[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 公路工程 阅读：3135次
摘要：作为一种新型复合材料，铜纤维混凝土在道路工程中已经多有应用，而在收费站水泥路面中的应用并不多见。对不同掺量、龄期的钢纤维混凝土的强度试验，得到了其抗压和抗折强度随掺量和龄期的增加而增长的 规律 ，确定了最佳钢纤维掺量和施工配合比，在实际工程中取得了良好的应用效果。
关键词：钢纤维混凝土；收费站；水泥路面；强度试验
钢纤维混凝土是一种在水泥基中掺入短纤维的新型复合材料，具有弯拉强度高、耐磨、抗裂、抗疲劳、抗冲击性能好的特点，可在一定程度上取代钢筋混凝土、减薄道面厚度、加大缩缝间距、缩短施工周期、降低工程维修费用以及延长使用寿命。虽然已经在公路工程、机场道路中多有应用，但是在收费站水泥路面中的应用并不多见，本研究在夏汾高速公路交城收费站广场水泥路面加宽改造实际施工中应用了钢纤维混凝土，并且取得了令人满意的应用效果。
1 项目概况
交城收费站位于夏汾高速公路夏家营－汾阳方向交城互通立交(喇叭型、二级立交)的右侧连接线上，在交城县东南方向，磁窑河以东，交城县义望乡青村南。交城收费站原设计均为二进三出共5个收费车道，采用水泥混凝土路面，面层为26cm素水泥混凝土面板，基层为20cm水泥稳定碎石，底基层为24cm综合稳定土，土路肩采用6cm厚水泥混凝土预制块、20cm水泥碎石加周。
交城收费站近几年出入口 交通 量增长迅猛，计重收费的实行更是增加了较大的交通压力，长时间、长距离堵车现象不可避免，为此，夏汾高速急需对两收费站进行加宽改造，以提高通道的通行能力，保障交通安全、快速运行。拟对该收费站增加两个进口车道和一个出口车道，改为四进四出共8个车遵，共增加3个收费岛(进口2个、出口1个)，从连接线AK0+119起对进口方向的路基进行加宽，到AK0+500匝道处增加2个车道，加宽宽度为(3.2+2.2)×2=10.8m，同时在此范围内对出口方向的路基也增加1个车道，加宽宽度为3.2+2.2=5.4m，加宽长度381m，均采用钢纤维水泥混凝土路面结构。
2 原材料和配合比
2.1 原材料
在钢纤维混凝土的原材料设计中，由于钢纤维混凝土粗骨料最大粒径是影响其自身强度的重要因素，所以往往不能根据构件尺寸来确定粗骨料的最大粒径，而必须从强度角度来确定粗骨料的最大粒径。鉴于上述原因，根据以往的经验确定钢纤维混凝土的最大粒径为25mm。采用3种品牌的425号普通硅酸盐水泥，均有很大的强度富余量。中粗砂的细度模数为Mx=2.6，较洁净。5mm～25mm粗骨料为轧制碎石，石灰岩石质，其各项技术指标均满足规范要求。
钢纤维的性能直接影响钢纤维混凝土的强度，因此在比选了数家产品后，最终选定了某国产剪切型钢纤维。其外观为平直形，矩形截面。各项指标见表1。由表1中不难看出，该种钢纤维各项技术指标均达到或超过了规范标准。
2.2 钢纤维掺量的确定
为了确定钢纤维的最佳掺量，比选试验制备了素混凝土和3种钢纤维掺量的混凝土试件，15×15×55cm混凝土弯拉强度梁式试件和15×15×15cm的抗压强度立方体试件。钢纤维掺量分别为0、30、45和60kg／m 3 。各组混凝土材料配合比见表2。对上述混凝土进行28天龄期强度测定，结果见表3。
由试验结果可知。钢纤维混凝土的抗压强度R s 和抗折强度R h 都随着钢纤维掺量的增加而增长，见图1。抗压强度R s 提高了3.8％、7.4％和9.7％，而抗折强度Rb提高了11.5％、21.2％和26.9％(钢纤维掺量为30、45、60kg／m 3 时)。可见，钢纤维混凝土抗折强度R h 随钢纤维掺量增加而增长的幅度更大。但是，当钢纤维用量较高时，无论是抗压强度还是抗折强度的增长趋势都有所减缓。上述分析表明，剪切型钢纤维的掺入，较大程度上改善了混凝土的受拉特性，当钢纤维掺量为30、45、60 kg／m 3 时，其28天抗折强度呈现出 规律 性的提高。鉴于交城收费站加宽车道水泥路面的设计强度和工程技术 经济 条件，最终确定了59kg／m 3 (体积率0.75％)钢纤维掺量。
2.3 施工配合比
钢纤维混凝土施工配合比设计应着重考虑以下几点要素：粗骨料的最大粒径、砂率、钢纤维的掺量和混凝土的水灰比。粗骨料的最大粒径和钢纤维的掺量已经确定，不再赘述。钢纤维混凝土砂率的确定与普通混凝土相比具有重要意义，其原因在于细骨料的比率是决定钢纤维混凝土密实度的最主要因素，而细骨料的用量是控制钢纤维混凝土稠度的主要因素。从强度方面考虑，一些资料显示砂率应取用50％～60％。此外，钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度主要由钢纤维的增强部分(由钢纤维掺量和排列方向决定)和混凝土部分的强度(主要由水灰比决定)相叠加而成；虽然如此，配合比设计仍以钢纤维掺量确定为主，水灰比居于次要地位，因为钢纤维的掺量不仅影响混凝土的强度，而且还影响韧性、抗裂性等钢纤维混凝土的特有性能。综合考虑上述影响因素后，最终确定钢纤维掺量为59kg／m 3 ，水灰比为0.52，砂率为0.50。施工配合比见表4。www.tmgc8.com
3 强度试验及分析
在加宽车道水泥混凝土的浇注施工过程中，设计要求仅对CF45钢纤维混凝土进行常规抗压强度的检测。但为了分析钢纤维对混凝土物理力学性质的影响，实际中增加了同配合比下钢纤维混凝土与素混凝土抗压、抗折强度的对比试验，试验结果见表5。
由表5可知，钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度都随其龄期的增加而不断增长，强度均高于同龄期素混凝土强度。较素混凝土而言，钢纤维混凝土7天抗折强度高18.8％。抗压强度无明显增强；28天抗折强度高26.9％，抗压强度高9.7％；90天抗折强度高14.5％，见图4。可见，钢纤维的掺人对抗折强度的增强，无论是早期强度还是后期强度的增长均有明显效果，这种强度增长的趋势经历了一个先快后缓的过程；而对抗压强度的后期增长有一定效果。与CF45标准对比不难发现，索混凝土的28天抗压强度不能满足设计标准，而钢纤维混凝土则超过了此标准，并且在抗折强度方面有很大幅度的增长。由此可知，交城收费站水泥路面加宽改造的钢纤维混凝土设计是适当的。
4 结论
不同掺量的钢纤维混凝土强度试验证明其抗压强度和抗折强度均随掺量的增加而增大。但是，当钢纤维用量较高时，无论是抗压强度还是抗折强度的增长趋势都有所减缓。钢纤维的掺入在较大程度上改善了混凝土材料的弯拉特性。对抗折强度的增强，无论是早期强度还是后期强度的增长均有明显效果，而对抗压强度的后期增长有一定效果。由于抗折强度是水泥路面混凝土强度的主要控制指标，故对抗折强度增强特性的应用恰能满足水泥面板的受力特点，在实际应用中取得了很好的使用效果。
