桥面铺装层作为桥梁的非主体结构,通常被设计和施工所忽视,长期车辆荷载的作用,是造成桥面开裂、损坏的主要原因,从而影响桥梁的使用质量,降低使用寿命,在桥面铺装层使用钢纤维混凝土将会有效地解决桥面使用过程中容易出现的质量问题。
钢纤维混凝土配合比设计的要求
钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料,即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合,使配制的钢纤维混凝土能够 限度的满足施工和工程使用要求。
(1)满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求,提高桥面的耐久性能;
(2)使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性,方便和满足施工要求;
(3)充分发挥钢纤维混凝土的特点,合理确定钢纤维及水泥用量, 限度地降低工程成本。
一、粘结性
由于钢纤维与混凝土基体的界面粘结主要是物理性的,即以摩擦剪力的传递为主,因此对钢纤维本身来说,应该从纤维表面和纤维形状两个方面来改善其粘结性能。具体的方法有下列四种。
1.使钢纤维表面粗糙化、截面呈不规则形。采用熔抽法生产就能达到这个目的。因为钢纤维在遇空气急剧冷却时,表面收缩不均匀而变得粗糙,同时截面也收缩成月牙形,增加与基体的接触面积。铣削型钢纤维一个表面光滑,另一个表面粗糙,也增加了与混凝土的接触面积。
2.沿钢纤维轴线方向按一定间距对纤维进行塑性加工。例如日本神户制钢公司的“柯”钢纤维雷邦公司的“XOREX"钢纤维(图2-1,c)以及庆安钢铁厂的“S-2”和“S--3"号钢纤维。由于表面压成棱形,或压成波形,增加了机械粘结力。
3.使钢纤维的两端异形化。如钢锭铣削型钢纤维两端带有锚固台;贝克尔公甸的"DRAMⅨ"钢纤维(图2-1,e)和庆安钢铁厂的“S-4和as-so型钢纤维,.都是在两端制成弯钩;还有熔抽法抽取的大头形钢纤维。由于两端的锚固作用,提高了抗拨力。
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:把不锈钢冷拔成丝,然后切成短纤维;称钢丝切断法,这种方法有两个缺点,其一是加工过程繁杂,成本较高;其二是钢纤维表面光滑,若要提高纤维与耐火混凝土基体的粘结强度,需改变不锈钢纤维的表面形状,如进行压棱、波形、弯勾等。
第二:将薄钢板剪切成纤维,先将钢板剪成钢带,然后再将钢带剪成一定宽度的纤维。
第三:将厚钢板(或钢锭)用平刃铣刀切成纤维,这种方法制作的纤维由于切削时钢纤维产生塑性变形、轴向扭曲,因此与混凝土基体的粘结力高于剪切钢纤维。
第四:用电炉将废钢熔化,加入所需一定量的合金材料,如铬,镍,硅等,获得不同化学成分的不锈钢液体,其温度为1500~1600℃.在钢液上方有一个有沟槽的熔抽轮,当高速旋转轮贴近钢液时,钢液被甩出,并冷却成型。
上述四种制造方法中以熔抽法有前途:A.因原材料来源广泛,制造工艺简单,价格便宜;B.钢纤维甩出时急速冷却淬火,使内部晶粒细化强度增强;C.因包复氧化膜,降低高温氧化速率;D.因表面粗糙,提高了纤维与混凝土基体的粘结强度。