隧道鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)

隧道鋼纖維混凝土路面施工技術(shù)xx高速公路是xx省十項重點工程項目，是省委、省政府促進“區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略”實施的民心工程，是一條推動粵東山區(qū)社會經(jīng)濟快速發(fā)展的“政治路”、“致富路”、“奔康路”。由中鐵十四局集團第二工程有限公司負(fù)責(zé)施工的xx高速公路路面二標(biāo)工程，位于xx省梅州地區(qū)興寧市境內(nèi)，起始里程為：K24+000～K50+218.058，全長26.218km，施工日期自2004年6月1日至2005年8月31日，工程總工期為15個月，具有工期緊、任務(wù)重、交叉施工繁多的特點。2合同段共有章印隧道和永和隧道兩座隧道，總長度1700米，設(shè)計為27cm厚鋼纖維砼路面。鋼纖維混凝土是一種當(dāng)代迅速發(fā)展的性能優(yōu)良的新型復(fù)合建筑材料，鋼纖維混凝土路面，就是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，從而控制混凝土裂縫的擴展，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、抗彎強度和斷裂延伸率。與普通混凝土相比，其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性等性能都有顯著提高，它不僅可使面層減薄，縮縫間距加大，改善路面的使用性能，延長路面使用壽命，而且還可節(jié)省工程造價，縮短施工工期。鋼纖維砼施工的基本要求1.1鋼纖維混凝土材料目前國內(nèi)外生產(chǎn)砼用的鋼纖維類型共有高強鋼絲切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維和熔抽型鋼纖維等四大類。其長度分為各種不同規(guī)格，常用尺寸范圍為20～60mm，長徑比為30～80，抗拉強度不低于380MPa。在施工時鋼纖維在混凝土中的摻入量為0.6％（體積比）。水泥采用425＃普通硅酸鹽水泥，以保證混合料具有較高的強度和耐磨性能。鋼纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑不宜大于20mm。細(xì)集料采用中粗砂，平均粒徑0.35mm～0.45mm，。砂率采用45％～50％。為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結(jié)團，在施工時每拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80％。為保證混凝土混合料的攪拌質(zhì)量，采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時間為：粗集料→鋼纖維（干拌1min）→細(xì)集料→水泥（干拌1min），其中鋼纖維在拌和時分三次加入拌和機中，邊拌邊加入鋼纖維，再倒入黃砂、水泥，待全部料投入后重拌2min～3min，最后加足水濕拌1min。總攪拌時間不超過6min，超攪拌會引起濕纖維結(jié)團。按此程序拌出的混合料均勻。尚若在拌和中，先加水泥和粗、細(xì)集料，后加鋼纖維則容易結(jié)成團。而且纖維團越滾越緊，難以分開，一旦發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團，就必須剔除掉，以防止因此而影響混凝土的質(zhì)量。1.2鋼纖維混凝土澆搗鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環(huán)節(jié)，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實。在混凝土面層抹平過程中，因鋼纖維直徑較粗而易冒出路面，影響到行車安全，故在施工時需注意清除。2施工技術(shù)2.1原材料水泥：塔牌P.II42.5普通硅酸鹽水泥；細(xì)集料：用中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.7，平均粒徑0．35mm～0．48mm，含泥量＜2％；粗集料：碎石4.75mm～16mm，含泥量＜1％，質(zhì)地堅硬；鋼纖維：選用由江蘇宜興宜劍鋼纖維有限公司生產(chǎn)的600級鋼纖維，抗拉強度不小于600MPa。該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用效果良好。性能指標(biāo)值見表1。表1弓型型鋼纖維性能檢驗表序號檢驗項目單位檢驗結(jié)果1抗拉強度MPa642.5、6628.33、635..8、642..5、633..6、平均：636..52彎曲試驗-冷彎900、彎芯33mm、1次、未斷斷3長度mm33.5～355平均：34.554厚度mm0.66～0..68平均：0.66685寬度mm0.7～0.882平均：0.7556外觀質(zhì)量-樣品表面無油污污涂層和雜雜質(zhì)拌制鋼纖維混凝土，宜摻加減水劑，在本項目中采用江蘇徐州超力建筑材料公司生產(chǎn)的CNF－3引氣高效減水劑。其各項性能指標(biāo)經(jīng)xx交通集團檢測中心進行試驗檢測，結(jié)果如表2：表2CNF－3型引氣高效減水劑性能檢驗檢測項目性能要求實驗結(jié)果減水率（%）≥12.031.7泌水率比（%）≤10040.1含氣量（%）＞3.04.3初凝時間（miin）＞+90254抗壓強度比3d≥125168.27d≥125151.728d≥120135.828d收縮率比比（%）≤135115.2鋼筋銹蝕應(yīng)說明對鋼筋有有無銹蝕無2.2鋼纖維混凝土配合比設(shè)計表3室內(nèi)配合比設(shè)計材料名稱水泥砂骨料水減水劑鋼纖維坍落度和易性1#配比1M3用量3888539301695.42453.0稠度、粘聚性、保保水性滿足足要求比例12.202.400.440.0140.1162#配比1M3用量4208729451685.45453.0稠度、粘聚性、保保水性滿足足要求比例12.082.250.40.0130.1073#配比1M3用量4028709551695.46453.0稠度、粘聚性、保保水性滿足足要求比例12.162.380.420.0140.112按照抗折強度和抗壓強度雙控標(biāo)準(zhǔn)要求及施工的工作度采用以抗折強度為主要指標(biāo)進行設(shè)計。設(shè)計抗折強度6．0MPa、抗壓強度35MPa。:通過計算，室內(nèi)按水灰比（W/C）1=0.41,(W/C)2=0.36,(W/C)3=0.46三種情況拌制鋼纖維混凝土混合料,并制作試件。其配比情況如表3試件制作并標(biāo)養(yǎng)28d后，測定其抗壓強度，并繪制灰水比關(guān)系圖。據(jù)混凝土配制強度，調(diào)整各種材料用量。最終確定室內(nèi)配比為：水泥∶水∶砂子∶石子∶鋼纖維=1∶0.40∶2.08∶2.25∶0.107，W/C=0.4，坍落度3.0,和易性滿足要求。為使鋼纖維在混凝土中分散均勻，采用二次投料三次攪拌法。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?dāng)嚢琛？倲嚢钑r間不超過6min，超攪拌會形成濕纖維團。每次攪拌量應(yīng)在攪拌機公稱容量的1／3以下為宜。2.3施工工藝（1）基層處理及路面澆筑在鋼纖維混凝土澆筑前，確保隧道鋪裝層表面平整，基層頂面必須清掃干凈并保持濕潤狀態(tài)，不得有積水。（2）鋼纖維混凝土攪拌鋼纖維混凝土攪拌采用間歇式拌合樓，濕拌的時間要比同條件普通砼攪拌時間延長1～2min，干拌的時間不少于1.5min。鋼纖維采用人力手工分散，為使鋼纖維在混凝土中分散均勻，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)，攪拌時間過長會形成濕纖維團。且每次的攪拌量不宜大于額定攪拌量的80％。高溫天氣施工時，采取覆蓋原材料等方法控制砼溫度，拌合料溫度控制在35度以下。（3）運輸與澆筑混凝土運輸采用和普通砼相同的運輸方法，但應(yīng)盡量縮短運輸時間，避免拌合料的離析和過大的坍落度損失，否則會造成卸料困難和影響澆筑質(zhì)量。根據(jù)施工進度、運量、運距及路況，選配車型和車輛總數(shù)。總運力應(yīng)比總拌和能力略有富余。確保新拌的砼在規(guī)定的時間內(nèi)運到攤鋪現(xiàn)場。運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得超過1.5m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用滑模攤鋪機攤鋪，輔以人工找平，由于隧道路面寬度為7.5米，路面兩側(cè)為寬50厘米的排水溝，正常路面攤鋪為8.5米，為保證攤鋪正常進行，要向內(nèi)側(cè)調(diào)整攤鋪機履帶，確保履帶走行在邊溝蓋板頂，基準(zhǔn)線設(shè)置在隧道電纜溝邊部，其他同路面正常攤鋪。見圖1圖1攤鋪機布置位置示意圖由于鋼纖維砼對澆筑的間斷、冷縫等比普通砼更為敏感，當(dāng)因澆筑產(chǎn)生前后澆灌拌合料的界面時，纖維即被界面分割，界面上纖維的增強增韌效能消失，對結(jié)構(gòu)抗力十分不利，所以一定要保證鋼纖維分布的均勻性和結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，澆筑施工不得中斷，也不應(yīng)停斷時間太長，以防產(chǎn)生冷縫。振搗棒組的振搗頻率不要低于10000rpm，振搗棒組底緣要嚴(yán)格控制在面板表面位置，不得將振搗棒組插入路面砼內(nèi)部振搗。漏振和過振對鋼纖維的質(zhì)量都不利。漏振產(chǎn)生的不密實對于鋼纖維砼影響比普通砼還嚴(yán)重，因為鋼纖維砼本身流動性差，密實度差時，鋼纖維同砼的結(jié)合性更差并且會引起鋼纖維的銹蝕。過振會引起鋼纖維下沉，鋼纖維分布于澆筑振搗段的下層，對結(jié)構(gòu)的抗力不利。做面分兩次進行，先找平抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第2次抹平，抹平后沿模坡方向拉毛，拉毛時避免帶出鋼纖維，拉毛深度1～2mm。不得有鋼纖維外露現(xiàn)象，外露的鋼纖維要用抹子將鋼纖維壓入，為使刻槽時不切斷鋼纖維或使鋼纖維外露，在面層成型時鋼纖維壓入的深度應(yīng)超過刻槽深度。（4）養(yǎng)護與切縫鋼纖維混凝土路面原則上不設(shè)置脹縫，不設(shè)置傳力桿。當(dāng)混凝土達到強度25%～30%時，采用切縫機進行縮縫切割，切縫深3cm，縮縫每5m設(shè)置一道。鋼纖維砼路面要先進行試切縫，在鋼纖維不掛壞邊緣時，才允許開始切縫。施工縫位置宜與縮縫設(shè)計位置吻合，施工縫應(yīng)與路中心線垂直，不設(shè)置傳力桿。縮縫均采用灌式填縫。混凝土做面完畢后，及時采用濕法養(yǎng)護，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護10d～15d。與此同時做好封閉交通，待強度測試達到規(guī)定要求后即可開放交通。2.4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)進行控制外，還重點對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以