美國(guó)高新技術(shù)軟纖維——路面加強(qiáng)筋在中國(guó)的推廣與發(fā)展
摘要:本文著重介紹了兩種應(yīng)用于砼路面和瀝青砼路面的軟纖維加強(qiáng)筋。通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型軟纖維的比較,以及纖維砼和纖維瀝青砼混凝土在中國(guó)的應(yīng)用報(bào)告和工程案例來(lái)說(shuō)明軟纖維加強(qiáng)筋作為新型路面添加材料的重要性和未來(lái)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:纖維網(wǎng)(Fibermesh®/Fibernet™) 博尼維(BoniFiber®) 纖維加強(qiáng)筋 纖維混凝土 網(wǎng)狀聚丙烯纖維 聚酯纖維 S-152高性能聚合纖維
一. 前言
隨著中國(guó)公路交通的發(fā)展、交通量的增大、軸重增加、交通渠化等對(duì)高等級(jí)公路、重點(diǎn)橋面隧道、市政交通,收費(fèi)站等主要路面都提出了更高的要求。目前加強(qiáng)砼及瀝青砼路面,改善砼路面的使用品質(zhì),延長(zhǎng)路面的使用壽命,提高投資效益是中國(guó)交通部門(mén)所面臨的重要課題。參考國(guó)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)和作法,借鑒國(guó)外先進(jìn)路面技術(shù),引進(jìn)國(guó)外路面新材料,是"事半功倍"的有效捷徑。
軟纖維加強(qiáng)砼及瀝青砼實(shí)際上就是摻入合成纖維的砼及瀝青砼。早在30年前,英國(guó)西部海岸工程中就把剁碎的聚丙烯摻入到混凝土塊體中。用這些塊體砌成防坡堤。在中國(guó)民間,人們就把麥稈剁碎、用切斷的毛發(fā)攪拌到泥土中,建造土坯墻體等工程。其原理都是解決塊體/墻體的非結(jié)構(gòu)性開(kāi)裂,并起到加強(qiáng)筋作用。直到20世紀(jì)70年代末,80年代初纖維混凝土技術(shù)才有進(jìn)一步的發(fā)展,歐洲和美國(guó)取得了一系列有價(jià)值的成果,尤其在美國(guó)已進(jìn)入了商品化階段。
美國(guó)高新技術(shù)軟纖維--砼及瀝青砼路面加強(qiáng)筋:
⑴纖維網(wǎng)(Fibermesh®/Fibernet™)--混凝土聚丙烯纖維次要加強(qiáng)筋
⑵博尼維(BoniFiber®)--瀝青混凝土聚酯纖維加強(qiáng)筋
是二十世紀(jì)八十年代美國(guó)的專(zhuān)利產(chǎn)品。九十年代中期由西安博賽特公司引入中國(guó)并開(kāi)始推廣應(yīng)用。
二.纖維混凝土路面
纖維加強(qiáng)混凝土,即:混凝土纖維加強(qiáng)筋,其應(yīng)用機(jī)理早已被混凝土工程界認(rèn)同。本文不再贅述,而纖維的種類(lèi)、纖維的材料一直是國(guó)內(nèi)外工程界人士研究的課題。按纖維的種類(lèi)劃分,通常分為硬纖維和軟纖維。硬纖維是由不同工藝制作的拉、拔、扎、切鋼纖維;軟纖維是由合成纖維制成,按其材料分為玻璃纖維,尼倫纖維,聚丙烯纖維等。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外眾多專(zhuān)業(yè)工程師多年來(lái)對(duì)不同種類(lèi)纖維的應(yīng)用研究,并對(duì)其使用效果跟蹤、調(diào)查,歸納總結(jié)如下:
1.鋼纖維
鋼纖維雖然具有高強(qiáng)度、耐高溫、高彎曲彈性、高取向等路用性能。但其金屬腐蝕是影響其功能的根源,它增加了混凝土的導(dǎo)電性,因而助長(zhǎng)了電解化學(xué)腐蝕;其次金屬與混凝土的不相融性,使其與混凝土混合后粘附性能較差,握裹力低;另外由于金屬的磨損系數(shù)小于混凝土,使得鋼纖維混凝土路面產(chǎn)生后期效應(yīng)--"凸尖現(xiàn)象",對(duì)車(chē)輪的磨損非常不利。鑒于上述幾種原因,近幾年來(lái)鋼纖維在混凝土路面的推廣應(yīng)用嚴(yán)重受阻。
2.合成纖維
合成纖維是繼鋼纖維混凝土后發(fā)展起來(lái)的軟纖維混凝土。由于其是惰性材料,不受混凝土堿性環(huán)境影響而衰變,也不吸收濕氣,換言之,它不隨時(shí)間的增長(zhǎng)而損失長(zhǎng)度,同時(shí)它還具有高強(qiáng)度、高彎曲彈性、高延伸率、高取向性、易拌和等路用性能。尤其是在纖維混凝土路面應(yīng)用中,完全克服了鋼纖維混凝土路面出現(xiàn)的"腐蝕銹"、"凸尖"等路面現(xiàn)象。因此,合成纖維混凝土的發(fā)展非常迅速。
合成纖維混凝土對(duì)纖維的要求,主要有兩個(gè)方面:
①纖維的抗拉強(qiáng)度 ②如何解決纖維的均勻分布。
⑴合成纖維的抗拉強(qiáng)度
眾所周知,合成纖維的抗拉強(qiáng)度比之鋼纖維有較大的不同,因此,要達(dá)到最佳抗拉強(qiáng)度,必須要考慮的是纖維材料的選擇和纖維成形的工藝過(guò)程。
玻璃纖維的抗拉強(qiáng)度由其材料所決定,可以達(dá)到1400~1500Mpa,對(duì)混凝土不僅增韌效果好,而且增強(qiáng)效果也很好。但由于玻璃纖維太脆,以致在攪拌過(guò)程中,極易斷裂,為了解決攪拌過(guò)程中的纖維發(fā)生斷裂,必須采取非常嚴(yán)格的工藝操作過(guò)程,以致使玻璃纖維在混凝土中的應(yīng)用受到制約。
尼倫纖維的抗拉強(qiáng)度,根據(jù)其材料性質(zhì)和加工工藝,通常只能達(dá)到200~300Mpa,這樣對(duì)混凝土的增強(qiáng)效果就受到很大的影響。
聚丙烯纖維作為混凝土的摻合料已被世界上60多個(gè)國(guó)家接受。因?yàn)榫郾┎牧鲜且环N居玻璃和尼倫之間的中性材料,其抗拉強(qiáng)度根據(jù)不同的工藝過(guò)程,通??蛇_(dá)到300Mpa~800Mpa。雖比之玻璃纖維低,但經(jīng)過(guò)特殊工藝成形的聚丙烯纖維,已可以與鋼纖維相媲美(鋼纖維抗拉強(qiáng)度為600Mpa左右)。換言之,其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到了纖維混凝土要求的最佳強(qiáng)度。同時(shí)也避免了玻璃纖維極脆易斷的弊端。因此,目前在國(guó)內(nèi)外纖維混凝土的應(yīng)用中,聚丙烯纖維最為受寵。
合成纖維的工藝成形,通常都是采用的"噴絲"工藝,即溶化-噴絲-冷成形過(guò)程,纖維成單絲狀,截面為圓形,絲表面光滑。此類(lèi)單絲纖維除各自的抗拉強(qiáng)度有不同外,都有一個(gè)共同的弱點(diǎn),即:由于纖維表面光滑、截面呈圓形,因此與混凝土的親和性,握裹力都有欠缺。
二十世紀(jì)八十年初美國(guó)合成工業(yè)公司,根據(jù)美軍工師團(tuán)的發(fā)明專(zhuān)利生產(chǎn)出了一種纖維網(wǎng)--聚丙烯纖維。其工藝成形過(guò)程與上述的合成纖維工藝過(guò)程完全不同,它是一種特殊"拉絲"工藝,它能使材料分子結(jié)構(gòu)重新排列,即:纖伸-纖化-剪切成形過(guò)程。該纖維絲結(jié)構(gòu)成片狀體,沿其縱向平行地切有若干切縫,使其片狀體成為是由若干平行排列的單絲纖維的集合體,橫向拉開(kāi),呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),用力撕拉即成為一根根單絲 [1] 。由于此單絲纖維是經(jīng)過(guò)纖伸,通常要經(jīng)過(guò)兩次纖伸過(guò)程,加上聚丙烯纖維的專(zhuān)用配方,因此,纖維的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到560Mpa~770Mpa此種聚丙烯纖維統(tǒng)稱(chēng)纖維網(wǎng)或網(wǎng)狀纖維。此纖維網(wǎng)的單絲,截面為不規(guī)則矩形,絲表面粗糙,在與混凝土摻合中,由于表面粗糙,截面呈不規(guī)則矩形,使得親和性、握裹力非常好。與絲表面光滑、圓截面的單絲纖維相比,其阻裂效果大大提高,換言之,增強(qiáng)了混凝土的抗拉強(qiáng)度。
⑵合成纖維的均勻分布
眾所周知,纖維摻合于混凝土中起加強(qiáng)筋作用的首要條件是纖維必須均勻的三維分布。試想結(jié)團(tuán)不均勻分布的纖維在混凝土中不僅起不到加強(qiáng)作用,而且起負(fù)向作用。從國(guó)內(nèi)纖維砼的拌和工藝調(diào)查顯示,鋼纖維和玻璃纖維須用特殊的拌合裝置或?qū)υ械陌韬涎b置加以改造才能達(dá)到較理想的均勻程度;對(duì)于尼倫纖維拌合工藝,經(jīng)過(guò)多年的探討,總結(jié)出必須將纖維先在水中泡一定時(shí)間,再與沙、石、灰拌合的操作工藝。這對(duì)于施工單位來(lái)講,步驟繁瑣,費(fèi)工費(fèi)力。聚丙烯單絲纖維經(jīng)過(guò)獨(dú)特工藝處理后,基本解決了拌合工藝簡(jiǎn)單,纖維均勻分布的問(wèn)題。但由于拌合的初始和結(jié)束都是以單絲形式動(dòng)作,經(jīng)驗(yàn)顯示,此類(lèi)單絲纖維多適合用于石、骨料直徑小于10mm的沙漿混合料中。而在大骨料的混凝土中,由于沙石的攪拌、碰撞間隙過(guò)大,使得單絲纖維不易分散。因此,單絲纖維的應(yīng)用多適合于民用建筑中,而不適合于混凝土路面。
美國(guó)合成工業(yè)公司生產(chǎn)的纖維網(wǎng)網(wǎng)狀纖維,其原始狀態(tài)呈集束狀(每束含5-8片),纖維攪拌初始,成束的片狀體,很容易被拌合,分散形成初步的均勻分布,(第一次分布);攪拌中期,每片纖維被骨料沖擊展開(kāi)成網(wǎng)形,且每根網(wǎng)絲都裹著水泥;隨著攪拌,裹著水泥的加重網(wǎng)絲被撕開(kāi),最終完成單絲狀纖維的均勻分布(第二次分布)。二次分布法"是砼纖維絲結(jié)構(gòu)的專(zhuān)利技術(shù),它確保了纖維能在混凝土中的絕對(duì)分布均勻。這是其它纖維所達(dá)不到的高新技術(shù)。由于其具有"二次分布"的功能,因此,無(wú)論是在小骨料的沙漿混合料,還是在大骨料的路面混凝土都可以保證纖維的均勻分布。即:纖維網(wǎng)砼纖維的應(yīng)用不僅適合于混凝土路面,同樣可用于民用建筑、水利等所有混凝土工程。
3. 纖維網(wǎng)(Fibermesh®/Fibernet™)在中國(guó)的推廣應(yīng)用
西安博賽特公司自1996年成功引進(jìn)纖維網(wǎng)產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)以來(lái),已在數(shù)百個(gè)工程中得到應(yīng)用,工程案例遍及全國(guó)每個(gè)省;在交通公路工程、市政公路工程、鐵路工程、港口碼頭、民用建筑、電力工程、機(jī)場(chǎng)建設(shè)、軍事工程等幾乎所有的領(lǐng)域都有采用纖維網(wǎng)的應(yīng)用工程案例。
⑴纖維網(wǎng)在混凝土路面的應(yīng)用
纖維網(wǎng)應(yīng)用于中國(guó)混凝土路面的工程已有無(wú)數(shù)個(gè),如:廣州北環(huán)高速公路三期工程、鄭州市桐柏路、四川宜賓路面、上海崇明島公路,山東棗莊公路,湖南長(zhǎng)常、長(zhǎng)益高速公路、江西上饒公路……。纖維網(wǎng)應(yīng)用于混凝土路面后,不僅有效地抑制了混凝土的塑性收縮開(kāi)裂,提高了混凝土的堅(jiān)韌性和延展性,抗?jié)B性和抗沖擊能力,抗碎和耐磨能力,同時(shí)也防止了主鋼筋腐蝕,替代了鋼筋次要加強(qiáng)筋。更重要的是也產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如河南平頂山市平東山公路改造應(yīng)用報(bào)告做出如下經(jīng)濟(jì)效益結(jié)論:從使用性能來(lái)講,纖維混凝土與強(qiáng)度接近的鋼筋纖維混凝土對(duì)比,①聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土厚24cm,表層8cm內(nèi),摻入纖維網(wǎng)時(shí),比鋼筋混凝土每km節(jié)約投資138-102=36萬(wàn)元。②聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土厚18cm全摻入時(shí),節(jié)約投資138-117.6=20.4萬(wàn)元。社會(huì)效益:①由于公路使用壽命增加,大大降低養(yǎng)護(hù)成本,②由于路面質(zhì)量經(jīng)久耐用,給旅客和貨物運(yùn)輸創(chuàng)造了條件,車(chē)速的提高降低了運(yùn)輸成本[2]。
⑵纖維網(wǎng)在混凝土橋面的應(yīng)用
纖維網(wǎng)用于橋面或橋面鋪裝層的應(yīng)用工程就更多了,如:西安未央立交橋,武漢江漢五橋,沈陽(yáng)沈撫立交、黃河立交、建大立交、望花立交;重慶津發(fā)長(zhǎng)江公路大橋,天津津唐高速公路橋面鋪裝(10座),鄭州金水橋,山東濟(jì)青高速公路橋……。纖維網(wǎng)用于橋面或橋面鋪裝層,可有效地控制和減少收縮性和橋面震動(dòng)引起的裂縫以及延緩結(jié)構(gòu)性裂縫,提高橋面的防水性能,延緩和減少鋼筋的銹蝕而延長(zhǎng)橋結(jié)構(gòu)的使用壽命。
⑶纖維網(wǎng)用于舊混凝土路面上的加鋪
纖維網(wǎng)混凝土是舊混凝土改造的最佳方案之一,已有福建205國(guó)道,四川巴中巴樂(lè)路,遼寧102國(guó)道(沈陽(yáng)段、興城段),漢中市108國(guó)道等一批舊砼路加鋪纖維網(wǎng)混凝土面層。 在福建205國(guó)道58公里長(zhǎng)的舊混凝土改造方案中,選擇了在舊砼路面上加鋪纖維網(wǎng)混凝土,方案評(píng)價(jià):"在舊水泥砼路面上加鋪8cm~10cm厚的纖維網(wǎng)混凝土,雖然纖維價(jià)格較貴,但可節(jié)約大量圬工體積,相應(yīng)也節(jié)約了工程總造價(jià)。與金屬網(wǎng)、鋼纖維相比較,又具有無(wú)磁、防銹、防堿等優(yōu)點(diǎn),適用于我們加鋪路面"[3]。
⑷纖維網(wǎng)混凝土在其它領(lǐng)域的應(yīng)用
纖維網(wǎng)混凝土除在公路領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用外,還在秦沈新建客運(yùn)鐵路專(zhuān)線(xiàn)全線(xiàn)橋梁的保護(hù)層(共計(jì)橋梁120座,總長(zhǎng)50公里)、西寧火車(chē)站站臺(tái)、安徽蕪湖鐵路大橋等鐵路工程中;在二灘水電站泄洪洞、山東濟(jì)南錦繡川水庫(kù)大壩、云南小灣水電站等水利工程中;在民用建筑;在港口碼頭;飛機(jī)場(chǎng)等領(lǐng)域也得到了推廣應(yīng)用。
三.纖維瀝青混凝土路面加強(qiáng)筋
瀝青混凝土路面比之混凝土路面有著行駛舒適、噪音小、成本低、美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn),但瀝青路面也存在著許多缺陷,如:車(chē)轍、坑槽、裂縫、壽命較短、修復(fù)次數(shù)多等。多年來(lái)是公路工程界專(zhuān)家學(xué)者研究的課題。早期應(yīng)用的各類(lèi)木質(zhì)素纖維和粒狀纖維主要用于瑪蹄碎石瀝青混合料(SMA),開(kāi)級(jí)配抗滑表層(OGFC),瀝青混凝土抗滑層、開(kāi)級(jí)配結(jié)構(gòu)混合料和其他高性能瀝青混合料路面中。其作用是吸附瀝青,是改性瀝青的輔料。換言之,在瀝青混凝土中并不起加強(qiáng)筋作用。改性瀝青混凝土路面,是近幾年從國(guó)外引進(jìn)的一種新技術(shù),它的應(yīng)用機(jī)理是采?quot;化學(xué)改性"提高瀝青材料的性能,最終解決瀝青混凝土路面存在的問(wèn)題。它是一種行之有效的瀝青混凝土路面的解決之道。但是,"改性瀝青"的施工有其嚴(yán)格的要求,即:要配用一整套完全進(jìn)口的非常昂貴的專(zhuān)用鋪路設(shè)備,使得中小型工程望而卻步。
1.鋼纖維瀝青混凝土路面加強(qiáng)筋
瀝青混凝土加強(qiáng)筋由于其高溫?zé)岚韬瞎に?,要求加?qiáng)筋材料必須耐高溫,鋼纖維作為瀝青混凝土加強(qiáng)筋,具有高強(qiáng)度,耐高溫、高彎曲彈性、高取向性等路用性能,它能改善瀝青砼的熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性,對(duì)瀝青路面的裂縫、松散有抑制作用。但由于鋼纖維與瀝青混合粘附性能較差,握裹力比較低,因此,其水穩(wěn)性及抗剝落性相對(duì)有所下降。又因鋼纖維成本太高,因此很少采用鋼纖維做瀝青混凝土加強(qiáng)筋[4]。
2.軟纖維瀝青混凝土加強(qiáng)筋
軟纖維要替代鋼纖維作為瀝青混凝土加強(qiáng)筋,首要解決的兩個(gè)問(wèn)題是:
①軟纖維的斷裂延伸率 ②軟纖維的高溫性能
由于瀝青混合料的拌合溫度高達(dá)190℃以上,目前報(bào)道可選用的軟纖維材料只有聚酯和聚丙烯晴,其熔點(diǎn)溫度分別為250℃和200℃。表一示出了用聚酯和聚丙烯晴制成纖維的主要參數(shù)。
表一 兩種軟纖維的主要物化性能
內(nèi)容材料 | 直徑 | 抗拉強(qiáng)度 | 斷裂延伸率 | 熔點(diǎn)溫度 | 比重 |
聚酯纖維 | 20μm | >517MPa | 50% | >250℃ | 1.36 |
聚丙烯晴纖維 | 13μm | 910MPa | 8~12% | <240℃ | 1.18 |
⑴纖維加強(qiáng)筋的斷裂延伸率
從表一可明顯的看出,聚丙烯晴纖維的直徑細(xì),抗拉強(qiáng)度很高,但斷裂延伸率很低,這說(shuō)明纖維脆而易拉斷。對(duì)于瀝青混凝土加強(qiáng)筋要求抗拉強(qiáng)度并不一味追求高(熱扎鋼纖維的抗拉強(qiáng)度僅為509.96Mpa),而斷裂延伸率卻是很重要的參數(shù),因?yàn)槁访娣N種因素,如:早晚溫差的熱脹冷縮,外力沖擊等使加強(qiáng)筋纖維承受很大的拉伸力。斷裂延伸率太低將會(huì)導(dǎo)致纖維過(guò)早的斷裂,失去加強(qiáng)筋的作用。
⑵纖維加強(qiáng)筋的熔點(diǎn)溫度
另外,從表一可以看出兩種材料制成的纖維都具有高溫性能,但聚酯纖維更高,據(jù)資料介紹聚丙烯晴材料熔點(diǎn)溫度為200℃而經(jīng)過(guò)特別工藝加工成的纖維在240℃溫度下纖維就會(huì)變成棕色,這說(shuō)明材料分子結(jié)構(gòu)已被破壞。而瀝青混凝土的拌合溫度通常大于190℃。因此聚丙烯晴纖維作為瀝青混凝土的加強(qiáng)筋,在施工時(shí),對(duì)控制拌合溫度的要求較高。兩種材料溫度比較試驗(yàn)報(bào)告顯示:
①兩種材料制成的纖維路用性能比較,結(jié)論意見(jiàn):聚酯纖維在高溫穩(wěn)定性方面強(qiáng)于聚丙烯晴纖維,水穩(wěn)性略強(qiáng)于聚丙烯晴纖維,二者的低溫性能相差無(wú)幾[5]。
②對(duì)加入兩種材料制成的纖維進(jìn)行LH-15瀝青混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果意見(jiàn):由于聚丙烯晴纖維在高溫時(shí)顏色會(huì)發(fā)黃,因此對(duì)聚丙烯晴纖維做進(jìn)一步試驗(yàn),試驗(yàn)表明,若石料與聚丙烯晴纖維在190℃下干拌90秒,聚丙烯晴纖維僅微微有些發(fā)黃[6]。
由上述兩個(gè)試驗(yàn)報(bào)告的結(jié)論意見(jiàn)可知,作為瀝青混凝土纖維加強(qiáng)筋,聚酯纖維比聚丙烯晴纖維要好得多。
3.博尼維聚酯纖維在中國(guó)的推廣應(yīng)用
20世紀(jì)80年代初,美國(guó)著名企業(yè)杜邦公司工程師博尼先生(MR.Boni Martinez)采用聚酯材料+特殊配方試制成功一種適合于瀝青混凝土加強(qiáng)筋的纖維,并取得發(fā)明專(zhuān)利。商品化后,以博尼先生的名字命名為BoniFiber(博尼維)。BoniFiber結(jié)束了瀝青不可用軟纖維加強(qiáng)的時(shí)代,是真正的瀝青混凝土加強(qiáng)筋。它使用簡(jiǎn)單,無(wú)需增添任何施工設(shè)備和變更原混合料設(shè)計(jì),能有效地解決瀝青混凝土的種種缺陷。
西安博賽特公司自1997年成功引進(jìn)博尼維產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)以來(lái),已在近百個(gè)路面、橋面工程中得到應(yīng)用。事實(shí)證明:博尼維是最好的瀝青混凝土纖維加強(qiáng)筋。西安公路交通大學(xué)&交通部西安公路檢測(cè)中心對(duì)博尼維做的試驗(yàn)報(bào)告做出的結(jié)論意見(jiàn)[7]:
①博尼維經(jīng)攪拌均勻后,分布于瀝青混合料中,由于纖維的吸附,穩(wěn)定及多向加強(qiáng)筋作用使混合料的高溫穩(wěn)定性能改善。
②博尼維在低溫下仍呈柔性,且具有較高的抗折強(qiáng)度,混合料中縱橫交錯(cuò)的纖維使混合料具有了較高的彈性,能有效地抵抗應(yīng)力,減少溫縮裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)推斷出:各向同性的纖維可以防止反向裂縫的發(fā)展。
③由于數(shù)量巨大,且均勻分布的纖維使瀝青混合料的勁度模量增加。故而瀝青混合料疲勞耐久性改善,可以延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。
⑴博尼維在瀝青砼橋面的應(yīng)用
博尼維已成功地應(yīng)用于中國(guó)南京第二長(zhǎng)江大橋、南京新秦淮河大橋、廣東肇慶馬房大橋、西寧昆侖橋、阜陽(yáng)北京路立交橋、宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋……。尤其值得說(shuō)明的是南京第二長(zhǎng)江大橋,它是在1998年進(jìn)行了試驗(yàn)路段考證,2000年實(shí)地檢測(cè)兩年后該路段的狀況,又與其它方案比較后,最后確定全橋采用博尼維加強(qiáng)瀝青混凝土,從而防止橋面面層出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等現(xiàn)象,最終提高路面的品質(zhì)和使用壽命。廣東肇慶馬房大橋是一座鐵路公路兩用鋼結(jié)構(gòu)橋,橋面由于火車(chē)震動(dòng),又是鋼板橋面,經(jīng)過(guò)多種方案的論證,最終也采用了博尼維加強(qiáng)筋加強(qiáng)橋面。
⑵博尼維在瀝青路面的應(yīng)用
博尼維應(yīng)用于中國(guó)瀝青砼路面的工程很多,如:河北石黃高速公路、云南昆玉高速公路、陜西銅黃高速公路、遼寧102國(guó)道、青海109國(guó)道、甘肅312國(guó)道、四川108國(guó)道、新疆土烏大公路……。博尼維最早應(yīng)用于公路路面的工程是河北石黃高速公路。1998年河北省交通廳在石黃路建造了高科技路段,對(duì)采用博尼維和改性瀝青(SMA)進(jìn)行了試驗(yàn)路段比較。2000年二年后的檢測(cè)結(jié)果顯示博尼維和改性瀝青(SMA)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,但博尼維還好于SMA。因此在之后的20公里路段全線(xiàn)采用了博尼維。
⑶博尼維用于舊混凝土路面的罩面(白+黑)
博尼維瀝青混凝土應(yīng)用于舊混凝土路面罩面是一種非常好的舊路改造方案。2000年10月云南省昆玉高速公路為全線(xiàn)采用博尼維砼在舊混凝土路罩面,進(jìn)行了路段試驗(yàn),試驗(yàn)評(píng)價(jià)[8]:
①?gòu)脑囼?yàn)結(jié)果可以看出:加入纖維后,瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高,變形帶率減小。說(shuō)明瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性改善。
②加入博尼維的瀝青混凝土殘留強(qiáng)度比大,這說(shuō)明博尼維瀝青混凝土的水穩(wěn)性能好于普通瀝青混凝土。
⑷博尼維用于舊瀝青混凝土路面的罩面(黑+黑)
舊瀝青路面的改造采用博尼維瀝青砼路面罩面,也是非常好的舊路改造方案。在中國(guó)青海寧-湟16公里路段處,由于此處臨沙石廠(chǎng),沙水重車(chē)路面環(huán)境非常惡劣,道路年年翻修。1999年5月,采用博尼維瀝青砼加強(qiáng)筋,加入量為2.5磅/噸,鋪設(shè)厚度2cm。經(jīng)過(guò)兩年在高原嚴(yán)寒環(huán)境下的使用,在2001年5月18日的實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)未加入博尼維的路面已嚴(yán)重開(kāi)裂,而加入博尼維的路面仍完好如初。
四.S-152高性能聚合纖維
S-152高性能聚合物(HPP)是一種實(shí)用于工程的,外形輪廓分明的粗單絲纖維(直徑0.9毫米),成波浪形狀,它是一種非常好的阻止混凝土基質(zhì)分離的新型纖維,其效果比任何其它纖維更好,因?yàn)樗袖摾w維的外形,即具備鋼纖維的功能又具有合成軟纖維的優(yōu)點(diǎn)。這種纖維是美國(guó)二十世紀(jì)末才研制成功的。2000年開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。目前,西安博賽特公司正在準(zhǔn)備引進(jìn)中國(guó)。
五.結(jié)束語(yǔ)
高新技術(shù)軟纖維路面加強(qiáng)筋的應(yīng)用已在中國(guó)開(kāi)花結(jié)果,也正在為中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)揮著作用。然而,由于進(jìn)口商品,昂貴的附加成本,使得產(chǎn)品價(jià)格居高不下,目前能夠應(yīng)用的工程多是國(guó)家、省市重點(diǎn)工程,而普通工程望而卻步,不敢使用。尤其是纖維網(wǎng),本應(yīng)有巨大的應(yīng)用范圍,然而由于價(jià)格因素,還不能全線(xiàn)使用。因此,西安博賽特公司已與美國(guó)商家磋商,準(zhǔn)備用他們的專(zhuān)利技術(shù)在中國(guó)建廠(chǎng),以大大縮減產(chǎn)品價(jià)格,歡迎國(guó)內(nèi)有實(shí)力的廠(chǎng)商加盟,為共同開(kāi)拓中國(guó)軟纖維砼及瀝青砼市場(chǎng)合力并進(jìn)。
注釋?zhuān)?/B>
[1]實(shí)用新型專(zhuān)利-用于砼的纖維絲結(jié)構(gòu) 專(zhuān)利號(hào)ZL99256121.3
[2]纖維網(wǎng)混凝土路面應(yīng)用研究 平頂山市公路總段
[3]關(guān)于舊混凝土路面加鋪方案的報(bào)告 福建205國(guó)道改造課題組
[4]瀝青混凝土加強(qiáng)筋性能的研究(加強(qiáng)筋采用鋼纖維及博尼維)新疆路橋總公司課題組
[5]Boni纖維、德蘭纖維路用性能比較 交通部公路科學(xué)研究所
[6]LH-15瀝青混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 上海市市政工程研究所
[7]博尼維(BoniFiber®)聚酯纖維加強(qiáng)瀝青混合料試驗(yàn)報(bào)告 西安公路交通大學(xué)、交通部西安公路工程檢測(cè)中心
[8]昆玉高速公路博尼維瀝青砼試驗(yàn)路試驗(yàn)報(bào)告 昆玉高速公路博尼維瀝青砼試驗(yàn)課題組
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