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【摘 要】玄武岩纤维是一种新型的纤维材料,因其有较高的环保价值和经济价值正在被快速推广使用.本文主要通过玄武岩纤维在桥面铺装混凝土维修中的应用特点和优势进行分析和总结,提出了玄武岩纤维在桥面铺装混凝土中的一些施工方法和措施.
【关键词】玄武岩纤维；桥面铺装；维修；应用
1.前言
近年来,随着我国新材料技术的不断进步,玄武岩纤维技术也取得了飞跃式发展,各种成果不断运用.同时我国的基础设施建设也飞速发展,道路的里程数和桥梁的数量呈现级数级增长.随着时间的推移,由于设计理念的不同和超负荷使用等因素的影响早期建成的桥梁相继进入病害高发期.作为桥梁最直接受力部位的桥面铺装出现网裂、纵向裂缝、脱皮等病害,直接影响桥梁的使用性能和耐久性.这些病害的发生主要还是桥面铺装混凝土性能不能满足相关性能要求造成的.玄武岩纤维的运用能有效的改善桥面铺装砼的性能,是一种良好的增强材料.本文将结合工程实例对玄武岩纤维在桥面铺装维修应用进行一些探讨.
2.工程背景
某桥位于平原地区某市,是东北方向进入主城区的主要通道,交通流量大.该桥建于上世纪九十年代,桥梁全长70米,采用20+30+20的布跨形式,梁板采用1.24米的低高宽比的宽幅梁板.经专业检测公司检测评定,该桥技术状况为D级——不合格状态,应进行大中修.桥面铺装的主要病害是全桥网裂,墩顶横向贯穿开裂.病害原因分析：①桥梁位于城市交通要道,由于城区限行,众多货运车辆绕经此路,交通流量大,超限超载车辆多. ②桥梁采用宽幅梁板高宽比小且桥梁跨度大,在使用时产生较大挠度,超出桥面混凝土抗弯拉强度.
另外,由于该桥处于城市交通要道,不能全封闭施工,只能采用边通车边施工的施工方案,因此也增加了施工难度.
为了更好的达到桥梁维修加固的目的,进一步提升桥梁使用性能.设计时充分分析和考量了目前主要使用的纤维混凝土的不同优缺点.
（1）钢纤维混凝土其技术特点是较早运用于工程实践中,材料韧性和抗拉性能较好.当裂缝产生时钢材的高模量和高抗拉强度防止了裂缝的进一步發展.但是由于钢纤维自身密度大（密度约为7.8g,m3,是混凝土的3倍）,所以掺量不能太多,所以造成分布数量有限,对微裂缝的约束有限,对防渗、抗裂的效果不是很明显；同时由于自重大,施工时不易分散,不能均匀分布,容易结团；混凝土振捣是钢纤维极易下沉造成离析现象,这往往也是理论研究和实际效果差异大的原因；施工时钢纤维容易外露,增加施工难度.桥面铺装混凝土中的钢纤维更容易锈蚀,影响桥面美观.
（2）玻璃纤维在混凝土路面中有应用,但是玻璃纤维暴露于大气中一段时间后期强度和韧性折减较大,随着时间推移其高强度、高韧性的特点衰减较明显.因此在耐久性上存在不足,这和桥梁的使用寿命不相符.
（3）合成纤维具有代表性的是聚酯类、聚丙烯类、芳烃类纤维,其优点是比表面积大,纤维数量多,对混凝土的微裂缝阻止效应明显.但其缺点也很明显,抗拉强度较低,较短的抗老化耐碱周期,和玻璃纤维类似.
（4）碳纤维是一种高性能纤维,具有抗弯拉强度高,弹性模量高,化学性质稳定,和混凝土粘结良好的有点.目前在桥梁梁板加固中直接采用碳纤维布、纤维板粘贴的加固方式较常见.但是碳纤维混凝土加工比较困难,制作工艺和碳纤维品种的不同组合所获得的碳纤维混凝土性能差异较大,对施工质量控制要求较严,施工难度大.碳纤维的许多性能还处在研究中,新性能特点还有待研究发现.同时碳纤维价格昂贵,工程成本大,经济效益较低.
（5）玄武岩纤维具有优异的力学性能,抗弯拉强度是金属的2～2.5倍.工作性能优良,在100℃一250℃下可提高拉伸强度30%,而玻璃纤维却下降23%；在70℃热水作用下一般玻璃纤维不到200小时便会失去强度,而玄武岩纤维的强度保持1200小时.它具备稳定的化学性能,耐酸碱能力、材料稳定性、使用寿命和环境协调性都表现出色.相容性优良,施工质量控制较简单,工艺不复杂,拌和后的混凝土工作性能和常规混凝土相近,对未有相同施工经验的施工单位经过简单技术交底后亦能很快施工.玄武岩纤维价格适中,具有较高的性价比.
通过对以上各种纤维特性的比较,结合工程实际情况,选用玄武岩纤维.
3、玄武岩纤维的性能特点在混凝土中的应用分析
短切玄武岩纤维是用连续玄武岩纤维原丝短切而成的产品,是增强水泥混凝土的优良材料.玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维.它既耐酸又耐碱、既耐低温叉耐高温（269～650℃）,拉伸强度超过大丝束碳纤维,断裂延伸率比小丝束碳纤维好；短切玄武岩纤维具有三维分子维数,和一维聚合物纤维相比具有较高的抗压缩强度、剪切强度.更重要的是短切玄武岩纤维具有很好的相容性,它和水泥混凝土混合时很容易分散,热膨胀系数和混凝土接近.新拌的玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好,具有优越的耐温性、防渗抗裂性和抗冲击性.
短切玄武岩纤维混凝土主要是将适量的玄武岩纤维添加到混凝土中,以提高混凝土的韧性和拉伸强度,同时保留混凝土结构的抗压强度,从而起到提高混凝土工作性能,延长工程使用寿命的作用.
短切玄武岩纤维在水泥混凝土中应用,是继玻璃纤维、芳纶纤维、钢纤维、碳纤维等增强材料之后的又一种新型材料,其在混凝土加固补强中的作用表现在以下几个方面：
（1）可以充分利用其表面积和数量优势,通过对微裂缝的有效约束,使其不连通.同时克服合成纤维密度小,抗拉强度低、弹性模量低的缺点,使混凝土有更强的抗弯拉性能.
（2）短切玄武岩纤维具有和钢纤维一样的高模量和抗拉强度优势,它还避免了钢纤维在拌和过程中容易结团,分散性差的缺点,提高了水泥混凝土的工作性能.
（3）短切玄武岩纤维在水泥混凝土中的分布是不规则的,具有多向性.因此,混凝土的收缩应力得到了有效的分解,减少了收缩裂缝的产生.
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参考文献：
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