法國FRCC鋼纖維碾壓混凝土

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摘   要：碾壓鋼纖維混凝土FRCCTM (Fiber reinforced Roller Compacted Concrete) 是碾壓混凝土(RCC)的一項(xiàng)創(chuàng)新制作方法，其中摻入高性能的鋼纖維，以減少混凝土的裂紋並構(gòu)成抗彎曲的骨架。該方法能用以制作無接縫連續(xù)路面。對(duì)采用該方法實(shí)施的路面檢測(cè)結(jié)果是：裂紋開口小于 1 mm 和裂紋兩邊的荷載傳遞達(dá)到100% 。FRCCTM采用低含水率（110kg/m3）和低水泥用量，即280 kg/m3(相當(dāng)于重量比12%)，這能使鋼纖維發(fā)揮最佳效果。該混凝土密度高并具有高的碾壓能量：它的強(qiáng)度相當(dāng)于常規(guī)的每立方米350公斤水泥用量的澆注式混凝土。FRCCTM用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和、瀝青混凝土攤鋪機(jī)攤鋪、鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)壓實(shí)。FRCCTM的厚度一般為8至20cm，常用厚度為10至18cm 。
 

關(guān)鍵詞：路面 水泥混凝土 碾壓 纖維 鋼

1、FRCC^TM概述

　　經(jīng)專利保護(hù)的FRCC^TM方法(FiberreinforcedRollerCompactedConcrete)采用高強(qiáng)度碾壓混凝土和摻入高性能的錨固鋼纖維，能達(dá)到鋼筋混凝土的功能。其結(jié)果是：
　　實(shí)現(xiàn)無接縫連續(xù)路面；
裂紋開口類似于連續(xù)鋼筋混凝土(CRC)的開口，即小于1mm；
裂紋邊緣之間的負(fù)載傳遞達(dá)100%，從而消除了板塊間的振動(dòng)聲；
與無鋼筋混凝土方案比較，可減小路面結(jié)構(gòu)的厚度。

　　根據(jù)不同用途和具體要求，F(xiàn)RCC^TM層上面可覆蓋以下的結(jié)構(gòu)層：
作為路面：瀝青混凝土磨耗層，由薄的、很薄的或透水性瀝青碎石層；
作為承受重壓的工業(yè)地坪或飛機(jī)、卡車停留坪：用微型混凝土以組成耐碳?xì)浠衔镒鞅砻嫣幚淼哪ズ膶印?/p>

1.1 用于FRCC^TM方法的碾壓混凝土特性

　　碾壓混凝土的配方按照法國國家標(biāo)準(zhǔn)NFP 98128，它所達(dá)到的機(jī)械強(qiáng)度能使該材料歸納到該標(biāo)準(zhǔn)G5級(jí)的最高的技術(shù)要求。采用的碎石集料的顆粒度為0~14mm，以限制其離析。水泥的配量一般每立方米混凝土為280kg?；炷林谱鲿r(shí)摻入延遲塑化劑。含水率按改良Proctor試驗(yàn)結(jié)果而定。
　　采用280kg水泥配方，F(xiàn)RCC^TM混凝土的28天強(qiáng)度為：抗壓強(qiáng)度大于35MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度大于3.8MPa，亦即其機(jī)械性能至少相當(dāng)于常規(guī)的每立方米配330kg至350kg水泥的澆注式混凝土。
　　在裂紋方面，碾壓混凝土由于含水率和水泥用量不大，其收縮率很小。再加上鋼纖維的存在而使得混凝土內(nèi)裂紋減少。

1.2 用于FRCC^TM方法的鋼纖維

　　FRCC^TM方法采用的鋼纖維是從大面積無接縫或極小接縫工業(yè)地坪開發(fā)中優(yōu)選出的：這就是BekaertDramix80/60型粘結(jié)鋼纖維，是帶高傾斜率彎鉤的冷拉鋼絲，能使混凝土具有高的延展性。鋼纖維的粘結(jié)成排是用一種能溶于水的粘結(jié)劑，這能防止使鋼纖維形成團(tuán)狀，同時(shí)又能在適當(dāng)時(shí)釋放鋼纖維，亦即在拌和中心內(nèi)拌和混凝土?xí)r達(dá)到分散狀態(tài)。
　　鋼纖維的最常用配量為每立方米混凝土30kg；在特殊情況下可用到35~40kg，例如在環(huán)形交叉口和環(huán)形路段與正常路段的連接處，在此，像平常路段的路面一樣，應(yīng)為無接縫。
　　 80/60鋼纖維是直徑為0.75mm長為60mm的鋼絲（80表示長徑比）。應(yīng)指出每單位重量的相同長度的鋼纖維數(shù)量與直徑的平方成正比。相同重量的鋼纖維，直徑為0.75mm的鋼纖維數(shù)量為1mm鋼纖維的兩倍：因此，在1立方米混凝土內(nèi)30kg的80/60可組成一個(gè)8000米直線長鋼纖維的網(wǎng)絡(luò)。該鋼絲的彈性極限為1050N/mm² ,可與直徑為1mm彈性極限900N/mm²鋼絲相比。這兩因素說明80/60鋼纖維的性能高于60/100鋼纖維。
　　對(duì)不同的鋼纖維以相同的配量研究結(jié)果如圖1蘭色曲線所示：80/60的延展性有很長一段平臺(tái)，在3mm以下的裂紋開口狀態(tài)下，混凝土+鋼纖維組合料的抗彎強(qiáng)度相當(dāng)于裂紋產(chǎn)生前的抗彎強(qiáng)度。該組合料的性能是優(yōu)越的，對(duì)在使用中的路面而言，即使有小于1mm的裂紋，它還有足夠的安全儲(chǔ)備。

圖中注解：Bendingstrength(kN)抗彎強(qiáng)度（kN）   Crackwidth(mm) 裂縫寬度（mm）
“Total”anchoragefiber"“全錨固式”鋼纖維
圖1   采用不同鋼纖維的混凝土性能比較-混凝土開裂后鋼纖維的抗彎強(qiáng)度

1.3 FRCC^TM的制作和施工

　　FRCC^TM的制作取決于現(xiàn)有設(shè)備。在中國，新建的高等級(jí)公路水泥混凝土路面施工工地一般規(guī)模都比較大，并且維持幾個(gè)月，這就允許搬遷大容量的混凝土拌和中心。摻入的鋼纖維數(shù)量對(duì)應(yīng)于攪拌機(jī)的容量（例如2.5m³），並以陸續(xù)投料進(jìn)行。鋼纖維的摻入或用每包20kg人工進(jìn)行，或用自動(dòng)配料器（如圖2）進(jìn)行，該配料器把需用數(shù)量（以上例子中為75kg）的鋼纖維投到集料輸送帶上，或直接投入攪拌機(jī)內(nèi)。