道路工程中的钢纤维混凝土
2002年第3期总第(97)期黑龙江交通科技
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道路工程中的钢纤维混凝土
魏兆宇1,丁锐2,王秀杰3
(1.哈尔滨市第二市政工程公司;2.哈尔滨市公路工程处二公司;3.同江市公路管理站)
摘要:讨论钢纤维混凝土的特性,设计方法以及经济效益。
关键词:道路工程;钢纤维混凝土;配合比设计
中图分类号:TU528.572
文献标识码:B
文章编号:1008—3383(2002)03—0025—02
Steelfiberconcreteinroadengineering
WEIZhao—yu,DING
Rui,WANGXiu—jie
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characte^stic,designmeth甜andeconomicbenefitofSteelfiber
ratio
c。ncrete
an百neering;st瓮lfiber。0ncrete;designOfmixture
钢纤维混凝土是一种优良的广泛的新型复合材料,由于钢纤维的掺入,显著地提高了混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度,并使其抗冲击韧性、抗疲劳性能及耐久性也显著提高,使属于脆性材料的混凝土转变为具有良好塑性的材料。近十几年来,其在我国广泛地应用于道路、桥梁、隧道、水利、海洋、建筑的各个领域,并取得了良好的使用效果。
就公路和城市道路而言,钢纤维混凝土可用于处理路基病害和新建或改建路面,特别适宜用于公交停车站、收费站、重型交通道路及旧混凝土路面的加铺层,还适用于地面标高受到限制路段的路面,比
如:地道等。
1钢纤维混凝土面板的特性
钢纤维混凝土破坏时,往往是钢纤维被拉断或钢纤维和?昆凝土之间的粘结被破坏。钢纤维被拉断往往不是因为抗拉强度不足,而是因为其韧性不足。因此要提高其韧性,而不必提高其抗拉强度。对于钢纤维和混凝土之间的粘结破坏常需要采用扩大表面积或将纤维表面加工成为凹凸形状,如波形、哑铃型、端部带弯钩和扁平状。但随之引起钢纤维在混凝土中较难分布为准确描述钢纤维的几何尺寸,常采用长径比这个概念。即,钢纤维的长度和直径之比。对于规则钢纤维,如圆直钢纤维和扁平钢纤维,其长径比较易得到,常在20~60之间。
目前国内使用的钢纤维主要品种按生产工艺分为:切断型钢纤维、熔抽型钢纤维及切削型钢纤维、铣削型钢纤维和异型钢纤维等。
有关钢纤维混凝土的设计及施工规程也相继出
台。
2钢纤维混凝土路面的结构设计方法
目前国内外提出钢纤维混凝土路面的设计方法主要有容许应力法、标准厚度法、美国联邦航空局法及东南大学等单位提出的极限状态法。
容许应力法和标准厚度法,都是以沥青混凝土路面计算方法为基础的近似算法。而美国联邦航空局法及极限状态法只是初步研究结果,尚待进一步完善。
目前国内广泛应用的是容许应力法,其设计思路如下:
根据路面力学计算公式,混凝土面板的厚度大致与路面的容许^应力的平方根成反比
^f几。= ̄/[d。]/[仃f]
而容许应力又与混凝土的抗折强度有关。
矗厂一钢纤维混凝土路面厚度;
矗。——在荷载条件下、地基条件等相同条件下
普通混凝土路面的厚度;石。——钢纤维混凝土的容许应力;
o厂一水泥?昆凝土的容许应力。
[1]中推荐的经验公式如下:
^f朋。= ̄/0.52Jf二,勿‰、
厶,‰,为普通混凝土与钢纤维混凝土的抗折
强度。
而《铣削钢纤维混凝土应用技术规程》中推荐,各级交通量下的钢纤维混凝土路面板的厚度,可根据钢纤维的掺量取值,取相同条件下普通混凝土面板计算厚度的65%~75%。
由于钢纤维混凝土具有较高的抗折强度,面板厚度较薄,路面总体刚度较低,因此在结构设计时,
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黑龙江交通科技
2002年
基层应有足够的强度、稳定性,通常我们采用强度较高、板体性较好的水泥稳定碎石和石灰、粉煤灰稳定碎石做为基层。
3钢纤维混凝土路面的配合比设计
3.1组成材料的技术要求
(1)钢纤维
钢纤维的抗拉强度不应低于500MPa,钢纤维太长及太短都不起增强作用,长径宜控制在50~80;过小的体积率也不起增强作用,但体积率过大,则拌合物的和易性变差,施工较困难,质量难以保证。上海哈瑞克斯推荐,道路路面钢纤维掺量按混凝土的体积百分率计,宜采用低掺量0.4%~0.6%,就已经能满足强度的要求。
(2)粗集料
钢纤维混凝土所用的粗集料,通常选用碎石,因碎石表面粗糙,与水泥浆的粘结力较好。石料的粒径一般在5~20mm之间,最大粒径宜小于20mm。石料的级配与普通混凝土相同。
(3)细集料
用于填充碎石等粗集料的空隙并共同组成钢纤维混凝土的骨架。细集料应采用中粗砂,级配范围应符合要求。
(4)水泥
常用水泥为425#和5258普通硅酸盐水泥,钢纤维混凝土中水泥的用量比普通混凝土中的水泥用量要大,其技术标准与普通混凝土中的水泥相同。根据需要,在钢纤维混凝土中可掺人一定量的粉煤灰或硅粉等材料,来改善拌和料的和易性,节约水泥
用量及提高强度。
(5)水
维混凝土拌合料的特性及其硬化后的强度基础上的。其步骤如下:
(1)根据使用要求,合理确定拌合料的水灰比:一般为0.45~0.50,对于有耐久性的要求时,一般不大于0.50。
(2)钢纤维体积率:一般道路路面为0.4%~
0.6%。
(3)单位用水量:按照稠度控制在15~30s之间确定用水量。
(4)最佳砂率:试验证明,当使用中粗砂时,钢纤维混凝土的砂率一般为40%~50%,在此范围内,可根据稠度来确定最佳砂率。
有了以上的基本资料以后,即可计算出各组成材料的用量。
4钢纤维混凝土路面的经济效益
有关试验资料表明,钢纤维用于路面的掺量为0.4%~0.6%,在保证相同强度的前提下,可减薄厚度25%~35%,节约了筑路材料,对设计高程受到限制的地段,有一定的优势。
由于钢纤维混凝土的早期强度较高,因而可以提前开放交通,缩短了施工周期。
由于钢纤维混凝土的收缩量小,横向缩缝间距可以延长,不但增加了行车的舒适感,耗油量下降,同时也减少了板角处的开裂破坏,具有良好的路用性能和经济效益。
由于钢纤维的掺入,提高了路面的强度,增强了路面的抗裂性和耐磨性,延长了路面的使用寿命,减少了后期的养护、维修费用,其综合经济效益不可估量。
随着钢纤维的掺入,工程初期的造价较高,约超出同等厚度的混凝土路面的30%。随着钢纤维混凝土成本的降低,专业化生产及施工队伍的发展,钢纤维混凝土路面设计理论、施工技术的不断完善,将会促进钢纤维混凝土路面带来更大的经济效益和更广阔的发展前景。
收稿日期:2001—12—27
在钢纤维混凝土中,使用较多的是减水剂,以提高拌合料的和易性。其外加剂的性能应符合现行标准《混凝土外加剂应用规程》的规定。3.2钢纤维混凝土的配合比设计
钢纤维混凝土的配合比设计方法是建立在钢纤
坐誊}蔷e坐业省已生越}业业业业业坐业省窖坐啦翻}gk业坐业簟警e业寸}坐坐坐■e业业业业业业啦业业业薯}啦省e啦业坐
水溶型路用标线涂料面世
最近,北京奥比优精细化工有限公司在国内率先推出水溶型路面标线涂料。
水溶型路用标线涂料采用美国生产具有快干机理的纯丙烯酸水性树脂,一反热熔涂料和溶剂型涂料的常规,完全以水作为溶剂介质,辅以特制的无机材料,经严格的工艺流程、环节检控和出厂检验制成。在生产和施工过程中,对工作人员、大气环境无任何伤害,堪称环保型路用标线涂料。
该水溶型路用标线斜料,历经试验室、中试和规模生产阶段,并在沪宁、107国道、潍莱等路实际应用实验。其耐候性、耐磨性、反射率、附着力、防污性、干燥时间、色度等技术指标经交通部检测部门的检验,完全符合要求。水溶型路面标线涂料,除具有保护环境不受污染的特性外,其综合经济效益也相当可观。
道路工程中的钢纤维混凝土
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
魏兆宇, 丁锐, 王秀杰
魏兆宇(哈尔滨市第二市政工程公司), 丁锐(哈尔滨市公路工程处二公司), 王秀杰(同江市公路管理站)
黑龙江交通科技
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