聚丙烯纤维碾压混凝土在路面大修工程中的应用.pdf
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1、第 3 8卷 , 第 6期 2 0 1 3年 1 2月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo l | 3 8No 6 De e, 2 0 1 3 聚丙烯纤维碾压 混凝土在 路面 大修 工程 中的应用 欧 阳润 泽 ,武和 平 ( 长沙理 工大学 交通 运输 工程学院 , 湖南 长沙4 1 0 1 1 4 ) 摘要 由于交通量的倍增 以及超载现象 的频繁 , 许 多水泥混凝土路面 已经进入大 修期。结合岳 阳 $ 2 0 1 铁 桃公路大修改造工程 , 对 聚丙烯纤维碾压混凝土的性能进行 了试 验研 究 , 通 过大 面积工程应 用介绍 了该技术
2、 的基 本原理以及相关 的施工工艺 , 工 程实 践表明这 一技 术在旧水 泥路面的改造 中具有工艺简便 、 缩短工期 、 节省 投资的 特点。 关键词 聚丙烯纤维 ; 碾压混凝土 ;原理 ; 施工工艺 中图分类号 U 4 1 4 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6 一 O l 8 3 0 6 Th e Ap p l i c a t i o n o f t h e Po l y pr o p y l e n e Fi b e r Ro l l e r Co m p a c t e d C o n c r e t e u n d e r
3、t h e p a v e me n t s Ov e r h a u l P r o j e c t OUYANG Ru n z eW U He p i n g ( c o l l e g e o f T r a n s p o r t a t i o n E n g i n e e r i n g ,C h a n g s h a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , C h a n g s h a ,H u n a n 4 1 0 1 1 4, C h i n a ) A b s t r a c
4、 t B e c a u s e o f t h e i n c r e a s i n g l y h e a v y t r a ffic a n d o v e r l o a d ,m a n y c e m e n t c o n c r e t e p a v e me n t s a r e u nd e r o v e r h a u l p e r i o d Ba s e d o n Yu e y a ng$ 2 01 Ti e t a o Hi g h wa y o v e r h a u l r e c o ns t r u c t i o n p r o j e c
5、t , t h e a u t h o r h a s p e rf o r m e d s o m e e x p e r i me n t a l r e s e a r c h i n t o p o l y p r o p y l e n e fi b e r r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e Ha v i ng i n t r o d u c e d t he f u n d a me n t a l p r i n c i pl e s a n d t h e r e l a t e d c o n s t r u t i
6、o n t e c hn o l o g y o f t h e t e c h n i q u e ,t h e p r o j e c t p r a c t i c e h a s i mp r o v e d t h a t b y u s i n g t h i s t e c h n i q u e ,o n e c a n s i mp l i f y t h e p r o c e s s , s h o r t e n t h e c o n s t r u c t i o n p e r i o d a n d r e d u c e t h e c o s t d u r
7、 i n g t h e o l d c e me n t p a v e me n t r e c o n s t r u c t i o n Ke y w o r d s p o l y p r o p y l e n e f i b e r ; r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e ; p r i c i p l e s ; c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y 1 工程概 况 本文依托岳阳市铁桃公路 $ 2 0 1随岳连接线 至 港区段大修改造介绍聚丙烯纤维碾压混凝土的应用 情况 。
8、 此路段由于交通量成倍增长, 超载严重 , 路面破 损严重 ; 加之近年雨水偏多, 受湖 区内涝影 响, 部分 路段路基侵泡、 排水不畅, 造成部分路段路面损伤严 重。导致行车颠簸 , 车辆堵塞现象时有发生, 通行能 力下降 , 与区域快速增 长的运输需求形成十分明显 的反差 , 直接影响着沿途 3县区及相邻省区的物流 畅通和经济联系。故对现有铁桃公路 $ 2 0 1 进行大 修整改工程显得尤为重要迫切。 然而传统的浇筑、 压实 、 振捣普通混凝土来进行 路面的大修换板的方法在最好的情况下也是一个相 对缓慢的过程 , 而且由于其 自身较脆且容易产生裂 缝 的缺点 , 对 于交通 量大 、 重
9、型车 频繁 的公路 将是 一 个缺 陷 。 为了满足该路段的大修要求 , 针对该路段交通 量大 , 重载严重 , 抗渗要求 高的特点 , 我们需要尽可 能早的开放交通, 而且需要基层有较高的抗折强度 , 以及束裂的能力来减少面层反射裂缝的产生, 遂决 定采用聚丙烯纤维碾压混凝 土技术的方案 , 即将旧 路面混凝土板换 除, 铺一层 2 5 c m厚的聚丙烯纤维 碾压混凝土代替 , 并在其上加铺沥青层的设计。其 中, 聚丙烯纤维碾压混凝土技术的运用将是整个大 修 的核心 。 2 聚丙烯纤维碾压混凝土技术 碾压混凝土 ( R C C ) 被定义为用 压路机压密成 收稿 日期2 0 1 3 - 0
10、3 1 4 作者简介欧阳润泽( 1 9 8 8 一) , 男 , 湖南衡阳人 , 硕士研究生 , 从事路基路面研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 8 4 公路工程 3 8卷 型的混凝土 , 它是一种单位水泥用量少 、 用振动碾压 实的、 超干硬 性、 坍落度为零 的新 型混凝土。所 以 R C C与普通混凝土的基本区别在于所需的稠度: 为 了有效地 固结 , 混凝土拌合物必须足够干, 以阻止振 动碾设备的下沉 ; 但又要足够湿 , 以允许搅拌和振实 过程中胶结砂浆充分分散。它是直接卸料后碾压成 型, 元需浇筑振捣 , 这样便大大节约了时间。 碾压混凝土是
11、将土石方施工机械的容量大 、 速 度快、 大面积作业的优点与混凝土强度高 、 耐久性强 的特点融合到一体 , 可实现快速、 经济施工。 除此之外 , R C C用于公路的铺筑还有其 自身的 优点 , 如节省水泥, 经济效益明显; 强度高度增长快, 因而可以早期开放交通 , 且 在行车荷载作用下损伤 微小等 , 但也存在着混凝土 固有的缺陷脆性 、 束 裂能力低。为了改善这一 问题 , 将聚丙烯纤维用于 R C C中, 达到一种技术的融合。 纤 维作为一种高强、 耐久 、 质轻 的增 强材料, 如 今在道路工程特别是在旧水泥路面的改造工程中已 得到 了较广泛 的应用。而在碾压混凝土中加人一定 比
12、例的聚丙烯纤维, 可以起到很好的效果。首先 , 对 于素混凝土 , 一旦超过极限抗弯强度所对应 的挠度 时 , 素混凝土就会突然破坏 ; 而纤维增强混凝土即使 在挠度显著超 出素混凝土的断裂挠度时仍然可以继 续承受相 当大的荷载 , 在初始裂纹 引发 以后不会立 即破坏, 这种提高断裂功的效果就是韧性。其次 , 大 量的纤维在混凝 土中均匀的分布 , 可 以有效地桥接 荷载下复合材料 中的大量微裂纹 , 并避免局部产生 较大应变; 同时, 在外力作用下 , 颗粒性材料问会产 生位错与滑移 , 大的滑移受阻后 , 纤维可将单轴应力 转移到其他基体上 , 从而使应力分 布扩散更均匀。 最后 , 大
13、量聚丙烯纤维的存在减少了裂缝的数量、 裂 缝的宽度和长度 , 并且可 以降低生成相互贯通的孔 洞和裂 隙的可能性。 所以掺入聚丙烯纤维还可以大 幅度提高水泥基体的抗渗性。 综上所述, 聚丙烯纤维碾压混凝土这一技术 的 融合不仅可以加快施工的进度 , 提早开放交通 , 还可 以起到增强、 阻裂 、 增韧 以及提高抗渗性的作用。 3 聚丙烯 纤维碾 压混凝土的性能试 验研 究 本实验研究主要针对聚丙烯纤维碾压混凝土强 度的形成以及束裂能力的提高来展开。 3 1 实验 阶段 3 1 1 实验材料准备工作 本项 目采用湘临海螺牌 4 2 5级普通硅酸盐 水泥, 其技术指标见表 1 。 表 1 4 2
14、5级普通硅酸盐 水泥指标 T ab l e l I n d i c a t o r s o f 42 5 l e v e l s o f Or di na r y P o r t l a n d ce me n t 由于在混合料 中加入 了一定 比例的粉煤灰 ( 见表 2 ) , 所 以在不加水 的情况下大大增加 了混合 料的和易性 , 并且其水化反应需消耗水泥水化反应 的产物 C H, 新产 生 的胶凝 产物将 填 充原 来 C F I的地 方, 这将提高混合料的后期强度。除此之外 , 粉煤灰 还 较水 泥 经济 很 多。 表 2级粉煤灰指标 Ta b l e 2 I n d i c a t
15、 o r s o f I I g r a d e f l y a s h 碎石指标见表 3 。 表 3 碎石物理力学指标 Ta b l e 3 t h e p h y s i c a l a nd me c ha n i c a l I n d i ca t o r s o f t he Ro c k 纤维 的选择。 通 常对 纤 维 的选 用 要 在 满 足路 用 性 能 的 基 础 上 , 结合纤维特性与经 济性 共同考虑后方 可决 定。 另外 , 纤维的分散性对混合料力学性能影响很大 , 是 选择纤维的基本前提。纤维分散不均匀 , 将严重影 响混合料的路用性能。一般来说, 有机纤维在拌和
16、 中易分散均匀。除此之外 , 还应考虑纤维的 自身强 度和模量, 与混合料的强度相匹配。 综上所述, 聚丙烯纤维具体指标见表 4 。 表 4纤维指标 Ta b l e 4 I n di c a t o r s o f t h e fib e r 3 1 2混合料级配 按照设计的配合比进行验证。先将各粗料与细 料分别进行筛分 , 再根据配合 比进行混合料筛分并 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 欧阳润泽 , 等 : 聚丙烯纤维碾压混凝土在路 面大修工程 中的应用 1 8 5 记录筛分结果 , 得到混合料设计级配见表 5 。 表 5 设计级 配和 级配范围
17、Ta b l e 5 De s i g n g r a d a t i o n a nd g r a d a t i o n r a ng e 由表 5可知 : 设计级配满足要求。 按设计配比最终确定生产 配比即水 : 水泥 : 粉 煤灰: 砂: l 0 2 0 石手: 5 l 0 石子: 纤维 =1 2 0: 2 4 0 : 4 0 :6 9 0 : 90 0 : 41 0 :1 5。 3 1 3 实验制件 接下来再按该配 比进行实验配料, 共做得 6组 试件( 见表 6 ) , 每组搅拌的混合料需能做 3个抗折 试件和 3个抗压试件 , 所以按模子的体 积按 比例算 得所需料的质量 , 并
18、多称 1 0 的富余量。出料后立 即测其稠度看是否满足要求 , 装模时模拟碾压工艺 施压振动, 成型后进行养护。 表 6 试件级配参数 Ta b l e 6 t h e g r a da t i on pa r a me t e r s o f t he S p e c i me n 聚丙烯纤维碾压混凝土试件强度试验结果。 按设计的配合比做得的第 1 、 2 、 3组试件 ( 每组 6个) 分别用来观测其 3 , 7 , 2 8 d的抗折 强度和抗压 强度, 具体数据见表 7 。 表 7强度数据 Ta bl e 7 S t r e n g t h o f t he d a t a 从表 中可
19、以看 出 :聚丙烯 碾 压混 凝 土 的强 度形 成很 快 , 3 d抗 压 能 达 到 2 5 MP a , 抗 折 能 达 到 3 6 MP a , 对于较 早 开放 交通 提供 了可能 ; 可 以知 道:一 般 C 3 5混 凝 土 的 2 8 d抗 折 强 度 大 概 是 5 0 MP a左 右 , 而 聚丙 烯纤 维 碾 压 混 凝 土 的 2 8 d强 度为 6 MP a , 就是相比于 C 3 5有提高 , 不过我们从级 配可 以看出 , 其水泥的用量相对于 C 3 5没立方减少 了 1 0 0 k g 左右 , 这无疑对成本有了很 大的节约。 加入聚丙烯纤维对碾压混凝土的作用效
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