对连续玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面施工技术研究

对连续玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面施工技术研究

连续玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面施工技术研究1222籍建云，顾兴宇，陆佳颖，沈新（1、河北省张石高速公路建设指挥部石家庄0500012、东南大学交通学院，南京210096）摘要：介绍了河北张石高速公路连续玄武岩纤维筋配筋路面试验路段的工程概况、设计方案和试验段施工工艺，对连续玄武岩纤维筋配筋混凝土路面施工技术进行了研究。关键词：连续配筋混凝土路面，玄武岩纤维筋，施工，钢筋TheConstructionResearchofBasaltFiberReinforcementinCRCPJiJianyun,GuXingyu,LuJiaying,ShenXin(1、HeadquartersofZhang-ShihighwayinHeBei，ShiJiazhuang，050001；2、TransportationCollege,SoutheastUniversity,Nanjing210096)Abstract:Introducedtheprojectsurvey,thedesignproposalandthetestsectionconstructioncraftofzhang-shihighway,aconcretebasaltfiberreinforcedcontinuouspavementinHebeiprovince.Alsoresearchontheconstructiontechnologyofconcretebasaltfiberreinforcedcontinuouspavementwasdone.Keywords：continuousreinforcementpavement;basaltfibre;construction;steelbar1前言1连续玄武岩纤维筋是以玄武岩纤维为增强材料，以合成树脂(如不饱和聚酯树酯、环氧树脂、乙烯基酯树脂)为基体材料，并掺入适量辅助剂(如交联单体、引发剂、促进剂、蚀变剂、阻[1]燃剂、阴聚剂、填料、颜料等)经拉挤工艺和特殊的表面处理形成的一种新型复合材料。玄武岩纤维复合筋（GBF）具有高强（其抗拉屈服强度是钢筋的2倍，达到600MPa）、轻质（密度约为钢筋的1/4）、耐碱、耐酸和耐自然元素的腐蚀等优异的物理化学性质，其热膨胀系数与混凝土相近，确保了混凝土与筋材的同步变形；同时，由于该材料在纵向可连续生产，用于连续配筋水泥混凝土可根据路段长度进行配置，减少了钢筋配筋纵向焊接工序，大大提高了工程建设进度，具有广泛应用前景。本文依托张石高速公路建设，就玄武岩纤维筋在连续配筋路面的施工技术进行了研究。作者简介：籍建云，1972年，男，工程师，JJY-909@163.com顾兴宇，1976年，男，副教授，硕士生导师，guxingyu1976@163.com；n2试验路设计与布置（1）依托工程简介张石高速公路石家庄段原有设计采用连续配筋水泥混凝土路面，双向6车道，路面板厚28cm，一侧路幅宽15.25m，利用滑模技术分两次施工（8m+7.25m）。纵向采用16mm螺纹钢筋，间距10cm，横向钢筋采用12mm螺纹钢筋，间距60cm，设计配筋率为0.718%。（2）试验路配筋设计与布置研究拟采用连续玄武岩纤维筋取代钢筋研究连续玄武岩纤维筋水泥混凝土路面的使用性能，试验路总长652.9m，分别位于K20+840~K21+132.7（292.7m）和K21+255.3~K21+615.5[2]（360.2m），双向共计四段，采用了不同的配筋率，试验路布置及部分设计指标见表1：表1实验路配筋方案配筋类型筋材直筋材间配筋率裂缝间裂缝宽筋材应径（mm）距（cm）距（m）度（mm）力（Mpa）玄武岩纤维筋试验段11080.377%2.841.26338配筋试验段210100.302%3.301.486394试验段3870.276%3.251.462434试验段4890.215%3.851.754517钢筋配筋16100.718%1.6790.766322由上表可以看出，由于实验路采用了较小的配筋率，同时玄武岩纤维筋的弹性模量较小，使得在该配筋率下计算的裂缝宽度和裂缝间距较大，但由于玄武岩纤维筋不存在锈蚀问题，并且加铺沥青罩面也阻止了雨水下渗，因此稍大的裂缝宽度并不会对路面的使用性能造成影响。（3）试验路端部锚固设计由于玄武岩纤维筋抗折性能较差，生产时不能形成钢筋那样的弯起，因此在端部与地锚梁、毛勒缝相连时必须特别处理。实际施工时，可在靠近端部的位置采用钢筋取代玄武岩纤维筋，并使用特制钢胶及玄武岩纱捆绑固定玄武岩纤维与钢筋筋，然后依靠钢筋与地锚梁、毛勒缝相连，如图所示：n图1钢筋与玄武岩纤维筋粘结细部图玄武岩纤维筋与钢筋间的粘结性能是确保路面长期使用性能的关键，纤维筋与钢筋间若发生脱离，路面配筋将不再连续，可从结构上和粘结材料的选择上来预防纤维筋和钢筋的脱离。从结构上预防，可在进行钢筋与玄武岩纤维筋粘结施工时，实行错开绑扎固定，如图1所示；从材料上看应通过室内抗拉试验确定使用合理的胶结材料，以满足搭接处的粘结强度。对所用的钢胶在室内进行了搭接强度试验，如图2所示，搭接长度有180mm、250mm、600mm三种。其中前面两种让钢胶充分达到强度后进行试验，破断力分别为32.7kN和30.9kN，对应玄武岩纤维筋的强度为1062MPa和1003Mpa；对于搭接长度达到600mm的试件，灌胶后4小时进行试验，此时胶尚未完全达到强度，对应破断力为11.7KN，此时玄武岩纤维筋的强度为380MPa，断裂面为胶结处。因此，当钢胶完全形成强度后，该搭接方式是有效的。图2玄武岩纤维筋的搭接强度试验3、试验路施工及注意点（1）施工准备n施工准备包括3个方面：原材料的准备，包括筋材、水泥、粗集料、细集料、填缝料和混凝土外加剂等；基层的检测验收，包括：外形、沉降和裂缝3个方面；施工场地布置和施工机械准备。（2）筋材的准备与施工筋材网的制作、安装和定位是连续配筋路面不同于普通水泥混凝土路面施工的主要内容，也是施工中的关键技术。筋材网的质量与路面使用性能有着非常密切的关系，直接影响到微裂缝的数量和间距，所以筋材网的安装一定要牢固，定位一定要准确。①筋材制作先按设计尺寸加工好纵、横向筋材，再运至工地，如图所示。需注意的是，玄武岩纤维筋弹性模量较低，可按照一定直径卷曲（2.7m左右）运输，十分方便；但在拆封时应注意安全，纤维筋弹性大易伤人，必须在相关技术人员指导下进行。②筋材网的安装在基层检验合格、模板安装完成后，进行筋材网的安装。安装时首先将横向筋材按设计[3]尺寸布置于底层，然后布置纵向筋材，确定纤维筋在板厚方向的高度后，再绑扎成筋材网。图3玄武岩纤维筋制作与运输图4筋材网安装及绑扎③筋材网支架为了保证筋材位于设计的高度，必须制作高度符合要求的支架。常规情况下可采用钢筋制作，如果有特殊要求（隐形跑道）可采用其他材料代替。施工时将部分支架放置在横向筋材下方，然后将纵向筋材绑扎在横向筋材之上，从而形成稳固支撑的筋材网。（3）端部锚固施工按照设计，端部锚固时采用玄武岩纤维绑扎钢筋与玄武岩纤维筋材，同时灌注钢胶，确保胶结部位暴露在空气中一定温度情况下8小时以上（若胶未完全达到强度就浇筑混凝土，则强度将不能充分形成），如图所示：n图5端部纤维筋与玄武岩纤维筋的搭接由于玄武岩纤维筋抗折性能较差，因此不能象采用纤维筋作为增强筋时那样弯起，因此在端部与地锚梁、毛勒缝相连时必须特别处理。实际施工时，可在靠近端部的位置采用纤维筋取代玄武岩纤维筋，并使用特制钢胶及玄武岩纱捆绑玄武岩纤维与纤维筋，然后依靠纤维筋与地锚梁、毛勒缝相连。（4）混凝土施工筋材安装就位后，进行混凝土的摊铺，摊铺方法和过程与普通连续配筋水泥混凝土路面[4]基本一致，包括：①混凝土的拌和根据拌和楼的性能和拌和物的和易性确定每盘混凝土的搅拌时间，最短搅拌时间为120s。②混凝土的运输混凝土采用5t和10t自卸汽车运输。料车的车厢垫有塑料薄膜，防止运输过程中有滴漏现象，运料车装料后立即用油布覆盖严密，防止混合料水分损失与污染。根据施工时的气温和初凝时间，混凝土拌和物从拌和楼出料后到铺筑完毕允许的最长时间为1.5h。③混凝土的摊铺混凝土摊铺的步骤为：浇筑、振捣、收浆、抹面和拉毛。由于采用摊落度较小的干硬性混凝土，可由自卸车将混凝土运至施工现场，卸在料斗中，再由两台挖掘机将混凝土从料斗中铲出，倒入已安装好模板和筋材网中。④混凝土养生在混凝土终凝后拆模养生，为减小混凝土收缩，应采用湿养的方法：用土工布覆盖新鲜混凝土表面，并洒水养生7d。[5]（5）施工注意事项由于玄武岩纤维筋与钢筋的性能差异，在施工中必须注意以下事项：①玄武岩纤维筋弹性高，在拆封过程中要注意安全，采取一定的保护措施；②玄武岩纤维筋抗剪强度比钢筋低，因此在筋材布置和混凝土施工中，尽量避免在玄武岩纤维筋上行走，指导施工单位机械操作人员减少混凝土从高处抛落，需要人工作业时宜使用搭板。n③玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面端部锚固易采用钢筋，通过特制钢胶实现玄武岩纤维筋与钢筋间的粘结，然后再与地锚梁、毛勒缝相连。4结论通过张石高速连续玄武岩纤维筋配筋水泥混凝土路面试验路的施工，系统总结了玄武岩纤维筋这种新型材料在路面中的应用技术，包括其配筋设计、端部锚固设计、筋材网的施工等。通过对试验路使用性能的观测，该路面目前与常规的连续配筋路面并无二致，验证了玄武岩纤维筋在连续配筋路面中应用的可行性，并为其应用提供了一定的实践经验。参考文献[1]王岚,陈阳,李振伟.连续玄武岩纤维及其复合材料的研究[J].玻璃钢/复合材料,2000,(6)[2]曹东伟,王秉钢.连续配筋混凝土路面的配筋方法[J].公路,2001,(11).[3]蔡东锋.连续配筋混凝土路面设计施工技术及其应用[J].公路,2004,32(6).[4]JTGF30-2003,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].[5]胡长顺等.连续配筋混凝土路面试验路研究[J].公路,2001,7.