新材料新技术在河北滑模摊铺水泥混凝土路面中的应用

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摘 要:通过对宜大高速公路混凝土路面采用的新材料-耐碱玻璃纤维和钢纤维混凝土等的应用介绍,以及对滑模摊铺中DBI(传力杆自动插入机械)技术的应用介绍,对新材料新技术的采用进行了肯定,同时对使用时易出现的问题进行了分析。

关键词:混凝土路面应用;滑模施工;纤维混凝土; DBI技术

随着我国经济的迅速发展,公路交通量增大,重型运输车辆的比重越来越大,这对公路路面的结构强度和使用性能提出了更高要求,而水泥混凝土路面则是有强度高、稳定性好、耐水性好、使用寿命长、养护费用低等优点。因此,近年来水泥混凝土路面在高等级公路中也占了一席之地,随之而来的是新材料和新技术在水泥混凝土路面施工中不断推广和应用。本文介绍在宣大高速公路21 km水泥混凝土路面施工中,采用了耐碱玻璃纤维、钢纤维和高抗弯拉强度混凝土新材料,并首次成功地使用了滑模摊铺水泥混凝土DBI技术。

1 钢纤维和耐碱玻璃纤维的应用

1.1 使用2种纤维的目的

(1)钢纤维的应用能显著提高混凝土的抗弯拉强度、劈裂强度、抗冻性、耐磨性以及抗疲劳性能,较相同水泥用量的普通混凝土相比,其抗弯拉强度及劈裂强度相对提高10%~15%。

(2)耐碱玻璃纤维的应用能较明显地提高混凝土的抗弯拉强度,较相同水泥用量的普通混凝土相比,其抗弯拉强度相对提高5%~8%。耐碱玻璃纤维与钢纤维相比:具有造价低、掺量少,既使磨损露纤也具有很好的安全性。预计耐碱玻璃纤维是未来纤维增强水泥混凝土路面很有前途的一种纤维材料。

1.2 对材料的基本要求

(1)钢纤维混凝土。

钢纤维混凝土的性能除了与基本混凝土有关外,还受钢纤维品种、性能及掺率的影响,同时,钢纤维混凝土对粗集料的粒径也有一定的要求。粗集料的最大粒径直接影响到钢纤维的握裹力,一般最大粒径不宜超过钢纤维长度的2/3,极值也应考虑钢纤维不能少于5 mm的锚固长度。宣大高速公路钢纤维混凝土路面所用的钢纤维为上海哈瑞克斯金属制品有限公司生产的铣削型钢纤维,纤维长35 mm、宽3.0 mm、厚0.3 mm,所用粗集料最大粒径为30 mm。

(2)耐碱玻璃纤维混凝土。

因水泥与水接触后立即发生水化反应,在其初始反应期内,混凝土的pH值可迅速增至13,所以对纤维的耐碱性有特殊的要求,必须足以抵抗其碱度。宣大高速公路采用的耐碱玻璃纤维为北京赛姆菲尔有限公司生产的CS 38型耐碱玻璃纤维,纤维长12 mm。该耐碱玻璃纤维中有20%氧化锆。耐碱玻纤直径很小,仅几μm,所以其掺量1 kg/m3比钢纤50 kg/m3时纤维根数还多。

1.3 配合比设计

纤维混凝土的配合比设计方法和步骤原则上与普通混凝土相同。钢纤维的用量按混凝土体积的百分率计,对滑模摊铺混凝土路面来说,一般采用体积的0.5%~1.0%,还不宜超过60 kg/m3,用量太大费用太高,且影响路面微观抗滑构造的制作,太少则效果不显著。为保证施工时拌合物质均匀和不离析,集料宜采用连续级配。钢纤维混凝土的砂率取值较普通混凝土大,增大范围与钢纤维用量有关,一般采用40%~50%,或按下式估算:Str=Scr+10V(1)式中:Str为钢纤维混凝土的砂率,%;Scr为普通混凝土的砂率,%;V为钢纤维的体积率,%。玻璃纤维混凝土的配合比设计同普通混凝土,其砂率可较普通混凝土提高1%~3%,纤维用量视其粗细可控制在1~3 kg/m3。可按抗裂(用低值)或增强(用高值)分别控制。

混凝土中掺入一定量的粉煤灰,可起到以下几方面的作用:(1)代替部分水泥和细骨料,降低了工程造价;(2)有利于提高面板的抗弯拉强度,并对提高混凝土的长龄期强度有一定的影响;(3)改善了混凝土的和易性,有利于滑模摊铺的平整度和外观;(4)降低了混凝土初始反应期的碱性,减小了对纤维特别是对玻璃纤维的腐蚀;(5)降低了混凝土的泌水率,有利于混凝土的远距离运输。但过大量地掺粉煤灰不利于面板的耐磨性,也易引起面板的开裂。建议纤维混凝土路面粉煤灰的掺量为水泥用量的10%~15%。宣大高速公路纤维混凝土所用配合比见表1。水泥:采用大同云岗525普通硅酸盐水泥;粗集料:采用0.5~1 cm与1~3 cm2种碎石按3∶7比例掺配而成,含泥量为0.6%;粉煤灰:山西神头电厂Ⅰ级粉煤灰;外加剂:大同光明外加剂厂生产的MRF复合高效外加剂,减水率达18%~20%,含固量40%。

表1 宣大高速公路纤维混凝土配合比

1.4 混凝土的拌和

(1)集料精度。

纤维用料误差控制在1%,其它材料同普通混凝土。

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