提高钢纤维混凝土早期强度的几点体会.docx

。引言着城市建设的快速发展，车行道上的检查井数量和通行车辆不断增加，在超载等其他多方面的原因影响下，分布于机动车道上的检查井在使用一段时期后往往发生井盖沉陷或噪响、井周路面开裂、凹陷等一系列通病，对城市路面结构造成了严重破坏，缩短了道路使用年限，而且影响行车舒适性和城市的景观效果。为有效解决检查井质量通病，保障城市道路完好、市民出行安全、顺畅，我们采用现场浇筑钢纤维混凝土井圈的施工工艺，对检查井进行专项整治。钢纤维混凝土具有早期强度高、施工速度快、抗裂性能好、经久耐用等优点，能最大限度地降低施工对道路交通造成的不利影响。2014年4月份，青岛城建集团有限公司承建的东海路市政道路改造工程项目中对原检查井进行整治，使用了钢纤维混凝土，混凝土在浇筑成型3h后，可达到通车条件，取得了良好的效果。我们认识到混凝土早期强度的高低是影响快速维修施工质量的一个重要方面，就如何提高钢纤维混凝土早期强度成立课题组，做了多组试验。1原材料选用1)考虑到施工现场半封闭施工，且作业后短时间(45)h内要满足通车要求，故选用凝结时间短、早期强度高的快硬硫铝酸盐水泥。2）根据规范要求，钢纤维混凝土粗骨料的粒径不宜大于20mmo3）细集料选用水洗河砂，中砂，严禁使用海砂。4）为使钢纤维能均匀分布在混凝土中，必须使钢纤维具有合适的长径比，一般不应超过纤维的临界长径比。当使用单根状钢纤维时，其长径比应WlO0。5）为降低水胶比，改善拌合物的和易性，选用高效减水剂，不得掺加氯盐类外加剂。6）拌合用水严禁使用海水。7）为减少混凝土的干缩裂缝，提高抗裂性能和抗渗性能，适当掺加膨胀剂。选用的原材料具体如下：水泥快硬硫铝酸盐水泥，42.5级，Id抗折强度为6.5MPa,Id抗压强度为34.8MPa,产地：河北唐山；碎石520mm连续级配玄武岩碎石，产地：青岛；砂河砂，中砂，产地：青岛；钢纤维SXB铳削型钢纤维，其长径比为5080,产地：武汉；减水剂高效减水剂，减水率18%,产地：青岛；水自来水，产地：青岛；膨胀剂AEA膨胀剂，产地：潍坊。2配合比设计试验选取的混凝土强度等级为C50,混凝土配合比设计根据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011,确定出同强度等级的素混凝土配合比，在此基础上进行调整。钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样，般采用计算法，具体步骤如下：1）根据强度标准值及施工配制强度提高系数，确定试配抗压强度。2）根据试配抗压强度计算水灰比。3）根据要求计算或通过已有资料确定钢纤维体积率。4）根据施工要求的稠度通过试验或已有资料确定单位体积用水量（掺用外加剂尚应考虑外加剂的影响）。5）通过试验或有关资料确定合理砂率。6）按体积法计算材料用量，确定试配配合比。7）按配合比进行拌合物性能检测，调整确定强度试验用基准配合比。8）根据强度试验结果确定施工配合比。钢纤维混凝土在拌制过程中钢纤维会相互缠结，流动性下降,施工性能降低。为了保证钢纤维混凝土拌合物的和易性，便于现场施工，故高效减水剂的用量由2.0%提高至2.5%,适当提高砂率至45%,同时水泥用量较未掺加钢纤维的混凝土高10%左右。具体配合比如下（kg/n?）：水泥：碎石：中砂：水：减水剂：膨胀剂：钢纤维=440：965：795：160：12.0：50：50。4配合比试配根据基准配合比进行钢纤维混凝土的试配。1）搅拌设备SJD60型强制式单卧轴混凝土搅拌机。由于钢纤维体积率较高，拌合物稠度较大，故应对拌合量进行控制，一般不应超过设备拌合量的80%。2）材料计量偏差（见表1）3）投料顺序为使钢纤维能均匀分散于混凝土中，搅拌时先加入碎石与钢纤维干拌Imin,再加入砂与水泥及膨胀剂干拌Imin,最后加入水与减水剂湿拌2min04）拌合物搅拌拌合应均匀、颜色一致；不得有离析、泌水；钢纤维无结团现象。5）拌合物成型拌合后检测发现钢纤维混凝土的粘聚性较好，坍落度适宜，满足现场施工要求。为保证钢纤维混凝土的密实和钢纤维分布的均匀性，避免钢纤维裸露结构物表面钢纤维混凝土宜采用平板振捣器振捣，故本试验采用振动台振捣成型。6）试件养护拌合物成型后一部分试件置于室内（室温约20）自然通风养护，另一部分立即置于已设定好的温度为40。C烘箱中养护。4试验结果及分析对不同养护条件下的钢纤维混凝土分别进行抗压强度试验，结果如表2所示。通过对同一配合比钢纤维混凝土不同养护条件下的抗压强度数据分析，在同一龄期内，随着混凝土养护温度的提高，混凝土强度急剧增长，可见温度对钢纤维混凝土早期强度的形成起着至关重要的作用。其次，通过试压发现，当强度达到20MPa时，碎石未出现破碎情况，说明钢纤维混凝土的早期强度主要是由水泥的早期强度提供的，因此要提高混凝土的早期强度必须提高水泥的早期强度。故又采取了如下措施重新进行试验：1）更换早期强度高的水泥，经检测，Id抗折强度为7.5MPa,Id抗压强度为44.6MPa02）加强养护，加快水泥的水化反应，提高水泥的早期强度，将养护温度提高至60。3）采用减水效果好聚竣酸减水剂（减水率27%）,减少单位用水量，降低水胶比，从而提高混凝土强度。调整后的配合比如下：水泥：碎石：中砂：水：减水剂：膨胀剂：钢纤维（kgm3）=440：965:795：150：6.6：50：50。按照配合比步骤重新进行试验，试验结果如表3,图1所示。由试验结果可以看出，调整后的混凝土在加强养护的条件下,抗压强度迅速增长，成型3h后强度即可达到20MPa,满足施工要求，故可作为工地现场施工的参考配合比。5现场施工为了保证钢纤维混凝土的质量，各种材料的计量必须准确。粗细集料根据配合比及其实测含水率集中称量袋装，钢纤维、拌合用水及外加剂现场计量，计量器具的精度符合要求，拌合过程中应特别注意投料顺序和搅拌时间。由于钢纤维混凝土中水泥含量较高，且采用快硬硫铝酸盐水泥，初凝时间短，坍落度损失快，故不能采用预拌混凝土，只能采用现场搅拌，且应采用强制式搅拌机，现用现拌，用多少拌多少，从出料到浇筑完毕不得超过30min0为保证钢纤维混凝土的密实和钢纤维的分布均匀性，应采用机械振捣，宜采用平板式或插入式振捣器。振捣时间较普通混凝土适当延长，以混凝土表面呈现浮浆、混凝土不再下沉为准。钢纤维混凝土不得采用人工插捣，人工插捣会将钢纤维击向下方，使之分布不均。稠度相同的钢纤维混凝土比普通混凝土略为干涩，但经振捣后仍表现出较好的和易性。因此，在浇筑过程中严禁因拌合料干涩而加水。现场采用暖风炮加温罩加热至6070持续20min后，立即覆盖棉被保温养护至开放交通。若气温VlOC,还应在暖风炮加热后采用电热毯加热并覆盖棉被保温。现场同条件制作养护的立方体抗压试件成型3h后经试验检测，抗压强度达到20MPa以上，满足通车要求，达到预期效果，成型24h后经试验检测，抗压强度可达到50MPa以上，满足设计要求。6其他领域的推广应用钢纤维混凝土不仅具有早期强度高的优点，而且其耐久性能好、抗裂性能强、耐磨强度高，在同强度下可减少混凝土厚度，节约混凝土用量，大大降低工程造价，符合节能减排的环保要求。同时又能缩短施工周期，适用于要求快速连续浇筑混凝土的较大工程，可广泛用于道路、桥梁、码头、港口、飞机跑道的新建和维修等重型、特重型交通的工程。7结语本文通过钢纤维混凝土配合比试验，对同一配合比不同养护条件下的混凝土试件抗压强度进行数据分析，找出影响其早期强度的主要因素，为施工现场拌制钢纤维混凝土、控制现场施工质量提供了一定的参考依据。