伸縮縫專用鋼纖維砂漿|鐵路/公路工程材料系列

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鋼纖維砂漿及特點(diǎn)

鋼纖維砂漿是一種由水泥、粗集料、細(xì)集料和隨機(jī)分布的鋼纖維摻配而成一種新型高強(qiáng)復(fù)合材料。鋼纖維砂漿中隨機(jī)分布的短鋼纖維主要作用是阻礙砂漿內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展并阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展，提高整個(gè)復(fù)合材料的抗裂性。同時(shí)由于砂漿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(qiáng)度大、延伸率高的纖維體上，使鋼纖維砂漿作為一個(gè)均勻整體抵抗外力作用，顯著提高了砂漿原有的抗拉、抗彎和斷裂延伸率，特別是提高了砂漿的抗沖擊性和耐久性，能有效控制路面裂縫，延長使用壽命，經(jīng)濟(jì)效果顯著。加大縮縫間距，減少縮縫養(yǎng)護(hù)成本，提高行車舒適性。鋼纖維砂漿面層厚度可比普通砂漿減少30%~50%，有效縮短施工工期。早期強(qiáng)度高，對橋面修復(fù)改建可提前開放交通。

鋼纖維的類型及特征參數(shù)

鋼纖維按材質(zhì)分，有普通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維，其中以普通碳鋼鋼纖維用量居多;按外形分有長直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形;按截面形狀分有圓形、矩形、月牙形及不規(guī)則形;按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型及熔抽型;按施工用途分有澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維;鋼纖維按不同的加工生產(chǎn)方法可分為:切斷鋼纖維、剪切鋼纖維和熔斷鋼纖維三種。纖維長度又分為不同規(guī)格，長度宜20~50mm，等效直徑為0.3~0.8mm，長徑比在40~100范圍內(nèi)，抗拉強(qiáng)度不低于600MPa。

鋼纖維砂漿的基本性能

鋼纖維砂漿中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙砂漿內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷(拉、彎)初期,水泥基料與纖維共同承受外力,當(dāng)砂漿開裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。因此鋼纖維砂漿與普通砂漿相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學(xué)性能。強(qiáng)度和重量比值增大這是鋼纖維砂漿具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)志。具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度，在砂漿中摻入適量鋼纖維,其抗拉強(qiáng)度提高25%,50%,抗彎強(qiáng)度提高40%,80%,抗剪強(qiáng)度提高50%,100%。

具有卓越的抗沖擊性能

材料抵抗沖擊或震動荷載作用的性能,稱為沖擊韌性,在通常的纖維摻量下,沖擊抗壓韌性可提高2,7倍,沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。收縮性能明顯改善，在通常的纖維摻量下,鋼纖維砂漿較普通砂漿的收縮值降低7%,9%。

耐久性能顯著提高

鋼纖維砂漿除抗?jié)B性能與普通砂漿相比沒有明顯變化外,由于鋼纖維砂漿抗裂性、整體性好,因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。摻有1.5%的鋼纖維砂漿經(jīng)150次凍融循環(huán),其抗壓和抗彎強(qiáng)度下降約20%,而其他條件相同的普通砂漿卻下降60%以上,經(jīng)過200次凍融循環(huán),鋼纖維砂漿試件仍保持完好。摻量為1%、強(qiáng)度等級為C35的鋼纖維砂漿耐磨損失比普通砂漿降低30%。摻有2%鋼纖維高強(qiáng)砂漿抗氣蝕能力較其他條件相同的高強(qiáng)砂漿提高1.4倍。鋼纖維砂漿在空氣、污水和海水中都呈現(xiàn)良好的耐腐蝕性,暴露在污水和海水中5年后的試件碳化深度小于5mm,只有表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑,內(nèi)部鋼纖維未銹蝕,不像普通鋼筋砂漿中鋼筋銹蝕后,銹蝕層體積膨脹而將砂漿脹裂。

技術(shù)參數(shù)

性能指標(biāo)	鋼纖維砂漿
流動度（mm）	≥ 300
30min流動度(mm)	≥ 220
泌水率（%）	0
抗壓強(qiáng)度（MPa）	2h ≥ 15
	28d ≥ 70
	56d 不低于 28d 試驗(yàn)結(jié)果
	90d 不低于 56d 試驗(yàn)結(jié)果
抗折強(qiáng)度（MPa）	24h ≥ 10
彈性模量（Gpa）	28d ≥ 30
28d自由膨脹率（%）	0.02 ~ 0.1

施工工藝

基層處理：

在橋梁伸縮縫錨固端鋼纖維砂漿澆筑前，先用機(jī)械鑿除半幅砂漿橋梁面層，再人工配合清除舊基層，最后用高壓水槍沖洗粉渣;對橋面中軸線和人行道路緣測定路面標(biāo)高點(diǎn)，控制基層(調(diào)平層)標(biāo)高。

鋼纖維砂漿攪拌及運(yùn)輸

鋼纖維砂漿的拌和應(yīng)嚴(yán)格控制纖維分布均勻，以不結(jié)團(tuán)為原則,對鋼纖維砂漿進(jìn)行試拌、確定最佳拌和時(shí)間。用滾筒式攪拌機(jī)拌和，其每斗攪拌量不大于攪拌機(jī)定額量的70%，采用先干后濕的拌和工藝，按照二次投料三次拌和程序，先將鋼纖維干拌60s，使鋼纖維分散，其次將砂漿加入再干拌45s后，直接注水再濕拌90s。各種材料用量必須嚴(yán)格計(jì)量，保證砂漿的配比準(zhǔn)確。控制拌和時(shí)間，總拌和時(shí)間不超過6min，否則將引起鋼纖維結(jié)團(tuán)。在砂漿運(yùn)輸過程中，通常采用手扶拖拉機(jī)，要求運(yùn)距不宜過長，保證砂漿不發(fā)生離析現(xiàn)象。

鋼纖維砂漿的澆筑、養(yǎng)生

針對橋面鋪裝半幅施工的特點(diǎn)，對橋面的左半幅先行澆筑，保證右半幅車輛通行，最后進(jìn)行右半幅澆筑。鋼纖維砂漿的攤鋪和振搗是施工的重要環(huán)節(jié)，直接影響鋼纖維砂漿的整體性和致密性，施工過程中采用人工攤鋪、機(jī)械振搗相結(jié)合的方法，其操作步驟如下:

鋼纖維砂漿經(jīng)人工攤鋪整平，沿鋼模兩側(cè)用插入式振搗器振搗，其余部位均采用平板振搗器振搗，時(shí)間不宜過長，應(yīng)振至砂漿混合料泛漿，不明顯下降，不冒氣泡，表面均勻?yàn)槎取?

砂漿振平采用振動梁振搗拖平，輔以人工找平，再用鋼滾筒來回滾壓，進(jìn)一步推漿整平，其表面不得裸露鋼纖維。

待砂漿表面無泌水時(shí)進(jìn)行抹平，拉毛時(shí)選用滾筒壓紋器，可以避免帶出鋼纖維。

當(dāng)鋼纖維砂漿強(qiáng)度達(dá)25%~30%時(shí)，進(jìn)行切縫，切縫深度3cm，縮縫間距8m。

鋼纖維砂漿早期強(qiáng)度高，終凝后應(yīng)及時(shí)采取濕法養(yǎng)護(hù)，麻袋覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生期12~14d，待強(qiáng)度測試達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)開放交通。

施工質(zhì)量控制

施工前對各種原材料進(jìn)行檢查。在施工過程中，應(yīng)檢查鋼纖維砂漿的配合比是否符合設(shè)計(jì)要求，尤其是對鋼纖維砂漿攪拌時(shí)的投料順序、拌和時(shí)間，以及鋼纖維砂漿澆筑過程中攤鋪和振搗質(zhì)量進(jìn)行有效控制，確保鋼纖維在砂漿中分布均勻，達(dá)到良好的力學(xué)性能。按施工規(guī)范要求對每一工作日澆筑的砂漿制作抗壓和抗折試件。與普通砂漿一樣，鋼纖維砂漿也應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。

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