荆杰 李摇摇

摘 要： 相比素混凝土，纤维混凝土整体性能更具优势。纤维的掺入可以提高混凝上的基本力学性能和抗冲击抗疲劳性能，特别是刚性纤维对混凝土力学性能的提高效果明显。将钢纤维混凝土合理用于公路路面施工，可有效提升路面使用性能。为此，本文在充分掌握钢纤维混凝土特点的同时，结合具体案例，对公路路面钢纤维混凝土施工工艺进行了探讨。

关键词： 工程概况；路面施工；钢纤维混凝土

钢纤维混凝土是近年来发展起来的一种新型建筑材料，是在普通混凝土中掺入适量的钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料，除抗压强度外，它的各项物理力学性能都比普通混凝土有显著的改善和提高，使原属于脆性材料的混凝土变为具有一定塑性性质的复合材料，其主要工作机理是利用均匀分散的短钢纤维来改善普通混凝土的脆性。在受力过程中，短钢纤维发挥其抗拉强度高，而混凝土发挥其抗压强度高的各自优势，从而使其具有优良的抗裂、抗弯、耐疲劳、耐磨耗、韧性高等力学性能，在公路路面应用上有着广阔的前景。

一、钢纤维混凝土的特点

1、力学强度

根据各国钢纤维混凝土资料分析，钢纤维对提高混凝土的抗压强度不显著，统计资料表明，钢纤维混凝土抗压强度仅提高了10%左右，但其受压韧性却大幅度提高。这是由于钢纤维的存在，增大了混凝土的压缩变形，提高了破坏时的韧性；试验表明，钢纤维混凝土的劈拉强度、抗剪强度、抗弯强度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

2、钢纤维混凝土的韧性及抗裂性能

韧性是在材料受力破坏前吸收能量的性质。抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻止裂缝开展的性质。混凝土中掺入钢纤维后，可减少收缩和变型，并且荷载作用时，随着荷载继续增加，超过混凝土所能承受的压力时，应力通过混凝土与钢纤维的粘结力传递给钢纤维，混凝土受到钢纤维的约束作用，限制了新裂缝的发生，推迟了裂缝的扩展，因此钢纤维混凝土具有较好的韧性和抗裂性。

3、钢纤维混凝土的抗冲击性能

在动荷载作用下，钢纤维混凝土在裂缝开展时，首先是钢纤维克服混凝土的粘结力被拔出，或是钢纤维达到屈服强度而被拉断，这都需要消耗大量的能量，所以钢纤维混凝土具有较高的抗冲击性能。

4、钢纤维混凝土的耐磨性和耐久性

混凝土中掺入钢纤维后，其耐磨性能得到了很大提高。国内采用了标号为C35 和CF35的普通混凝土和钢纤维混凝土5cm×5cm×5cm的试件在国产耐磨机上做等条件磨损试验。结果表明，钢纤维混凝土比普通混凝土的磨损损失降低了30%；钢纤维混凝土的耐腐蚀性、抗冻融性等均较普通混凝土好。

二、工程概况

某公路工程属于二级改建公路，8m为其路面宽度，为混合交通，使用初期标准轴载交通量可换算为400n/d，预计6%为年平均增长率，20年为设计使用年限，根据中等交通等级进行路面设计。路面结构为上基层（15cm水泥稳定砂砾，E=400mpa）+下基层（20cm石灰土，E=400mpa）+土基（E=25mpa）。根据工程实际情况，素混凝土与层布式钢纤维混凝土的抗折强度分别为4.5mpa、6.8mpa；弹性模量相同，为28x103mpa。

三、公路路面钢纤维混凝土施工工艺

1、原材料准备

水泥：选取425#普通硅酸盐水泥用于施工，施工前应对其抗折、抗压强度进行测量，其中3天抗折强度为4.5mpa、抗压强度为22mpa；28天抗折强度为7.2mpa、抗压强度为46mpa。

细集料：选用碎石轧制的石屑作为本工程细集料，3.1为其细度模数，14.2%为其压碎值。

粗集料：以0—40mm粒径的级配碎石用于施工。

钢纤维：根据工程实际情况，选取58长径比的剪切型波纹钢纤维用于施工。

2、试验段施工

为确保施工质量，需在本段公路合理选择试验段，本文以1604k—1607k段为例分析，其长度为3km，因本试验段位于三级公路，属于沥青表面，7cm为其面层宽度，3到4.5cm为其厚度。目前，针对本扩建工程，需将三级公路改造为二级公路，同时加宽公路。12m为路基宽度；9m为路面宽度；上基层选取水稳砂砾，厚度为16cm；下基层选取碎石灰土，厚度为15cm；路面选取布式钢纤维混凝土，厚度为16cm。

3、掺加及撒布钢纤维

在现场添加钢纤维，通过计算机对每次投放量进行严格计量，应严格遵循设计规定对掺量进行有效控制。确保选用的混凝土标号与塌落度与施工要求相符合，在钢纤维投放过程中，应指派专人选用罐车进行运输，每车钢纤维添加量为12籍。搅拌机在钢纤维掺加过程中处于旋转状态，一般选用钢纤维分散机与手工的方式进行钢纤维的掺加，将掺加速度控制在40kg/min。掺加完成后对搅拌罐进行3到5分钟全速转动。随后选取专用铁筛，根据施工规定进行撒布，要求具有均匀性，不得出现团状现象。要求先准确计算出钢纤维撒布用量、面积等，随后指派专人进行撒布施工。

4、振捣及整平施工

在浇筑混凝土时，必须振捣钢纤维混凝土，以此提高混凝土的密实度，并确保混凝土与钢纤维之间的密合度。在施工过程中应及时进行钢纤维混凝土表面提浆作业，选用的工具一般为振动棒与振动梁。同时选用浆头在混凝土初凝前将露出的钢纤维进行覆盖。在振捣过程中应对振捣时间进行严格控制，并确保移动距离与插入深度符合施工要求，避免漏振与过振等情况的产生。

摊铺第一层石屑混凝土时，需对混凝土松铺厚度加以严格控制，一般情况下，可控制在施工设计要求松铺厚度值以下，随后做好整平作业。避免部分位置上层钢纤维在试模高度以上。同时，振动梁平作业时，需翘起上层钢纤维，避免混凝土撒布过程中對钢纤维造成损害。选取人工方式进行第二层石屑混凝土撒布施工，应确保厚度均匀，1cm左右即可。完成上下层布式钢纤维混凝土施工后，即可改善混凝土路面抗裂性能，并有效增加路面缩缝间距。

5、抹光及养护施工

整平、振实混凝土后，应停止施工4小时，也可以根据具体的天气情况、塌落度进行时间的确定，为确定混凝土是否处于初凝状态，可选用脚踩上面，出现5毫米脚印下沉为标准。在混凝土表面选用抹光机进行一到两遍粗抹，随后进行提浆、搓毛及压实作业。一次抹光作业完成后，下次抹光作业应在混凝土表面水分蒸发后进行，同时选用人工的方式对部分凹陷与不平整位置进行补浆与抹平，随后选用机械设备进行全面抹平作业。确保抹平与压实整个面层后，应复核其平整度，检查工作应在机械抹光后利用靠尺完成，进而对面层平整度进行良好控制。在钢纤维混凝土养护中，主要选用的材料为薄膜、草包等，确保其表面具备14天的湿润程度，并将其养护周期控制在28天。

四、结束语

综上所述，近年来，随着公路工程建设规模的不断扩大，钢纤维混凝土已成为路面施工不可或缺的重要材料，仅需将钢纤维掺加到普通混凝土即可，该材料力学性能良好，能够对混凝土裂缝问题进行有效防治，因此在公路路面工程施工中得到了广泛应用及推广。

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