新材料新技術(shù)在河北滑模攤鋪水泥混凝土路面中的應(yīng)用

摘要:通過對宜大高速公路混凝土路面采用的新材料-耐堿玻璃纖維和鋼纖維混凝土等的應(yīng)用介紹,以及對滑模攤鋪中DBI(傳力桿自動插入機械)技術(shù)的應(yīng)用介紹,對新材料新技術(shù)的采用進行了肯定,同時對使用時易出現(xiàn)的問題進行了分析。

關(guān)鍵詞:混凝土路面應(yīng)用;滑模施工;纖維混凝土; DBI技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,公路交通量增大,重型運輸車輛的比重越來越大,這對公路路面的結(jié)構(gòu)強度和使用性能提出了更高要求,而水泥混凝土路面則是有強度高、穩(wěn)定性好、耐水性好、使用壽命長、養(yǎng)護費用低等優(yōu)點。因此,近年來水泥混凝土路面在高等級公路中也占了一席之地,隨之而來的是新材料和新技術(shù)在水泥混凝土路面施工中不斷推廣和應(yīng)用。本文介紹在宣大高速公路21 km水泥混凝土路面施工中,采用了耐堿玻璃纖維、鋼纖維和高抗彎拉強度混凝土新材料,并首次成功地使用了滑模攤鋪水泥混凝土DBI技術(shù)。

1 鋼纖維和耐堿玻璃纖維的應(yīng)用

1.1 使用2種纖維的目的

(1)鋼纖維的應(yīng)用能顯著提高混凝土的抗彎拉強度、劈裂強度、抗凍性、耐磨性以及抗疲勞性能,較相同水泥用量的普通混凝土相比,其抗彎拉強度及劈裂強度相對提高10%~15%。

(2)耐堿玻璃纖維的應(yīng)用能較明顯地提高混凝土的抗彎拉強度,較相同水泥用量的普通混凝土相比,其抗彎拉強度相對提高5%~8%。耐堿玻璃纖維與鋼纖維相比:具有造價低、摻量少,既使磨損露纖也具有很好的安全性。預(yù)計耐堿玻璃纖維是未來纖維增強水泥混凝土路面很有前途的一種纖維材料。

1.2 對材料的基本要求

(1)鋼纖維混凝土。

鋼纖維混凝土的性能除了與基本混凝土有關(guān)外,還受鋼纖維品種、性能及摻率的影響,同時,鋼纖維混凝土對粗集料的粒徑也有一定的要求。粗集料的最大粒徑直接影響到鋼纖維的握裹力,一般最大粒徑不宜超過鋼纖維長度的2/3,極值也應(yīng)考慮鋼纖維不能少于5 mm的錨固長度。宣大高速公路鋼纖維混凝土路面所用的鋼纖維為上海哈瑞克斯金屬制品有限公司生產(chǎn)的銑削型鋼纖維,纖維長35 mm、寬3.0 mm、厚0.3 mm,所用粗集料最大粒徑為30 mm。

(2)耐堿玻璃纖維混凝土。

因水泥與水接觸后立即發(fā)生水化反應(yīng),在其初始反應(yīng)期內(nèi),混凝土的pH值可迅速增至13,所以對纖維的耐堿性有特殊的要求,必須足以抵抗其堿度。宣大高速公路采用的耐堿玻璃纖維為北京賽姆菲爾有限公司生產(chǎn)的CS 38型耐堿玻璃纖維,纖維長12 mm。該耐堿玻璃纖維中有20%氧化鋯。耐堿玻纖直徑很小,僅幾μm,所以其摻量1 kg/m3比鋼纖50 kg/m3時纖維根數(shù)還多。

1.3 配合比設(shè)計

纖維混凝土的配合比設(shè)計方法和步驟原則上與普通混凝土相同。鋼纖維的用量按混凝土體積的百分率計,對滑模攤鋪混凝土路面來說,一般采用體積的0.5%~1.0%,還不宜超過60 kg/m3,用量太大費用太高,且影響路面微觀抗滑構(gòu)造的制作,太少則效果不顯著。為保證施工時拌合物質(zhì)均勻和不離析,集料宜采用連續(xù)級配。鋼纖維混凝土的砂率取值較普通混凝土大,增大范圍與鋼纖維用量有關(guān),一般采用40%~50%,或按下式估算:Str=Scr+10V(1)式中:Str為鋼纖維混凝土的砂率,%;Scr為普通混凝土的砂率,%;V為鋼纖維的體積率,%。玻璃纖維混凝土的配合比設(shè)計同普通混凝土,其砂率可較普通混凝土提高1%~3%,纖維用量視其粗細可控制在1~3 kg/m3?？砂纯沽?用低值)或增強(用高值)分別控制。

混凝土中摻入一定量的粉煤灰,可起到以下幾方面的作用:(1)代替部分水泥和細骨料,降低了工程造價;(2)有利于提高面板的抗彎拉強度,并對提高混凝土的長齡期強度有一定的影響;(3)改善了混凝土的和易性,有利于滑模攤鋪的平整度和外觀;(4)降低了混凝土初始反應(yīng)期的堿性,減小了對纖維特別是對玻璃纖維的腐蝕;(5)降低了混凝土的泌水率,有利于混凝土的遠距離運輸。但過大量地摻粉煤灰不利于面板的耐磨性,也易引起面板的開裂。建議纖維混凝土路面粉煤灰的摻量為水泥用量的10%~15%。宣大高速公路纖維混凝土所用配合比見表1。水泥:采用大同云崗525普通硅酸鹽水泥;粗集料:采用0.5~1 cm與1~3 cm2種碎石按3∶7比例摻配而成,含泥量為0.6%;粉煤灰:山西神頭電廠Ⅰ級粉煤灰;外加劑:大同光明外加劑廠生產(chǎn)的MRF復(fù)合高效外加劑,減水率達18%~20%,含固量40%。

表1 宣大高速公路纖維混凝土配合比

1.4 混凝土的拌和

(1)集料精度。

纖維用料誤差控制在1%,其它材料同普通混凝土。

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