隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各種新型材料層出不窮，很多材料對促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都發(fā)揮著重要作用，本文主要研究鋼纖維混凝土的應(yīng)用與效果。

　　《路基工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1983年，由中國鐵道工程建設(shè)協(xié)會;中鐵二局集團(tuán)有限公司;西南交通大學(xué)主辦。是國內(nèi)唯一的以研究路基工程為主要對象的專業(yè)學(xué)術(shù)期刊，在專業(yè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域有著諸多的建樹。內(nèi)容覆蓋鐵路、公路、水利、水電、礦山、港口、機(jī)場等眾多行業(yè)，聘請了全國鐵路、公路等行業(yè)的著名專家、學(xué)者、管理干部擔(dān)任編委，眾多企業(yè)和機(jī)構(gòu)參與協(xié)辦。

　　城市道路和國道干線公路上的車輛荷載及密度越來越大，行駛速度越來越快，致使路面的損壞也日趨嚴(yán)重起來。特別是對一些下穿道路、損壞的水泥混凝土路面而言，它不僅翻修投資大，且施工周期較長，嚴(yán)重影響交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復(fù)路面雖有強(qiáng)度高，板塊性好，有一定的抗磨性及承受氣象作用的耐久性好等特點(diǎn)，但它的最大缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差，路面板塊容易受彎折而產(chǎn)生斷裂，所以就要求路面面板應(yīng)有足夠的抗彎、抗拉強(qiáng)度和厚度。 0000用鋼纖維混凝土修筑路面，就是意將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中(與混凝土一起攪拌)，并通過分散的鋼纖維，減小因荷載在基體混凝土引起的細(xì)裂縫端部的應(yīng)力集中，提高整個復(fù)合材料的抗裂性。同時由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結(jié)力，因而可將外力傳到抗拉強(qiáng)度大、延伸率高的纖維上面，使鋼纖維混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用，顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強(qiáng)度和斷裂延伸率。特別是提高了混凝土的韌性和抗沖擊性。

　　鋼纖維混凝土

　　鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete 簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼的纖維后形成的一種比較均勻而多向配筋的混凝土。鋼纖維的摻入量按體積一般為l-2%，而按重量計(jì)每立方米混凝土中摻70-100Kg左右鋼纖維，鋼纖維的長度宜為25-60mm，直徑為0.25-1.25mm，長度與直徑的最佳比值為50-700。

　　與普通混凝土相比，不僅能改善抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂性能，而且能大大增強(qiáng)混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能，顯著提高結(jié)構(gòu)的疲勞性能及其耐久性。尤其是韌性可增加l0-20倍。 0000我國對SFRC與普通混凝土力學(xué)性能做了比較試驗(yàn)，當(dāng)鋼纖維摻入量為15-20%、水灰比為0.45時，其抗拉強(qiáng)度增長50-70%，抗彎強(qiáng)度增長120-180%，抗沖擊強(qiáng)度增長10-20倍，抗沖擊疲勞強(qiáng)度增長15-20倍，抗彎韌性增長約14-20倍，耐磨損性能也明顯改善。 0000由此可以看出：與素混凝土相比，SFRC具有更優(yōu)越的物理和力學(xué)性能：(1)較高的彈性模量和較高的抗拉、抗壓、抗彎拉、抗剪強(qiáng)度;(2)卓越的抗沖擊性能;(3)抗裂和抗疲勞性能優(yōu)異;(4)能明顯改善變形性能;(5)韌性好;(6)抗磨與耐凍融有改觀;(7)強(qiáng)度和重量比增大，施工簡便，材料性價比高，具有優(yōu)越的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)性。 鋼纖維混凝土在修補(bǔ)工程、下穿路面工程中的應(yīng)用 0000鋼纖維混凝土在工程中的應(yīng)用隨著我國基本建設(shè)的蓬勃發(fā)展，鋼纖維混凝土近幾年來得到了逐步應(yīng)用和發(fā)展。由于鋼纖維均勻地亂向分布在混凝土內(nèi)共同參加工作，顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力。并提高了混凝土的抗剪、抗彎、抗扭、抗裂抗疲勞強(qiáng)度。對于工程建設(shè)來說是一種很好的改性材料，值得推廣應(yīng)用。 0000鋼纖維混凝土應(yīng)用于道面工程,可以充分發(fā)揮其彎拉強(qiáng)度高,抗裂,抗疲勞, 耐磨,抗沖擊性能好的特點(diǎn),可取代鋼筋,減薄道面厚度,加大縮縫間距,縮短施工周期,提高工程質(zhì)量,降低工程維修費(fèi)用,延長工程使用壽命.銑削鋼纖維道面混凝土具有普通混凝土一樣的施工性能,即使鋼纖維在混凝土中摻量達(dá)到120千克/立方米時,也能分布均勻,不接團(tuán),并能滿足商品混凝土攪拌站組織生產(chǎn)和現(xiàn)場泵送施工要求.銑銷鋼纖維混凝土具有良好的材料性能,與普通混凝土相比,其抗壓1強(qiáng)度提高5%到20%;彎拉強(qiáng)度提高20%-50%;抗拉強(qiáng)度提高20%到40%;耐磨性能提高約40%.在人工快速試驗(yàn)條件下,.銑銷鋼纖維摻量為30千克/立方米時,收縮裂縫的總量是參比試件的40%到50%,在沖擊荷載作用下,.銑銷鋼纖維混凝土的抗裂性能是普通混凝土的3到4倍,當(dāng)疲勞次數(shù)為100萬次時,其彎拉強(qiáng)度是普通混凝土的1.62到2.5倍。

　　下穿路面工程應(yīng)用實(shí)例(一)： 某公路下穿既有鐵路，原設(shè)計(jì)為雙向四車道和兩側(cè)兩個非機(jī)動車道。根據(jù)改建計(jì)劃，本公路下穿框構(gòu)改建為雙向六車道，并新建非機(jī)動車道框構(gòu)。其中新建的機(jī)動車道道路路面采用鋼纖維混凝土路面，非機(jī)動車道采用普通混凝土路面，老路面局部修補(bǔ)完善。 該公路竣工通車一年后，由于交通量的迅速增長，重載和超載運(yùn)輸?shù)脑黾樱�造成框�?gòu)段既有路面發(fā)生大面積破壞，而新建的路面基本未發(fā)生損壞。鑒于上述情況，根據(jù)建設(shè)單位意見，對該段破壞路面重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和維修。 1、病因分析： 000根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及勘察資料結(jié)果分析造成其主行車道路面短期內(nèi)破壞的主要原因有：①超重車輛破壞②地基不均勻沉降的影響③小半徑凹形豎曲線④其他因素(施工質(zhì)量、采制低下等因素)。 2、設(shè)計(jì)方案 0 全面、徹底挖除既有混凝土板塊，并對基層、底基層進(jìn)行加固。原來的路面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：面層20cm鋼纖維混凝土面板+局部單層玻纖維土工格柵，基層20cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層20cm石灰穩(wěn)定土。 (1)面板設(shè)計(jì) 本工程面板尺寸為10*8m，設(shè)計(jì)鋼纖維采用銑銷型。銑銷鋼纖維混凝土，水泥標(biāo)號采用525號硅酸鹽水泥。碎石采用石灰?guī)r，最大粒徑應(yīng)不大于19mm，含泥量小于1%，針片壯含量不大于15%，硫化物與硫酸鹽的含量不大于1%(2)接縫設(shè)計(jì) 1)橫縫的設(shè)置 橫縫包括橫向施工縫和縮縫兩種。施工縫位置一般設(shè)在縮縫和脹縫處，采用加傳力桿的平縫形式。設(shè)在縮縫之間時，施工縫采用設(shè)拉桿的企口縫形式。縮縫間距采用10cm等間距布置，在臨近脹縫或自由邊的三條縮縫應(yīng)設(shè)傳力桿，傳力桿應(yīng)用光面鋼筋。 2)縱縫的設(shè)置 本工程為雙向六車道路面，改建中間四車道路面，中央有分隔帶。因此，根據(jù)板塊尺寸的設(shè)計(jì)(10*8m)，新建路面不設(shè)縱縫。但與既有路面的連接處設(shè)置縱縫，縱縫采用加設(shè)拉桿的假縫。首先，在既有板板厚1/2處鉆孔;清孔后，先將環(huán)氧砂漿填入孔的后部，然后插入拉桿。 3、施工工藝 設(shè)計(jì)方案交付施工單位后，首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)段施工，確定施工的最佳配合比，為大規(guī)模施工積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。施工時，對原材料、配合比以及施工過程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，同時對鋼纖維混凝土的攪拌，鋼纖維的投入以及混凝土的振搗進(jìn)行控制，按規(guī)定對每天澆注混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，使平整度、坍落度等主要技術(shù)指標(biāo)能夠得到有效控制。 為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結(jié)團(tuán)，在施工時每攪拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機(jī)額定攪拌量的80%。用滾動式攪拌機(jī)拌和，在攪拌混凝土的過程中必須保證綱纖維均勻分布。可采用先干后濕的拌和工藝，按照二次投料三次攪拌方法進(jìn)行。 拌和中應(yīng)注意的問題：如果在拌和中發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團(tuán)，就必須剔除掉，以防止因此而影響混凝土的質(zhì)量。邊角部分可先用搗棒搗實(shí)，再用插入式振動器振搗，輔以人工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進(jìn)一步整平，表面不得裸露鋼纖維。拉毛時為避免帶出鋼纖維，最好采用滾式壓紋器進(jìn)行處理。 混凝土做面完畢后，及時采用濕法養(yǎng)護(hù)，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態(tài)，做好封閉交通。 4、結(jié)束語：本工程自竣工通車后，經(jīng)兩年多的使用，路面板完好率100%，證明設(shè)計(jì)措施得當(dāng)，效果良好。 修補(bǔ)工程應(yīng)用實(shí)例(二)：

　　某二級公路水泥混凝土路面修補(bǔ)工程段全長112m，寬2×3m，修補(bǔ)前路面板呈破碎、斷裂狀，原為一般普通混凝土澆筑，部分板底基層下沉。現(xiàn)用鋼纖維混凝土修補(bǔ)路面，基層補(bǔ)強(qiáng)采用C15素混凝土澆筑，舊混凝土路面平均鑿除深度25cm(包括基層松動部分)，擬采用12cm厚、C30鋼纖維混凝土澆筑路面。

　　1、施工材料

　　1.1　原材料

　　水泥：425#普通硅酸鹽水泥;細(xì)集料：用中粗砂;粗集料：碎石5mm～20mm，鋼纖維：選用長度30mm、當(dāng)量直徑0.60mm由浙江某廠生產(chǎn)的低碳結(jié)構(gòu)鋼剪切扭曲型，型號DN-30，其強(qiáng)度380MPa以上。該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用效果良好。

　　1.2　配合比

　　鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)按照抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度雙控標(biāo)準(zhǔn)要求及施工的工作度采用以抗折強(qiáng)度為主要指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度6.5MPa、抗壓強(qiáng)度35MPa。

　　1.3　施工工藝

　　1.3.1　澆注前的準(zhǔn)備工作 基層處理及路面澆筑：在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后，對部分板底基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。被清除后的基坑及深度一律用C15貧混凝土進(jìn)行處理。待混凝土半干狀態(tài)時即可澆筑路面。按要求先用C15普通混凝土澆筑至路面面層厚度12cm時，經(jīng)底面層整平處理后再用鋼纖維混凝土澆筑。

　　鋼纖維混凝土攪拌：鋼纖維混凝土攪拌采用滾筒式攪拌機(jī)。采用二次投料三次攪拌法，即先將石子和鋼纖維干拌1min，加入砂子、水泥再干拌1min，最后注水濕拌1.5min左右，總攪拌時間控制在6min內(nèi)。且每次的攪拌量宜在攪拌機(jī)公稱容量的1/3以下。

　　1.3.2　運(yùn)輸與澆筑

　　混凝土運(yùn)輸采用自卸運(yùn)輸車，運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行澆筑時的卸料高度不得超過1.5m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，不宜過振。振搗時輔以人工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進(jìn)一步整平。在做面時需分兩次進(jìn)行，即先找平抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度1mm～2mm。拉毛時避免帶出鋼纖維，如采用滾式壓紋器進(jìn)行處理則效果更佳。

　　1.3.3　養(yǎng)護(hù)與切縫

　　脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫隙寬度必須一致，縫中不得有連漿現(xiàn)象，縫隙內(nèi)應(yīng)及時澆灌填縫料，當(dāng)混凝土達(dá)到強(qiáng)度25%～30%時，采用切縫機(jī)進(jìn)行縮縫切割，切縫深度3cm，縮縫設(shè)置16m/道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設(shè)計(jì)位置吻合，施工縫與路中心線垂直，不設(shè)置傳力桿。混凝土做面完畢后，及時采用濕法養(yǎng)護(hù)，保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)10d～15d。與此同時做好封閉交通。

　　1.4　施工質(zhì)量控制

　　鋼纖維混凝土的質(zhì)量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行控制外，還重點(diǎn)對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制，同時按規(guī)定對每天所澆筑混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，使平整度、坍落度、主要技術(shù)指標(biāo)得到有效控制。

　　2、經(jīng)濟(jì)與社會效益

　　從經(jīng)濟(jì)和社會效益分析，鋼纖維混凝土路面與普通水泥混凝土路面相比，其特點(diǎn)：①面層厚度可減薄至1/2以上，使施工工期縮短，因此節(jié)約原材料及減少工程量后所帶來的一切費(fèi)用;②路面使用壽命延長因此而節(jié)省的費(fèi)用;③減少縮縫帶來的材料、人工等所節(jié)省的費(fèi)用;④節(jié)省養(yǎng)護(hù)、減少時間延誤及維修費(fèi)用;除此以外，還有路面質(zhì)量好，接縫少，延長車輛使用壽命等費(fèi)用。采用鋼纖維混凝土修補(bǔ)法，不但可使鋼纖維混凝土的質(zhì)量及其增強(qiáng)效果得到保證，而且還可提前開放交通，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 0000 鋼纖維混凝土的發(fā)展 0000鋼纖維混凝土自發(fā)展以來，已在公路路面、橋面、機(jī)場跑道等工程中得到廣泛應(yīng)用，同時也取得了一定的經(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。在對鋼纖維混凝土進(jìn)行的沖擊荷載等試驗(yàn)研究中表明：摻以體積率為1%～2%的鋼纖維增強(qiáng)混凝土與基體比較，其抗沖擊強(qiáng)度可提高10倍～20倍，彎曲韌性可提高20倍左右，抗彎強(qiáng)度可提高1倍～6倍，抗拉強(qiáng)度可提高2倍左右，疲勞強(qiáng)度提高50%，抗裂強(qiáng)度可提高2倍，抗壓強(qiáng)度可提高10%～30%。由此可見，鋼纖維混凝土的抗裂性與抗沖擊是非常優(yōu)異的。 結(jié)合國內(nèi)外鋼纖維混凝土的發(fā)展與應(yīng)用，茲建議： (1)鋼纖維的體積率建議采用06—1.0%。用量建議在45—80kg/m3之間。(2)鋼纖維混凝土路面板厚，按鋼纖維量取普通混凝土板厚的0.65—0.75系數(shù)。建議中等、輕交通不小于14cm，特重、重交通不小于16cm。 (3)鋼纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑為鋼纖維長度的2/3，不宜大于19mm。細(xì)集料采用中粗砂，平均粒徑0.35mm—0.45mm。 (4)鋼纖維混凝土路面的縱縫如果一次攤鋪可不設(shè)縱縫。如果兩次攤鋪，建議在中間設(shè)置一道縱縫;橫向縮縫間距可采用目前規(guī)范規(guī)定的6—10m，脹縫、施工縫的設(shè)置同普通混凝土。 (5)在地下水位高的下穿道路中建議采用抗腐蝕性較高的鋼纖維路面。

　　0結(jié)語 實(shí)踐證明，采用鋼纖維混凝土這一新型高強(qiáng)復(fù)合材料對路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節(jié)省工程造價等具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益;為提高道路補(bǔ)強(qiáng)與改造提供了良好的途徑。