝土相比沒(méi)有明顯變化外,由于鋼纖維混凝土抗裂性、整體性好,因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。摻有1.5%的鋼纖維混凝土經(jīng)150次凍融循環(huán),其抗壓和抗彎強(qiáng)度下降約20%,而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上,經(jīng)過(guò)200次凍融循環(huán),鋼纖維混凝土試件仍保持完好。摻量為1%、強(qiáng)度等級(jí)為CF35的鋼纖維混凝土耐磨損失比普通混凝土降低30%。摻有2%鋼纖維高強(qiáng)混凝土抗氣蝕能力較其他條件相同的高強(qiáng)混凝土提高1.4倍。鋼纖維混凝土在空氣、污水和海水中都呈現(xiàn)良好的耐腐蝕性,暴露在污水和海水中5年后的試件碳化深度小于5mm,只有表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑,內(nèi)部鋼纖維未銹蝕,不像普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕后,銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。
三、鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)程說(shuō)明
我國(guó)于1996年出版了《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法》CECS13:89和《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS38:92,但本規(guī)程只對(duì)鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)不同于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的專門(mén)要求作出規(guī)定。在進(jìn)行鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工時(shí),尚應(yīng)與《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T191-96和《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001配合使用。
四、鋼纖維混凝土在水利水電工程中的應(yīng)用
1.支護(hù)工程
鋼纖維混凝土由于抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度高,能承受較大的圍巖和土體的變形作用而保持良好的整體性,因此可用于隧洞支護(hù)、山體護(hù)坡等工程。如浙江省開(kāi)化縣齊溪水電站有壓隧洞在兩個(gè)工程段內(nèi)采用噴射鋼纖維混凝土襯砌,使圍巖能在較大程度上發(fā)揮作用,減少了襯砌厚度,由原來(lái)的鋼筋混凝土襯砌厚度500mm減至鋼纖維混凝土噴襯厚度60mm,省去了鋼筋加工和綁扎工程量,同時(shí)不需立模和回填灌漿,造價(jià)由每延米1175元減至398元,施工工作量減少3/4。工程至今正常運(yùn)行。
2.儲(chǔ)水、防滲、輸水管道工程
鋼纖維混凝土由于抗裂性能好、收縮率低,因而防水、防滲性能較好,可用于低壓輸水管、蓄水池、地下室防滲等工程。而在儲(chǔ)水和防滲結(jié)構(gòu)中鋼纖維混凝土可作防水層,有時(shí)也可兼作結(jié)構(gòu)層代替鋼筋混凝土。如浙江省余姚嶺水庫(kù)混凝土壩面多次出現(xiàn)裂縫、下游面局部出現(xiàn)滲水,在混凝土面層采用噴射鋼纖維混凝土,厚度50mm,達(dá)到了防滲效果,與高頻振蕩鋼絲網(wǎng)水泥砂漿防滲面板相比,具有工藝簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
3.高速水流沖刷磨損部位
鋼纖維混凝土具有較高的抗沖磨、抗氣蝕能力,因此可用于溢洪道、消力池、閘底板等承受高速水流作用的部位。如:大渡河支流南椏河石棉二級(jí)電站,該電站是引水式徑流電站,1965年建成發(fā)電。當(dāng)年汛期后,沖砂閘底板和護(hù)坦被沖成深槽,最深處達(dá)0.7m,埋設(shè)的28mm鋼筋全部磨斷,1968年和1969年先后兩次用輝綠巖鑄石板、環(huán)氧混凝土、呋喃混凝土進(jìn)行修補(bǔ)加固對(duì)比試驗(yàn),除環(huán)氧混凝土在一個(gè)汛期內(nèi)磨損10~50mm外(后來(lái)也被沖毀了),其余材料不到一個(gè)汛期全部被砸碎沖掉。1977年在毀壞處采用硅錳渣鑄石板、改性環(huán)氧砂漿、膠乳水泥砂漿、MC尼龍板、高強(qiáng)混凝土、鋼纖維混凝土等材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn),結(jié)果表明鋼纖維混凝土是較好的抗沖耐磨材料。
4.處于腐蝕環(huán)境中的構(gòu)件
鋼纖維混凝土具有良好的耐腐蝕性能,可用于海水等腐蝕環(huán)境中的閘門(mén)、輸水管道等構(gòu)件的防蝕層或結(jié)構(gòu)層。
5.動(dòng)力荷載作用部位和抗震結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)
由于鋼纖維混凝土具有較高的抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性和抗疲勞等性能,因此,可用于承受動(dòng)力荷載的機(jī)墩、抗震結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點(diǎn)等部位。
6.復(fù)雜應(yīng)力部位
鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維亂向分布,沿每個(gè)方向都有增強(qiáng)和增韌作用。鋼纖維對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜應(yīng)力區(qū)增強(qiáng)是非常有利的,而且容易澆筑成型,比鋼筋更能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。此外,鋼纖維限制混凝土裂縫的作用也是鋼筋不能相比的。因此,可用于大壩內(nèi)廊道、泄水孔等孔口復(fù)雜應(yīng)力區(qū)和牛腿等受彎構(gòu)件的抗剪以及板的抗沖切部位等。
7.部分應(yīng)用鋼纖維混凝土的水利水電工程
浙江省淳安縣河村水庫(kù)泄洪洞支護(hù),浙江省文成縣百丈際水電站引水隧洞、葛洲壩二江泄水閘、三門(mén)峽泄水排砂底孔、貴州烏江渡水電站、江西大港水電站的工程修補(bǔ),湖南省永川市向阻壩渡槽局部槽身加強(qiáng),浙江省玉環(huán)縣四海閘閘槽二期,三峽臨時(shí)船閘閘槽二期,杭州市德勝壩閘門(mén)門(mén)體等。鋼纖維混凝土在以上工程應(yīng)用均取得良好效果。
五、結(jié) 語(yǔ)
①鋼纖維混凝土的優(yōu)越性能及在水利水電工程中成功的應(yīng)用表明:鋼纖維混凝土不但可以解決鋼筋混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問(wèn)題,而且用于輸水隧洞等工程可以大幅度降低造價(jià)。因此,鋼纖維混凝土在水利水電工程中具有廣闊應(yīng)用前景。
②目前鋼纖維混凝土在應(yīng)用中主要的問(wèn)題是鋼纖維生產(chǎn)成本較高,造成鋼纖維混凝土初始造價(jià)較高。為了使鋼纖維混凝土得到廣泛應(yīng)用,一方面,應(yīng)努力降低鋼纖維生產(chǎn)成本從而降低鋼纖維混凝土的造價(jià);另一方面,在應(yīng)用時(shí),不應(yīng)只計(jì)一次性投資,而應(yīng)考慮鋼纖維混凝土的優(yōu)越使用性能、較低的維修費(fèi)和使用壽命延長(zhǎng)等綜合經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
1 趙國(guó)藩,彭少民,黃承逵等.鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1999.11.
2 張春漪.鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn)研究及其應(yīng)用.鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程專題研究報(bào)告集.大連理工大學(xué),1990.
關(guān)鍵詞:鋼纖維 混凝土 施工 質(zhì)量控制
1.鋼纖維混凝土在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用
鋼纖維混凝土在建筑領(lǐng)域中主要用于隔墻、制作室外的樓梯等方面。通常用鋼纖維混凝土做成的室外樓梯,踏板的厚度僅有40mm,不但看上去輕巧,而且走在上面也不會(huì)產(chǎn)生噪音。由于裝飾層上的砂漿具有容易開(kāi)裂的性質(zhì),即使我們?cè)诶锩婕尤胍恍╀摻z網(wǎng)也是無(wú)濟(jì)于事的,但是如果在砂漿中摻入1%的鋼纖維,就能達(dá)到防止裝飾層面產(chǎn)生裂縫的效果。鋼纖維混凝土應(yīng)用在建筑方面的主要是在單層鋼纖維混凝土層面的直接鋪筑和在素混凝土路面上鋪筑的兩層式混凝土路的兩種類型。兩層式的混凝土路不但建筑了新路,而且對(duì)舊路也起到了加固的作用。
除此之外,鋼纖維混凝土對(duì)抗震也起到了很好的效果。我們?nèi)绻軌驅(qū)摾w維混凝土應(yīng)用到抗震架框的節(jié)點(diǎn)上,不但能替代鋼筋達(dá)到節(jié)點(diǎn)對(duì)強(qiáng)度、耗能等方面的要求,還可以起到鋼筋來(lái)約束混凝土的作用。這樣還可以使減壓的比限值提高,從而也解決了鋼筋擁擠致使混凝土的不易澆筑的施工困難的問(wèn)題。在預(yù)制鋼筋混凝土樁中受到?jīng)_擊最大的就是樁頂和樁尖,若在它們中摻入1-1.5%的鋼纖維,就可以提高它對(duì)地基的穿透力,減少錘擊的次數(shù),增強(qiáng)土樁的抗沖擊能力,從而保證了樁頂在最好的狀態(tài)中打入設(shè)計(jì)高程。鋼纖維混凝土應(yīng)用在版柱節(jié)點(diǎn)處,可以提高它的抗沖切強(qiáng)度。用鋼纖維來(lái)代替節(jié)點(diǎn)處的鋼筋,不僅降低了板的厚度,還提高了節(jié)點(diǎn)的吸能能力,有利于抗震。而且用鋼纖維混凝土制作而成的大型屋面板具有自防水的功能,它的抗震性好、承載力強(qiáng),同時(shí)還可以降低了預(yù)應(yīng)力的配筋率,提高了結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。除此以為,鋼纖維混凝土還可以解決地下防水工程中的滲透問(wèn)題,對(duì)工程的防潮起到了很好的作用。
2.鋼纖維混凝土施工質(zhì)量的控制措施的探討
2.1原材料方面
(1)水泥
一般而言,水泥通常有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽和礦渣硅酸鹽水泥以及粉煤灰硅酸鹽水泥。在鋼纖維混凝土拌料中,不僅需要很多的水泥漿填補(bǔ)空隙,同時(shí)為了減少骨料和鋼纖維的摩擦力,使拌合料能夠具有更好的流動(dòng)性,還需要一些水泥漿在它們的表面形成層。而且水泥漿在混凝土的拌料中,使用的越多,效果就越好。
(2)鋼纖維
通常情況下,鋼纖維的增強(qiáng)作用是隨著長(zhǎng)徑的變化而變化的。鋼纖維的長(zhǎng)度若太長(zhǎng),會(huì)直接影響拌合物的質(zhì)量,太短也起不到增強(qiáng)的作用,同時(shí)過(guò)細(xì)的直徑在拌合中容易彎折,過(guò)粗的話所達(dá)到的增強(qiáng)效果就較差,所以我們要選用合適的。
(3)粗集料
粗集料的級(jí)配和粒徑對(duì)混凝土拌合物的可泵性的影響是很大的。級(jí)配好的粗集料,由于孔隙率小,不但節(jié)約了砂漿,還增強(qiáng)了混凝土的密度。為了在建筑上達(dá)到更好的效果,很多國(guó)家關(guān)于級(jí)配的方面都做有相關(guān)的規(guī)定。
(4)細(xì)集料
為了達(dá)到鋼纖維混凝土相同的強(qiáng)度,粗砂所需的水泥比細(xì)砂所需的少。顯而易見(jiàn),相同的水泥用量,用粗砂配置的混凝土的強(qiáng)度更高。
(5)摻合劑
減水劑有普通減水劑和高效減水劑兩種。普通減水劑是一種外加劑,可以減少拌合時(shí)的用水量。這種外加劑是能溶于水的有機(jī)物質(zhì),不僅改變混凝土的性能,還提高了混凝土的耐久性和強(qiáng)度。
2.2泵送等施工工藝方面
泵送混凝土的供應(yīng)是指泵送混凝土的拌制和運(yùn)送。通常情況下,為了保證泵送混凝土的質(zhì)量,常采用預(yù)拌混凝土在工廠制備,然后再用運(yùn)輸車將材料運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。
同時(shí)我們要嚴(yán)格按照規(guī)定的投料順序,對(duì)混凝土攪拌時(shí)進(jìn)行投料。比如說(shuō),配合比要求加粉煤灰時(shí),那么粉煤灰就要和水泥一起投料。且外加劑的添加時(shí)間和混凝土的攪拌時(shí)間也都要符合相關(guān)的規(guī)定,這樣才能達(dá)到預(yù)想的效果。其次,為了保證攪拌好的混凝土順利到達(dá)泵送處,且保證混凝土不產(chǎn)生離析,選擇合適的交通工具也是很重要的。一般上,用混凝土攪拌運(yùn)輸車來(lái)運(yùn)輸攪拌好的混凝土的拌合物是最好的?,F(xiàn)在使用最多的是6-7m的混凝土攪拌車。這種攪拌車采用當(dāng)前先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù),使攪拌出來(lái)的混凝土的質(zhì)量很好。
剛開(kāi)始泵送的時(shí)候要保持慢速,等到各方面都穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)入正常的泵送。但要注意的是,正常的泵送中不能停頓,即使遇到不正常的情況也要保持緩慢的速度。如果不得不停時(shí),要保證料斗中有足夠的混凝土,這樣才能作為推動(dòng)管路中的混凝土的間隔。此外,在泵送中,還要使料斗內(nèi)的混凝土不低于20cm.。如果達(dá)不到這樣的高度,不但會(huì)降低工作的效率,還會(huì)吸入空氣形成堵塞。如果吸入的空氣較多時(shí),要在排除空氣后再正常工作泵送。
如果遇到混凝土泵壓力變高且不穩(wěn)定的時(shí)候,造成的油溫升高和輸送管的振動(dòng)而影響泵送時(shí),我們不要強(qiáng)制泵送,而要及時(shí)查明原因,盡快采取解決措施?;炷帘盟徒Y(jié)束后,對(duì)混凝土泵和輸送管要及時(shí)清洗。由于水洗簡(jiǎn)單且比氣洗的成本低和安全性高,所以混凝土的輸送管多用清水清洗。
2.3噴射施工工藝的方面
在噴射施工時(shí),噴射施工人員的助手要積極協(xié)助噴射手,疏通混凝土管。這樣就可以避免噴射手在變換方向時(shí)由于轉(zhuǎn)彎急而引起的管堵塞。但要注意的是,噴射人員在操作噴嘴的過(guò)程中,最好使噴嘴和地面保持0.8-1m的高度,同時(shí)壓力在高于200且低于500Pa之間。為了保證施工的效率,我們?cè)诠ぷ髦幸獣r(shí)常觀察噴嘴的情況,若出現(xiàn)異常情況讓助手及時(shí)和操作人員聯(lián)系,以便解決問(wèn)題。同時(shí)在噴射作用中,也要根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況來(lái)調(diào)整它的坍塌度。同時(shí)工作人員也要提高自己的防范意識(shí),保障自己在施工過(guò)程中的安全。除此之外,由于噴射鋼纖維混凝土的厚度通常比一般的混凝土薄,而且含的水泥較多,我們要經(jīng)常受噴面和保持著適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度來(lái)達(dá)到防止裂縫的出現(xiàn)。
3.結(jié)語(yǔ)
鋼纖維是建筑領(lǐng)域中混凝土的一種增強(qiáng)的材料,。它不但具有較強(qiáng)的抗裂和抗沖擊性,而且它的耐磨強(qiáng)度以及親和性能都是很理想的。在建筑中摻入適量的鋼纖維,可以很好地增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,還大大地延長(zhǎng)了建筑物的使用壽命,真是一舉兩得的事情。由于鋼纖維具有的很多優(yōu)勢(shì),得到了很多建筑界人士的認(rèn)可,目前鋼纖維在增強(qiáng)混凝土的方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。比如公路的路面、橋梁、建筑和軍事等,它有著強(qiáng)大的生命力,相信不久的將來(lái),鋼纖維在建筑方面會(huì)有著非常重要的地位,鋼纖維的前景也一定會(huì)非常可觀的。
參考文獻(xiàn):
劉洋. 斜坡混凝土振動(dòng)密實(shí)成型試驗(yàn)研究[D]山東科技大學(xué), 2010 .
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,對(duì)陸路交通建設(shè)的要求不斷提高,路面工程質(zhì)量問(wèn)題也顯得尤為突出,因此尋找新型的建筑材料已成為路面工程建設(shè)的重中之重。鋼纖維混凝土作為一種新型的復(fù)合型建筑材料,近些年在世界年來(lái)在全球范圍內(nèi)得到了很大程度的發(fā)展。與一般的混凝土相比,鋼纖維混凝土擁有一系列優(yōu)勢(shì)特性。本文就鋼纖維混凝土的優(yōu)點(diǎn)出發(fā),探討其在路面工程施工中的優(yōu)勢(shì)及使用技術(shù),以便為今后的路面施工提供必要的理論支持。
關(guān)鍵詞:鋼纖維混凝土;路面工程;施工
隨著我國(guó)交通事業(yè)的高速發(fā)展,路面施工工程量也在不斷加大。由于車輛承載量的提高以及行車速度的不斷提升,車輛對(duì)路面建筑的損害程度不斷加深。利用鋼纖維混凝土能夠有效的保護(hù)路面施工的高質(zhì)量,從而保證交通和廣大人民群眾行車安全。
一、鋼纖維混凝土路面施工的基本要求
1.與普通混凝土相比,鋼纖維混凝土的凝結(jié)時(shí)間比較短、硬化速度比較快,因此在使用鋼纖維混凝土記性作業(yè)時(shí)要盡可能的加快施工的速度。在澆筑以及攤鋪過(guò)程中不能由于拌和物的干澀加水,如有必要,則應(yīng)選擇噴霧以防止表面水分的蒸發(fā)。
2.使用硬刻槽方式設(shè)計(jì)和制作抗滑構(gòu)造,不能使用粗麻袋、掃帚或刷子等材料制作細(xì)觀抗滑構(gòu)造。
3.一般情況下,鋼纖維混凝土的路面板長(zhǎng)為6~l0m,最大面板尺寸應(yīng)在8×l2以內(nèi)。如果鋼纖維的摻量比較大,尺寸應(yīng)用大值;摻量較小,則取小值。面板的長(zhǎng)寬比要與設(shè)計(jì)要求相一致。鋼纖維的路面要預(yù)先進(jìn)行試切縫,要在鋼纖維不被刮壞邊緣的情況下進(jìn)行正式切縫。
二、鋼纖維以及鋼纖維混凝土的基本性能
1.鋼纖維基本性能及施工要求
按照制造方式分類,鋼纖維可分為熔抽式鋼纖維、剪切式鋼纖維、切削式鋼纖維以及切斷式鋼纖維四種。
第一、盡管鋼纖維的抗拉強(qiáng)度比較高, 但是,其與水泥沙漿之間的界面粘結(jié)程度比較差。因此,對(duì)鋼纖維材料的表面進(jìn)行變形化處理,制成表面粗糙的、波紋形的鋼纖維,從而增加施工質(zhì)量的穩(wěn)定性的持久性。在用廢鋼絲繩進(jìn)行鋼纖維混合時(shí),為保證接觸面的粘合,必須對(duì)其進(jìn)行除銹及除油污處理。
第二、剪切鋼纖維可以由剪切冷軋薄板制做而成,厚度一般應(yīng)在12mm~15mm之間,寬度應(yīng)該在125mm~19mm之間,抗拉強(qiáng)度應(yīng)設(shè)計(jì)在450MPa~800MP之間,這樣的設(shè)計(jì)能夠與水泥砂漿的粘結(jié)程度得到很大程度的提升,要優(yōu)于切斷性鋼纖維。
第三、切削鋼纖維主要由銑刀切削軟質(zhì)鋼錠或比較厚的鋼板制成,比原材料的硬度有較大的提高,所得截面呈三角形狀,從而能夠較好的與水泥混凝土進(jìn)行粘接。
第四、鋼纖維的彈性模量和抗拉性比較大,一般情況下為水泥基材的5倍。鋼纖維初材可以制作成各種截面的形狀,從而增加其與水泥基材之間的伸拉力。
2.鋼纖維混凝土的基本性能
鋼纖維混凝土是在普通的混凝土當(dāng)中非定向的加入一定數(shù)量的鋼纖維材料,經(jīng)過(guò)硬化而形成,與一般的普通混凝土相比,擁有諸多比較優(yōu)越的力學(xué)特性:
首先、混凝土中的強(qiáng)度與重量比值增大,從而大大提高了混凝土的強(qiáng)度。
其次、鋼纖維混凝土具有較高的抗拉、抗壓及抗彎性。一般情況下,在混凝土中摻入適量的鋼纖維,可以提高其抗壓強(qiáng)度,單軸的抗拉強(qiáng)度能夠提高40%~50%左右,抗彎極限強(qiáng)度能夠提高50%~150%左右。
再次、變形性能明顯改善。鋼纖維對(duì)混凝土的抗壓彈性影響不時(shí)十分顯著,但是,其對(duì)抗拉彈性的提高比較明顯。同時(shí),鋼纖維對(duì)混凝土的長(zhǎng)期收縮變形的影響也十分顯著,其可降低混凝土的收縮率10%以上。
三、鋼纖維混凝土在路面施工過(guò)程中的使用及注意問(wèn)題
1.路面鋪裝層澆筑
在鋼纖維混凝土澆筑之前,要對(duì)路面上的雜物進(jìn)行有效清理,之后才能進(jìn)行混凝土的澆筑。如進(jìn)行路面的維修施工,要在澆筑前對(duì)下層路面進(jìn)行破損性開(kāi)發(fā),將舊混凝土板塊鑿除之后進(jìn)行澆筑,這樣能夠有效的提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度。在此過(guò)程中,要對(duì)鑿除深度進(jìn)行精密的計(jì)算,最大程度的滿足設(shè)計(jì)要求。
2.鋼纖維混凝土的攪拌
對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行攪拌,必須采用滾筒式攪拌機(jī)。要使鋼纖維在混凝土中得到均勻分散,采用二次投料三次攪拌的方式進(jìn)行――先將石子和鋼纖維干拌,再加入砂子、水泥再干拌,最后進(jìn)行注水濕拌,一般的總攪拌時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在6分鐘以內(nèi),如果攪拌的間過(guò)長(zhǎng)會(huì)形成比較大的濕纖維團(tuán),影響鋼纖維混凝土的質(zhì)量。
3.鋼纖維混凝土的運(yùn)輸及澆筑
混凝土的運(yùn)輸應(yīng)采用自卸運(yùn)輸車,在運(yùn)至施工地點(diǎn)后進(jìn)行澆筑時(shí),其卸料高度一般不能超過(guò)1.5米,以便防止混凝土的離析。鋼纖維混凝土要采用人工攤鋪的方法,用人工將混凝土攤鋪整平,攤鋪之后使用平板振動(dòng)器進(jìn)行均勻振搗,振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),然后在次進(jìn)行人工平整,使鋼纖維完全埋伏在混凝土當(dāng)中。
4.鋼纖維混凝土的施工質(zhì)量控制
鋼纖維混凝土的質(zhì)量除了對(duì)原材料、配合比以及施工過(guò)程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制之外,還要十分重視對(duì)鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗進(jìn)行有效控制,同時(shí)還要按照相關(guān)規(guī)定對(duì)所澆筑混凝土的抗折、斷塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn),從而使?jié)仓Ч爸饕募夹g(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
結(jié)語(yǔ):
鋼纖維混凝土較傳統(tǒng)混凝土相比具有諸多優(yōu)勢(shì)特性,可以最大程度的提高工程質(zhì)量,降低工程風(fēng)險(xiǎn),保證使用安全。在施工過(guò)程中要注意對(duì)鋼纖維混凝土的特性的把握,著重質(zhì)量控制,以便使其發(fā)揮更大的功效。
參考文獻(xiàn):
[1]:胡曉勇.崔峰鋼.纖維混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].甘肅科技.2010年14期.
關(guān)鍵詞:橋梁施工;鋼纖維混凝土;應(yīng)用
近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和城市化進(jìn)程的加快,人們對(duì)于國(guó)家發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)逐漸重視且要求嚴(yán)格,橋梁工程也不例外。鋼纖維混凝土作為一種新型的水泥基復(fù)合材料,其性能優(yōu)越、操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,可有效的增加混凝土的強(qiáng)度和承載力,限制基體在外力作用下產(chǎn)生的裂縫擴(kuò)展,而廣泛應(yīng)用于橋梁工程建設(shè),且對(duì)于提高橋梁工程質(zhì)量具有較好的作用。因此,研究鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用,為橋梁工程建設(shè)提供參考和支持,具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
1 鋼纖維混凝土概況
相對(duì)于普通混凝土而言,鋼纖維混凝土均勻而多向配筋地?fù)饺肷倭康吞间摗⒉讳P鋼和玻璃鋼的纖維,鋼纖維混凝土破壞時(shí)往往是鋼纖維從混凝土基體里,而不是拉斷。纖維的增強(qiáng)效果主要取決于基本強(qiáng)度、纖維含量、纖維的長(zhǎng)徑比以及纖維和基體混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度等。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的蓬勃發(fā)展,鋼纖維混凝土迅速成長(zhǎng),并進(jìn)入實(shí)用階段。與傳統(tǒng)的混凝土不同,其結(jié)合了鋼纖維與混凝土的共同作用,混凝土內(nèi)均勻地分布著鋼纖維,顯著地提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度及抗變形能力,鋼纖維混凝土相比較傳統(tǒng)混凝土而言,改變了脆性混凝土材料的特性,提高混凝土的抗拉扭、抗裂、抗疲勞強(qiáng)度等。目前,鋼纖維混凝土被認(rèn)為是建筑施工材料中最適宜的材料之一,廣受建筑施工者的青睞。具體而言,鋼纖維混凝土具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[1]:
1.1 混凝土相同等級(jí)強(qiáng)度下,鋼纖維混凝土重量較輕。該特性大大提高了橋梁施工方面的效率,給施工帶來(lái)了極大的便利。
1.2 相比傳統(tǒng)的混凝土材料,鋼纖維混凝土具有抗彎、抗壓、抗拉等特點(diǎn)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,鋼纖維混凝土相比傳統(tǒng)的混凝土而言,抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)四到六成,抗彎強(qiáng)度更是增強(qiáng)一至兩倍。這與材料成分中所加入一定比例的鋼纖維是分不開(kāi)的。
1.3 優(yōu)越的形變能力及優(yōu)越的抗疲勞能力。鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗拉彈性模量效果極其顯著,使得混凝土的長(zhǎng)期收縮形變能力更為優(yōu)越,一般最高可以改善混凝土收縮率的三成。另外抗疲勞能力的增強(qiáng)使得橋梁施工質(zhì)量能得到長(zhǎng)期可持續(xù)的保證。
2 鋼纖維混凝土施工技術(shù)
鋼纖維混凝土在橋梁工程中的施工可以根據(jù)施工方法的不同分為澆筑鋼纖維混凝土施工、噴射鋼纖維混凝土施工、灌漿鋼纖維混凝土施工。鋼纖維混凝土材料的優(yōu)良、施工技術(shù)水平的好壞決定了施工質(zhì)量,而施工質(zhì)量則決定了橋梁的整體質(zhì)量,因此,在進(jìn)行鋼纖維混凝土施工的時(shí)候,除了要使普通混凝土滿足施工要求外,還要重視鋼纖維給施工帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題。鋼纖維混凝土施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是確保鋼纖維分布的均勻,主要包含以下幾個(gè)方面:
2.1 鋼纖維混凝土的攪拌
一般情況下,為了使鋼纖維在攪拌的時(shí)候充分分散,避免出現(xiàn)結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象,最好使鋼纖維通過(guò)分散機(jī)進(jìn)入攪拌機(jī),同時(shí),將分散機(jī)的功率和分散力控制在一定范圍內(nèi)以使鋼纖維混凝土的分散效果達(dá)到最好。同時(shí),要嚴(yán)格控制投料順序和攪拌時(shí)間,防止鋼纖維結(jié)團(tuán),采取分級(jí)投料,先投干料再投濕料,即按照砂-鋼纖維-碎石-水泥的順序進(jìn)行投料。混合料可先用攪拌機(jī)干拌1min,然后再注水和外加劑濕拌2min。攪拌機(jī)的選用一般要選用強(qiáng)制式攪拌機(jī)和雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)。
2.2 鋼纖維混凝土的澆筑和振搗
在澆筑鋼纖維混凝土的時(shí)候,要避免出現(xiàn)明顯的澆筑接頭,每次倒料澆筑的時(shí)候要相距15 ~20cm,從而保持混凝土的整體連續(xù)性, 需注意的是,鋼纖維混凝土的澆筑必須連續(xù)進(jìn)行。在振搗的時(shí)候,宜選用平板振搗器振搗混凝土,確保鋼纖維分布均勻。如果采用振搗棒振搗,倒料的時(shí)候,要使鋼纖維縱向條狀集束的排列,從而保證邊角混凝土的密實(shí),提高混凝土抵抗板體收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力和荷載傳遞的能力。最后還要將振搗好的混凝土抹平,并將外露的鋼纖維壓入混凝土[2]。
2.3 鋼纖維混凝土的接縫
鋼纖維混凝土具有良好的抗裂性和收縮性,所以在施工時(shí),如果施工地點(diǎn)有條件進(jìn)行封閉,可采用混凝土攤鋪機(jī)做成整幅式,無(wú)需設(shè)縱縫,當(dāng)鋼纖維混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后可切鋸縮縫。
3 鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,鋼纖維混凝土技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁工程施工,主要包含橋面鋪裝、橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的局部加固、橋梁上部結(jié)構(gòu)加固及鋼筋混凝土樁的加強(qiáng)等方面。
3.1 橋面鋪裝
采用鋼纖維混凝土制作橋面,其厚度一般為普通混凝土橋面厚度的50%~60%,不僅可以有效增強(qiáng)混凝土的抗裂性能、耐久性能、抗折性強(qiáng)度,還能增加橋梁本身的剛度,降低自重,改善橋梁的受力狀況,提高路面的舒適度。在一般的橋梁鋼纖維混凝土的設(shè)計(jì)中,路面一般做成兩層結(jié)構(gòu)或者三層結(jié)構(gòu):兩層結(jié)構(gòu)中,上層采用鋼纖維混凝土,下層采用普通混凝土比如橡膠瀝青混凝土;三層結(jié)構(gòu)中,上下層采用鋼纖維混凝土,中間層采用普通混凝土。相比而言,三層的鋼纖維混凝土橋面施工比較復(fù)雜且施工難度高,一般在機(jī)械水平比較高的地區(qū)才使用。
3.2 橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的局部加固
長(zhǎng)期行車荷載作用,橋梁易造成橋梁墩臺(tái)、橋面板出現(xiàn)裂縫或表層剝落,為有效緩解此情況,可采用噴射機(jī)噴射鋼纖維混凝土,厚度為5~20cm,可提高結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性。鋼纖維混凝土可采用剪切鋼纖維,摻量為1.0%;采用硫鋁酸鹽快硬水泥和TS型速凝劑來(lái)提高結(jié)構(gòu)早期的抗裂性;在舊混凝土表面可采用噴混凝土或鑿毛的方法增加新舊混凝土之間的整體性。
3.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)加固
橋梁上部結(jié)構(gòu)加固主要包含兩種方法,即在橋梁上部結(jié)構(gòu)采用鋼纖維混凝土作為主梁,或在應(yīng)力集中區(qū)局部加固,以改善結(jié)構(gòu)的受力性能,有效控制結(jié)構(gòu)變形,減輕結(jié)構(gòu)自重,滿足結(jié)構(gòu)整體的使用要求。鋼纖維混凝土不僅能夠提高橋梁的結(jié)構(gòu)性能和外表的美觀,還可以大大減少上部結(jié)構(gòu)的材料用量,這樣就使下部的墩臺(tái)數(shù)量也相應(yīng)的減少,從而降低了施工成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益,還滿足了橋梁特殊使用要求。
3.4 鋼筋混凝土樁的加強(qiáng)
鋼纖維混凝土對(duì)樁頂進(jìn)行局部加強(qiáng),可有效增強(qiáng)樁頂?shù)目箾_擊的韌性,避免樁頂在錘入設(shè)計(jì)深度之前就出現(xiàn)破裂的情況;采用鋼纖維混凝土對(duì)樁尖進(jìn)行加強(qiáng)能增加樁尖的入土能力和穿透力,這就使錘擊樁的次數(shù)大大減少,也在一定程度上提高了打擊速度。當(dāng)采用鋼纖維混凝土對(duì)樁頂和樁尖進(jìn)行加強(qiáng)的時(shí)候,樁身部位仍采用預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土[3]。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所示,鋼纖維混凝土技術(shù)作為一種新型的橋梁施工技術(shù),其操作簡(jiǎn)單、施工方便、可以很好地達(dá)到設(shè)計(jì)目的,滿足使用要求,并提高橋梁工程的施工質(zhì)量。同時(shí),伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和人們對(duì)于鋼纖維混凝土技術(shù)的逐漸重視,鋼纖維混凝土基礎(chǔ)理論必將不斷完善,且在橋梁工程施工中獲得更為廣闊的應(yīng)用與發(fā)展。
[參考文獻(xiàn)]
[1]張運(yùn)志.分析公路橋梁施工的技術(shù)[J].廣東科技,2009,(6).