层布式钢纤维混凝土路面施工技术研究

朱昌奎 李金会

摘  要：近年来，我国公路建设一直处于高速发展阶段，公路建设规模越来越大。沥青路面是我国高等级公路路面类型之一，因其路面平整少尘、不透水、经久耐用，在公路施工中得到了广泛应用。在行车荷载及自然因素的反复作用下，沥青路面早期病害愈加严重，其中最为严重的为开裂、车辙问题。为提高路面抗裂能力，该文提出采用层布式钢纤维混凝土路面，为验证其可行性，先通过室内试验分析了层布式钢纤维混凝土路面的高温稳定性、弯拉强度等路用性能，表明层布式钢纤维混凝土路面路用性能良好。并在此基础上，结合具体工程案例，分析了其施工工艺，以期全面提升工程质量。

关键词：层布式钢纤维混凝土;高温稳定性;施工工艺

中图分类号：U416     文献标志码：A

0 引言

随着社会经济的快速发展，我国早期修建的大量公路已接近使用年限，在交通量猛增的今天，加剧了路面损坏的速度，严重影响了路面使用性能，大大降低了路面使用寿命。沥青路面一旦损坏，维修及改造施工周期长，工程量大，这对我国沥青路面养护影响较大。开裂、车辙是沥青路面早期病害的主要形式，一定程度上，SMA的应用，可提高路面抗裂及抗车辙能力。然而，相比普通沥青，SMA沥青用量相比较高，特别是纤维等材料的掺加，将大大增加SMA材料的成本。基于经济性原则，在保证材料路用性能符合施工规定的基础上，急需一种材料来代替SMA，这对沥青路面抗裂性能研究具有重要意义。随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，越来越多的新材料被广泛用于公路施工。经研究发现，钢纤维沥青混凝土的应用，不仅能够增强沥青混凝土抗裂性能，还能改善沥青混合料的高温抗车辙能力，为了将钢纤维沥青混凝土的优势充分发挥出来，该文以层布式钢纤维混凝土路面为例展开了叙述，以期全面提高路面工程使用性能，延長路面使用寿命。

1 层布式钢纤维的路用性能分析

钢纤维混凝土属于一种复合材料，是指将具有一定尺寸、外形的钢纤维掺加到普通水泥混凝土的一种材料，钢纤维的掺加可增强水泥混凝土的力学性能。层布式钢纤维混凝土是在普通钢纤维混凝土的基础上发展的，相较普通钢纤维混凝土，这种材料更具优势，尤其是在抗裂、抗车辙等方面。为此，该文对层布式钢纤维的高温车辙稳定性及弯拉强度性能进行分析，具体如下。

1.1 高温车辙稳定度

该文选择全自动车辙试验仪进行高温车辙稳定度试验，试验对象为层布式钢纤维沥青混凝土、普通沥青混合料，通过动稳定度来分析两者抗车辙能力的强弱及不同之处。试验结果见表1。

由此可见，3种材料间的动稳定度平均值均在6 600次·mm-1以上，与普通沥青材料相比，无论是层布式钢纤维AC-10，还是SMA-10材料，动稳定度均在其上。根据表1所示，AC-10动稳定度平均值为6 662次·mm-1，层布式钢纤维AC-10为7 350次·mm-1，相比AC-10提高了10.3%;SMA-10动稳定度平均值为7 525次·mm-1，相比AC-10提高了13.0%。虽然说，相比SMA-10，层布式钢纤维AC-10还存在一定差距，但已满足抗裂性能需求，整体来讲，层布式钢纤维AC-10可提高路面抗车辙性能。

1.2 弯拉强度

为充分掌握层布式钢纤维沥青混合料弯曲破坏力学性能，该文通过小梁弯曲试验，对层布式钢纤维沥青混凝土试件与普通沥青混凝土试件进行了对比分析，通过弯拉强度、梁底最大弯拉应变等指标变化对层布式钢纤维能否提高路面使用性能进行评价。本试验共3组试件，每组试件共5个。第一组：无钢纤维AC-10沥青混合料试件设置;第二组：无SMA-10沥青混合料试件;第三组：钢纤维铺设于试件底部、层间。按不同纤维掺量进行分析，分别为每平方米1.0 kg、1.4 kg、1.8 kg。试验结果见表2。

通过试验结果表明，3 种材料中，AC-10试件小梁的弯拉强度最低，在2.64 MPa，其他2种均在3.0 MPa以上，相比AC-10试件，层布式钢纤维AC-10的小梁弯拉强度因掺量不同，则平均值不同，取最大值3.42 MPa分析，提高了29.5%;SMA-10的小梁弯拉强度为3.26 MPa，提高了23.5%。因此，通过分析对比，层布式钢纤维AC-10与SMA-10试件均在AC-10试件以上，但层布式钢纤维AC-10的弯拉强度更高。此外，层布式钢纤维AC-10的纤维掺量不同，则弯拉强度也不尽相同，纤维掺量为1.0 kg·m-2时，则弯拉强度平均值为3.01 MPa;为1.4 kg·m-2时，则弯拉强度平均值为3.31 MPa;为1.8 kg·m-2时，则弯拉强度平均值为3.42 MPa。随着纤维掺量的增加，层布式钢纤维AC-10弯拉强度随之增长，说明其强度更大，可有效提高沥青混凝土的抗裂性能。

2 工程概况

该公路工程为双向6车道，通车多年后，该路段出现了不同程度的病害问题，主要包括裂缝、车辙等，这些病害的长期存在，将严重影响路面行车的舒适性及安全。为此，必须做好路面维修养护工作。基于经济性原则，该文决定选择钢纤维混凝土进行施工，作为一种新型筑路材料，钢纤维混凝土具有优良的性能，如抗折强度、抗磨性、抗冲击性。据相关研究表明，相比普通混凝土路面，钢纤维混凝土厚度更小，为其50%左右，此外，强度更高，可提升30%以上。层布式钢纤维混凝土是在普通钢纤维混凝土的基础上发展，这种材料的应用更具优势。

3 层布式钢纤维混凝土路面施工工艺

3.1 施工流程

相比普通混凝土路面施工，层布式钢纤维混凝土路面施工流程具有相似性，是在其施工工艺基础上发展而言，要求增加上下层钢纤维撒布施工工序即可，具体流程如下。

清理基层—下层钢纤维混凝土材料撒布—摊铺第一层混凝土—整平、振捣施工—上层钢纤维混凝土材料撒布—第二层混凝土摊铺—振捣、整平、碾压—抹平、收浆及压纹—切缝、养护、开放交通。

3.2 施工要点

3.2.1 撒布钢纤维混凝土材料

选择专用设备，根据确定的纤维撒布面积用量要求，将钢纤维混凝土均匀地撒布到施工作业面，严禁集中堆积、成团。随后由专人撒布施工。在下层钢纤维混凝土材料撒布时，结合施工进度需求，可一段一段进行施工，在整个施工中，严禁车辆行驶，破坏施工效果。

3.2.2 整平、振捣施工

在摊铺第一层混凝土材料时，与施工要求的松铺厚度相比，混凝土松铺厚度要略低一些，避免出现局部上层钢纤维高度过高，影响路面整体平整性。在振捣施工中，要求振捣力度、深度适中，不得过度或不足。同时，振捣施工需在上层钢纤维撒布前完成。待完成上下层钢纤维施工之后，可改善混凝土路面。

4 层布式钢纤维混凝土路面性能分析

施工结束后，为保证层布式钢纤维混凝土路面施工质量，该文对工后28 d普通混凝土工程与层布式钢纤维混凝土路面工程进行了对比分析，路面芯样抽检结果见表3。

工后28 d钻芯取样抽检结果表明，相比普通混凝土路面，层布式钢纤维沥青混凝土路面的劈裂强度、抗折强度均在普通混凝土路面以上，掺加钢纤维之后，路面结构强度增加，路面抗裂、抗车辙性能改善，具有良好的施工效果。

5 结语

综上所述，近年来，我国公路工程建设规模逐步扩大，随着交通量及荷载等级的不断提高，公路路面呈现了不同程度的病害问题，大量早期修建的公路工程步入了维修养护阶段。为此，研究新型路面养护材料，对路面养护施工具有重要的现实意义。为此，该文选择了层布式钢纤维材料用于路面施工，通过提高施工技术水平，可有效延长路面工程使用寿命。

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