钢纤维混凝土路面施工

2024-04-19

钢纤维混凝土路面施工(精选9篇)

篇1:钢纤维混凝土路面施工

钢纤维混凝土路面施工

钢纤维混凝土用水泥为525号普通硅酸盐水泥。石子粒径5~15mm,含泥量<1%,质地坚硬。细骨料为中粗砂粒径0.3~0.5mm,含泥量<2%,砂率为50%。钢纤维为Q/320223AAA001-89低碳结构钢扭曲型,型号DN-28,用孔眼为20mm×20mm的筛网过筛。

配合比由试验室确定为:水泥∶水∶砂子∶石子∶钢纤维=1∶0.48∶2.5∶2.05∶0.219。为使钢纤维在混凝土中分散均匀,采用二次投料三次搅拌法。先将石子和钢纤维干拌1min,加入砂子、水泥再干拌1min,最后注水搅拌。总搅拌时间不超过6min,超搅拌会形成湿纤维团。每次搅拌量应在搅拌机公称容量的1/3以下为宜。

混凝土运输采用自卸运输车,运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不应超过1.5m,以防混凝土离析。

模板采用12号角钢支设,并应支设稳固,接头紧密平顺,不得有离缝、错茬、不平等现象。模板面应涂隔离剂,模板与基层在浇筑前应洒水湿润。

钢纤维混凝土采用人工摊铺。摊铺后用平板振动器振捣,振捣的持续时间应以混凝土停止下沉,不再冒气泡并泛出水泥浆为准,且不宜过振。振捣时辅以人工找平,并随时检查模板,如有下沉、变形或松动,应及时纠正。

混凝土整平采用振动梁振捣拖平,再用铁滚筒进一步整平,不得有钢纤维外露现象,做面分两次进行,先找平抹平,待混凝土表面无泌水时,再做第2次抹平,抹平后沿模坡方向拉毛,拉毛深度1~2mm。

钢纤维混凝土路面设有多种接缝。胀缝与路中心线垂直,缝壁必须垂直,缝隙宽度必须一致,缝中不得连浆,缝隙内应浇灌填缝料,不设置传力杆。本工程快慢车道交接处也设置胀缝。当混凝土达到强度25%~30%时,采用切缝机进行缩缝切割,切缝深3cm,缩缝每16m设置一道。施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合,施工缝应与路中心线垂直,不设置传力杆。对已浇混凝土板的纵缝缝壁涂刷沥青,浇筑邻板与其形成平头缝,纵缝不设传力杆。对胀缝、缩缝均采用10号石油沥青,灌式填缝。

混凝土做面完毕后,应及时采用湿法养护;终凝后覆盖草袋,每天均匀洒水,保持潮湿状态,养护14~21d。

与一般混凝土相比,钢纤维混凝土的抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性等性能都可得到提高,故路面厚度可以减小近一半,而使用效果都很好。九华山路投入近1年的使用没有出现裂纹、断裂等现象。

篇2:钢纤维混凝土路面施工

关于钢纤维混凝土路面施工技术的思考

本文首先分析钢纤维混凝土路面优点和钢纤维混凝土的.材料性能,并详细阐述了其施工技术和质量控制措施,供广大公路工程技术人员参考.

作 者:李安忠 作者单位:中铁七局集团第三工程有限公司刊 名:中国科技博览英文刊名:CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW年,卷(期):“”(11)分类号:U214.1+8关键词:钢纤维混凝土 路面 加铺层 施工

篇3:钢纤维混凝土路面施工技术研究

关键词:钢纤维混凝土,路面,施工技术,构造设计

近年来,我国高速公路飞速发展,每年有几千千米的提速。高速公路已成为人们生活出行的途径,同时带动国民经济的快速发展,受到各级地方政府的高度重视。最近,时常听到某地方发生路面坍陷,造成交通一度陷入困境,影响了正常生活的进行,给经济带来了一定的波动,因此,路面的承载力也成为人们日益关注的焦点。钢纤维混凝土是短钢纤维和普通混凝土掺杂在一起而形成的新型复合材料。这些短钢纤维是乱向分布的,有效地阻碍了混凝土内部宏观裂缝的形成和微裂缝的扩展,充分地改善了混凝土的抗弯、抗拉、抗冻、抗渗、抗疲劳以及抗冲击性能。而路面的主要材料就是钢纤维混凝土,要进行良好的路面施工,必须严格按照《钢纤维混凝土》中的原材料配比,生产和加工,质量监督等程序按部就班的操作。

1 钢纤维混凝土的设计和配比

钢纤维混凝土的合理配比应根据其抗压、抗弯等性能要求,以及断面尺寸的设计等施工要求,附加措施来进行。目前,设计钢纤维混凝土的配比方法还不够完善,需结合计算和试验来确定。现在结合规范标准来介绍配比设计。1)砂率的确定。通过有关资料和试验得以确定,一般取38%~50%,钢纤维中采用的混凝土砂率一般需要根据搅拌物的具体条件来确定19 mm碎石以及卵石的最大砂率。例如,当搅拌物的具体条件固定在pf=1.0%,lf/df=50的情况下,那么最大粒径的19 mm碎石的砂率为45,而同大小的卵石则为40。在这个基础上,随着这两个搅拌物参数的改变,其具体的砂率也会发生相应的改变。2)确定水灰比的用量。在水灰比的计算中,首先对普通混凝土的抗拉伸弯曲强度进行计算,其次根据钢纤维混凝土路面的使用寿命需求对最大水灰配比与最少水泥用量进行设计,如表1所示。3)需要注意的事项。在确定单位的用水量时,需要根据相关的公式来计算,要先将水泥的用量计算出来,然后根据相关的标准来对在掺入高效高质的减水剂时所需要的单位用水量进行选择,接下来测量搅拌物的坍落度,计算出用水量。通过计算出的水泥量与表1对比,取最大值,通常情况下钢纤维混凝土的水泥用量每单位不大于500 kg,多为360 kg~450 kg。一般来说,当坍落度变化的范围是在10 mm以内时,那么当其变化的幅度是10 mm的时候,就应该将每单位减少7 kg的用水量,随着钢纤维体积的变化,用水量也相应发生变化,变化的幅度为0.05%时,其每单位的用水量变化幅度为8 kg。当钢纤维的长径变化范围在10 mm时,每单位的用水量也相应的应该变化10 kg。当其细度的模数在3左右时,随着模数的变化用水量也需改变。

2 钢纤维混凝土路面施工质量的控制

首先,应该强化原材料的选择,确保其质量。在混凝土路面被磨损时,为防止磨损出来的钢纤维扎破轮胎,不宜采用切断形、倒钩形、耙钩形钢丝;钢纤维按一定比例掺入混凝土中,形成一种高强度的弹塑性材料,具有抗弯、抗拉、抗冲击等特点;其中,单丝抗拉强度不小于600 MPa;为使钢纤维的性能作用充分发挥,应该确保钢纤维的最大长度不大于其最大的公称直径的2倍,并且需要超出该直径的1/3,另外,路面中钢纤维混凝土公称直径最大应该为19 mm,这时钢纤维的长度最好应该是56 mm~38 mm之间。为保证钢纤维在混凝土中均匀分布,防止其发生搅拌结团,难以摊展,不宜采用波浪形钢纤维。为保证钢纤维掺入混凝土时的工作性和耐磨性,需在钢纤维混凝土中加入高效减水剂。钢纤维混凝土配制用水禁忌使用海水,或者加有氯盐成分的物质,这会导致钢纤维混凝土风化或者失效。钢纤维混凝土骨料直径的确定应该确保其粒径在钢纤维总长度的2/3以下,并不能超过20 cm。另外还要确定钢纤维混凝土粗、细集料和配制强度。

其次,混凝土的运输以及搅拌。在钢纤维混凝土运输与施工中,会出现钢纤维结团的问题,采用分散机对投入的钢纤维进行充分的分散后,再进行钢纤维混凝土的搅拌。分散机的功率可以控制在0.75 k W~1.0 k W之间,分散力控制在20 kg/min~60 kg/min,这种条件下有助于使钢纤维的分散效果达到最好。钢纤维应与其他的原材料较好的融合,更好的筛选。钢纤维混凝土材料投入的顺序与搅拌时间的控制是为了更好的防止钢纤维结团,在一般的道路施工过程中需分级投料,一般先干料搅拌后湿料搅拌。在原材料搅拌上面按照砂→钢纤维→碎石→水泥的顺序进行投入。钢纤维混凝土混合料搅拌的时间控制是先在搅拌机干拌1 min后注入水和外加剂湿拌2 min。

第三,钢纤维混凝土的浇筑。因为钢纤维混凝土和其他的混凝土相比,其凝结的时间相对较短,且很快就硬化,因此在浇筑过程中应该加强每个环节之间的紧凑性,并严格遵守浇筑的时间要求。在建筑过程中不能因为搅拌料含水量太低而直接加水,可以通过喷雾的途径来防止混凝土表面的水分蒸发。在进行布料时,应通过试验来确定其松铺的高度,如果坍落度是一样的,那么其松铺的高度应该比普通混凝土要高出10 mm。布料过程应该确保钢纤维的均匀分布。可以采用机械振捣的方式,在振捣过程中,应该确保具有较高的密实度,除了考虑路面具有较高平整度之外,在施工过程中,还应该确保路面在运营之后具有较高的可靠性和安全性。因此,可以在路面平整之后,还应该在20 mm的面板深度范围内,用来保证钢纤维混凝土路面的平整。

3 钢纤维混凝土构造设计

首先,钢纤维混凝土抗滑构造设计。为了保证钢纤维混凝土路面中的钢纤维不裸露扎胎和提高钢纤维混凝土的抗滑能力,路面采用硬刻槽的方法进行构造。当钢纤维混凝土的强度范围在6 MPa~12 MPa时,采用刻槽机在路面的横向上刻槽,通常槽距25 mm,深度3 mm,槽的宽度2.5 mm。其次,对路面进行切缝。在进行切缝时,最重要的是掌握切缝的时间,如果太早,会因锯片的扰动,导致钢纤维、碎石和水泥相互粘结的时候出现松动,从而带来了严重的早期路面破坏。如果太晚的话,容易导致混凝土的不均匀开裂,通常混凝土强度控制在8 MPa~15 MPa的范围内就可以了。钢纤维混凝土的路面板通常为7 m左右长度,其最大的面板尺寸在6 m×12 m范围之内。切缝间距可以根据混凝土面板大小进行确定,一般来说,2.5 mm的缝深和4 mm左右的缝宽即可,在切缝之后应该采用一些合适的填缝材料来进行灌缝。

在钢纤维混凝土材料运输过程中会受到一定程度的振动,相应的就会造成钢纤维的下沉,因此多少都会影响钢纤维混凝土的均匀性。所以,在对钢纤维混凝土的搅拌场地进行选择的时候,要尽量选择离施工地比较近的,这样能够缩短运输距离,降低运输过程中可能会对钢纤维混凝土造成的影响。

1)振捣和铺摊。在进行钢纤维混凝土的浇筑过程中,要注意不能够产生浇筑接头,每次的倒料都应该相压至少15 cm,从而保证钢纤维混凝土的连续性,使其更加坚固和抗拉。由于大多数施工都是采用插入式振动棒操作,所以极易使钢纤维聚集,因此为了能够使钢纤维能够均匀分布,尽量要采取平板振动器。振捣的过程中要注意控制振捣时间,以防止过振,这样才能够保证钢纤维混凝土的使用质量和施工质量。

2)抹面、压纹。施工基本完成后,要对路面进行检查,把露在外面的钢纤维压入到混凝土之中,之后在混凝土的表面用滚式压纹机沿路线横断面方向压纹。

3)保证切缝与养护。路面的基本施工完成后还要对路面进行切缝,切缝机的切缝要让施工缝与胀缝或缩缝设计位置吻合。钢纤维混凝土路面主要是利用洒水工作进行养护,用来保持路面潮湿,养生时间可以设置在10 d~15 d左右,直到混凝土的强度可以达到规定的强度。在完成路面的浇筑之后,应该加强养护措施,在养护中,最重要和最基本的工作是保持路面的湿润。

4 结语

随着现代工程结构逐渐向耐久、重载方向发展,钢纤维混凝土技术也越来越成熟,其自身抗压,耐磨性等特点也得到人们的认同,在铁路、公路、桥梁等领域中大量被应用,具有广泛的发展前景。

参考文献

[1]王维.山区高速公路水泥混凝土路面适应性探讨[J].中南公路工程,2006(6):108-111.

[2]潘新华.上下夹层钢纤维混凝土路面施工技术的应用[J].湖南交通科技,2003(2):28-29.

篇4:钢纤维混凝土路面施工

关键词:钢纤维混凝土;收费站;水泥路面;强度试验

中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)35-0020-03

钢纤维混凝土是一種在水泥基中掺入短纤维的新型复合材料,具有弯拉强度高、耐磨、抗裂、抗疲劳、抗冲击性能好的特点,可在一定程度上取代钢筋混凝土、减薄道面厚度、加大缩缝间距、缩短施工周期、降低工程维修费用以及延长使用寿命。虽然已经在公路工程、机场道路中多有应用,但是在收费站水泥路面中的应用并不多见,本研究在夏汾高速公路交城收费站广场水泥路面加宽改造实际施工中应用了钢纤维混凝土,并且取得了令人满意的应用效果。

1项目概况

交城收费站位于夏汾高速公路夏家营-汾阳方向交城互通立交(喇叭型、二级立交)的右侧连接线上,在交城县东南方向,磁窑河以东,交城县义望乡青村南。交城收费站原设计均为二进三出共5个收费车道,采用水泥混凝土路面,面层为26cm素水泥混凝土面板,基层为20cm水泥稳定碎石,底基层为24cm综合稳定土,土路肩采用6cm厚水泥混凝土预制块、20cm水泥碎石加周。

交城收费站近几年出入口交通量增长迅猛,计重收费的实行更是增加了较大的交通压力,长时间、长距离堵车现象不可避免,为此,夏汾高速急需对两收费站进行加宽改造,以提高通道的通行能力,保障交通安全、快速运行。拟对该收费站增加两个进口车道和一个出口车道,改为四进四出共8个车遵,共增加3个收费岛(进口2个、出口1个),从连接线AK0+119起对进口方向的路基进行加宽,到AK0+500匝道处增加2个车道,加宽宽度为(3.2+2.2)×2=10.8m,同时在此范围内对出口方向的路基也增加1个车道,加宽宽度为3.2+2.2=5.4m,加宽长度381m,均采用钢纤维水泥混凝土路面结构。

2原材料和配合比

2.1原材料

在钢纤维混凝土的原材料设计中,由于钢纤维混凝土粗骨料最大粒径是影响其自身强度的重要因素,所以往往不能根据构件尺寸来确定粗骨料的最大粒径,而必须从强度角度来确定粗骨料的最大粒径。鉴于上述原因,根据以往的经验确定钢纤维混凝土的最大粒径为25mm。采用3种品牌的425号普通硅酸盐水泥,均有很大的强度富余量。中粗砂的细度模数为Mx=2.6,较洁净。5mm~25mm粗骨料为轧制碎石,石灰岩石质,其各项技术指标均满足规范要求。

钢纤维的性能直接影响钢纤维混凝土的强度,因此在比选了数家产品后,最终选定了某国产剪切型钢纤维。其外观为平直形,矩形截面。各项指标见表1。由表1中不难看出,该种钢纤维各项技术指标均达到或超过了规范标准。

2.2钢纤维掺量的确定

为了确定钢纤维的最佳掺量,比选试验制备了素混凝土和3种钢纤维掺量的混凝土试件,15×15×55cm混凝土弯拉强度梁式试件和15×15×15cm的抗压强度立方体试件。钢纤维掺量分别为0、30、45和60kg/m3。各组混凝土材料配合比见表2。对上述混凝土进行28天龄期强度测定,结果见表3。

由试验结果可知。钢纤维混凝土的抗压强度Rs和抗折强度Rh都随着钢纤维掺量的增加而增长,见图1。抗压强度Rs提高了3.8%、7.4%和9.7%,而抗折强度Rb提高了11.5%、21.2%和26.9%(钢纤维掺量为30、45、60kg/m3时)。可见,钢纤维混凝土抗折强度Rh随钢纤维掺量增加而增长的幅度更大。但是,当钢纤维用量较高时,无论是抗压强度还是抗折强度的增长趋势都有所减缓。上述分析表明,剪切型钢纤维的掺入,较大程度上改善了混凝土的受拉特性,当钢纤维掺量为30、45、60 kg/m3时,其28天抗折强度呈现出规律性的提高。鉴于交城收费站加宽车道水泥路面的设计强度和工程技术经济条件,最终确定了59kg/m3(体积率0.75%)钢纤维掺量。

2.3施工配合比

钢纤维混凝土施工配合比设计应着重考虑以下几点要素:粗骨料的最大粒径、砂率、钢纤维的掺量和混凝土的水灰比。粗骨料的最大粒径和钢纤维的掺量已经确定,不再赘述。钢纤维混凝土砂率的确定与普通混凝土相比具有重要意义,其原因在于细骨料的比率是决定钢纤维混凝土密实度的最主要因素,而细骨料的用量是控制钢纤维混凝土稠度的主要因素。从强度方面考虑,一些资料显示砂率应取用50%~60%。此外,钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度主要由钢纤维的增强部分(由钢纤维掺量和排列方向决定)和混凝土部分的强度(主要由水灰比决定)相叠加而成;虽然如此,配合比设计仍以钢纤维掺量确定为主,水灰比居于次要地位,因为钢纤维的掺量不仅影响混凝土的强度,而且还影响韧性、抗裂性等钢纤维混凝土的特有性能。综合考虑上述影响因素后,最终确定钢纤维掺量为59kg/m3,水灰比为0.52,砂率为0.50。施工配合比见表4。

3强度试验及分析

在加宽车道水泥混凝土的浇注施工过程中,设计要求仅对CF45钢纤维混凝土进行常规抗压强度的检测。但为了分析钢纤维对混凝土物理力学性质的影响,实际中增加了同配合比下钢纤维混凝土与素混凝土抗压、抗折强度的对比试验,试验结果见表5。

由表5可知,钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度都随其龄期的增加而不断增长,强度均高于同龄期素混凝土强度。较素混凝土而言,钢纤维混凝土7天抗折强度高18.8%。抗压强度无明显增强;28天抗折强度高26.9%,抗压强度高9.7%;90天抗折强度高14.5%,见图4。可见,钢纤维的掺人对抗折强度的增强,无论是早期强度还是后期强度的增长均有明显效果,这种强度增长的趋势经历了一个先快后缓的过程;而对抗压强度的后期增长有一定效果。与CF45标准对比不难发现,索混凝土的28天抗压强度不能满足设计标准,而钢纤维混凝土则超过了此标准,并且在抗折强度方面有很大幅度的增长。由此可知,交城收费站水泥路面加宽改造的钢纤维混凝土设计是适当的。

4结论

篇5:钢纤维混凝土路面施工

线公路上的车辆荷载及密度越来越大,行驶速度越来越快,致使路面的

损坏也日趋严重起来。特别是对损坏的水泥混凝土路面而言,它不仅翻

修投资大,且施工周期较长,严重

影响交通畅通及行车安全。如用普通水泥混凝土修复路面虽有强度高,

板块性好,有一定的抗磨性及承受气象作用的耐久性好等特点,但它的

最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差,路面板块容易受弯折而产生断

裂,所以就要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度。用钢纤维

混凝土修筑路面,就是意将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中(与混凝

土一起搅拌),并通过分散的钢纤维,减小因荷载在基体混凝土引起的

细裂缝端部的应力集中,从而控制混凝土裂缝的扩展,提高整个复合材

料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结

力,因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的`纤维上面,使钢纤维混

凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用,显著提高了混凝土原有的抗

拉、抗弯强度和断裂延伸率。特别是提高了混凝土的韧性和抗冲击性。

实践证明,采用钢纤维混凝土这一新型高强复合材料对路面修理,既可

提高路面的抗裂性、抗弯曲、耐冲击和耐疲劳性,而且可改善路面的使

用性能,延长使用寿命从而减少老路开挖,对节省工程造价等具有重要

的经济效益和社会效益;为提高道路补强与改造提供了良好的途径。

1 基本要求

1.1 钢纤维混凝土材料

钢纤维混凝土就是在一般普通混凝土中掺配一定数量的短而细的钢纤维

所组成的一种新型高强复合材料。由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产

生,不但具有普通混凝土的优良性能,而且具有良好的抗折、抗冲击、

抗疲劳以及收缩率小、韧性好、耐磨耗能力强等特性。可使路面厚度减

薄50%以上,缩缝间距可增至15m~30m,不用设胀缝和纵缝。钢纤维混

凝土用钢纤维类型有圆直型、熔抽型和剪切型钢纤维。其长度分为各种

不同规格,最佳长径比为40~70,截面直径在0.4mm~0.7mm范围内,

抗拉强度不低于380MPa。在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0%

~2.0%(体积比),但最大掺量不宜超过2.0%。水泥采用425#~

525#普通硅酸盐水泥,以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。钢

纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2?3。不宜大于20mm。

细集料采用中粗砂,平均粒径0.35mm~0.45mm,松装密度1.37g/cm3。

砂率采用45%~50%。

1.2 钢纤维混凝土配合比

钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证

钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与

抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下步骤进行。

(1)根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压

强度与抗折强度;钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:

fftm=ftm(1+atmPfLf/df)

式中 fftm―――钢纤维混凝土抗折强度设计值;

ftm―――与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度

的素混凝土的抗折强度设计值;

atm―――钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);

Pf―――钢纤维体积率,%;

Lf/df―――钢纤维长径比,当ftm<6.0N/mm2时,可按表1采用。

(2)根据试配抗压强度计算水灰比;

(3)根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2.0%之间;

(4)按照施工要求的稠度确定单位体积用水量,参照表2;

(5)确定砂率,见表3;

(6)计算混合材料用量,确定试配配合比;

(7)按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;

(8)根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。

试验结果表明,在经验和计算的基础上确定水泥用量、砂率及水灰

比,并根据不同配比时的钢纤维混凝土强度进行试验(见表4),当水

泥用量在380kg?m3~400kg?m3时强度较高,但此时砂率较小,

砂石中有分离现象。因此将砂率调到0.48,如此强度虽有降低,但其

余性能却可得到改善。为此,调整最佳配比即水泥∶黄砂∶碎石∶水=

1∶2.16∶2.34∶0.48。1.3 钢纤维混凝土拌和

为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次的搅拌

量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌

混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质

量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤

维(干拌1min)→细集料→水泥(干拌1min),其中钢纤维在拌和时分

三次加入拌和机中,边拌边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料

投入后重拌2min~3min,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6mi

n,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。尚若在拌

和中,先加水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结成团。而且纤维团

越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防止因

此而影响混凝土的质量。

1.4 钢纤维混凝土浇捣

钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇筑和振捣是施工中的重要环节

,直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。不同之处就是其流动性较

差,在边角处容易产生蜂窝,因此,边角部分可先用捣棒捣实。板角采

用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。在混凝土面层抹平过程

中,因钢纤维直径较粗而易冒出路面,影响到行车安全,故在施工时需

注意清除。

2 工程实例

某二级公路水泥混凝土路面修补工程段全长112m,宽2×3m,修补前路

面板呈破碎、断裂状,原为一般普通混凝土浇筑,部分板底基层下沉。

现用钢纤维混凝土修补路面,基层补强采用C15素混凝土浇筑,旧混凝

土路面平均凿除深度25cm(包括基层松动部分),拟采用12cm厚、C30

钢纤维混

凝土浇筑路面。

2.1 施工材料

2.1.1 原材料

水泥:425#普通硅酸盐水泥;

细集料:用中粗砂,平均粒径0.35mm~0.48mm,含泥量<2%;

粗集料:碎石5mm~20mm,含泥量<1%,质地坚硬;

钢纤维:选用长度30mm、当量直径0.60mm由浙江某厂生产的低碳结构

钢剪切扭曲型,型号DN-30,其强度380MPa以上。该产品性能稳定,使

用效果良好。

2.1.2 配合比

钢纤维混凝土配合比设计按照抗折强度和抗压强度双控标准要求及施工

的工作度采用以抗折强度为主要指标进行设计。设计抗折强度6.5MPa

、抗压强度35MPa。经试验室进行几种配比方案确定:水泥∶黄砂∶碎

石∶钢纤维∶水并强度试验,结果见表5。

2.2 施工工艺

2.2.1 基层处理及路面浇筑

在钢纤维混凝土浇筑前,为提高水泥混凝土面层下基层和垫层的刚度,

做好对旧混凝土板及板底基层

的处理工作,即在破损板及板底脱空破裂的旧混凝土板块凿除后,对部

分板底基层进行补强处理。凿除旧混凝土板时,凿除深度必须满足原路

面设计要求,再将原基层松动部分全部清除。被清除后的基坑及深度一

律用C15贫混凝土进行处理。待混凝土半干状态时即可浇筑路面。按要

求先用C15普通混凝土浇筑至路面面层厚度12cm时,经底面层整平处理

后再用钢纤维混凝土浇筑。

2.2.2 钢纤维混凝土搅拌

钢纤维混凝土搅拌采用滚筒式搅拌机。为使钢纤维在混凝土中分散均匀

,采用二次投料三次搅拌法,即先将石子和钢纤维干拌1min,加入砂子

、水泥再干拌1min,最后注水湿拌1.5min左右,总搅拌时间控制在6m

in内,搅拌时间过长会形成湿纤维团。且每次的搅拌量宜在搅拌机公称

容量的1?3以下。

2.2.3 运输与浇筑

混凝土运输采用自卸运输车,运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得

超过1.5m,以防混凝土离析。钢纤维混凝土采用人工摊铺,用人工将

其大致摊铺整平,摊铺后用平板振动器振捣,振捣的持续时间以混凝土

停止下沉,不再冒气泡并泛出水泥浆为准,且不宜过振。振捣时辅以人

工找平,混凝土整平采用振动梁振捣拖平,再用钢滚筒依次滚压进一步

整平,整平的表面不得裸露钢纤维。在做面时需分两次进行,即先找平

抹平,待混凝土表面无泌水时,再做第二次抹平,抹平后沿模板方向拉

毛,拉毛深度1mm~2mm。拉毛时避免带出钢纤维,如采用滚式压纹器进

行处理则效果更佳。

2.2.4 养护与切缝

钢纤维混凝土设有多种切缝。胀缝与路中心线垂直,缝壁必须垂直,缝

隙宽度必须一致,缝中不得有连浆现象,缝隙内应及时浇灌填缝料,当

混凝土达到强度25%~30%时,采用切缝机进行缩缝切割,切缝深度3

cm,缩缝设置16m?道。施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合,施

工缝与路中心线垂直,不设置传力杆。对胀缝、缩缝均采用10#石油沥

青,灌式填缝。

混凝土做面完毕后,及时采用湿法养护,终凝后及时覆盖草袋,并每天

均匀浇水,保持潮湿状态,养护10d~15d。与此同时做好封闭交通,待

强度测试达到规定要求后即可开放交通。

2.3 施工质量控制

钢纤维混凝土的质量除对原材料、配合比以及施工过程的主要环节进行

控制外,还重点对钢纤维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以及混凝土振捣

的控制,同时按规定对每天所浇筑混凝土的28d抗折、断块抗压强度进

行检验,均达到了设计要求,使平整度、坍

落度、主要技术指标得到有效控制。

3 经济与社会效益

从经济和社会效益分析,钢纤维混凝土路面与普通水泥混凝土路面相比

,其特点:①面层厚度可减薄至1/2以上,使施工工期缩短,因此节约

原材料及减少工程量后所带来的一切费用;②路面使用寿命延长因此而

节省的费用;③减少缩缝带来的材料、人工等所节省的费用;5节省养

护、减少时间延误及维修费用;除此以外,还有路面质量好,接缝少,

延长车辆使用寿命等费用。综合分析,对于旧混凝土路面,若采用钢纤

维混凝土进行罩面修复,则一次性投资的费用比挖掉重建混凝土路面要

节省许多。同样,从一次性投资、使用年限、维修费用、资金的时间价

值来全面评价钢纤维混凝土路面工程的经济效益,与新铺沥青混凝土路

面评价综合效益,钢纤维混凝土路面虽一次性投资较前者高,但从其维

修费用、使用年限的不同考虑,以及和资金的时间效益,用年成本法计

算其等值年金,结果表明钢纤维混凝土路面每年支出的费用比沥青混凝

土路面要低35%。采用钢纤维混凝土修补法,不但可使钢纤维混凝土的

质量及其增强效果得到保证,而且还可提前开放交通,具有显著的经济

效益和社会效益。

4 结语

钢纤维混凝土自发展以来,已在公路路面、桥面、机场跑道等工程中得

到广泛应用,同时也取得了一定的经济效益和社会效益。它除了具有良

好的抗弯强度外,而且还具有优异的抗冲击、抗开裂性能。在对钢纤维

混凝土进行的冲击荷载等试验研究中表明:掺以体积率为1%~2%的钢

纤维增强混凝土与基体比较,其抗冲击强度可提高10倍~20倍,弯曲韧

性可提高20倍左右,抗弯强度可提高1倍~6倍,抗拉强度可提高2倍左

右,疲劳强度提高50%,抗裂强度可提高2倍,抗压强度可提高10%~

30%。由此可见,钢纤维混凝土的抗裂性与抗冲击是非常优异的。此外

,用钢纤维混凝土修筑旧混凝土路面还能达到早期强度高,提前通车的

目的。

参考文献

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[2]中国工程建设标准化协会标准.钢纤维混凝土结构设计与施工规程.北京:中国建筑工业出版社,1992,6

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[4]蒙云.钢纤维混凝土新型路面设计与施工.重庆:重庆大学出版社,1995,7

篇6:钢纤维混凝土施工工艺探讨

结合张石高速东册上大桥伸缩缝工程实例,介绍钢纤维混凝土的施工工艺.

作 者:张艳娟 翟晓静 张庆宇 作者单位:张艳娟(河北滦南县交通局)

翟晓静,张庆宇(河北交通职业技术学院)

篇7:钢纤维混凝土路面施工

钢纤维桥面铺装混凝土施工技术研究

为确保绥满线高速公路桥面铺装的施工质量,分析研究了钢纤维混凝土的特点,就其配合比设计、投料、搅拌工艺、养护等方面,作了系统试验研究.对于施工设计、施工工艺等作详细的介绍,以供同行探讨.

作 者:焦明辉 徐强 顾铁增 作者单位:黑龙江大兴建筑安装有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150091刊 名:黑龙江科技信息英文刊名:HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期):“”(26)分类号:关键词:钢纤维混凝土 桥面板 施工

篇8:分析钢纤维混凝土路面施工技术

关键词:钢纤维混凝土,路面,施工技术,质量

1 当前我国钢纤维混凝土使用情况

1) 当前我国公路的使用情况。

截止到2009年年底, 我国已经建成高速公路6.5万km, 里程居世界第二。我国水泥混凝土路面已建成123.1万km, 里程位居世界第一。我国的公路建设为国民经济持续高速发展提供有力的支撑。同时广大人民群众受益于公路的建设, 方便了大家的出行。

由于经济的快速发展, 以往的中小型的货车已经不能满足经济的需要, 当前大型、超大型的货车是货车发展的主要潮流。有的汽车一次载货就能达到100多吨, 这对当前的公路提出了更高的要求。我国使用传统材料水泥混凝土建成的大量公路路面及其构造物的使用年限和翻修寿命已经被大大地缩短了, 实际寿命仅有设计使用寿命的一半, 这对公路的维护者是一个巨大的问题。其造成的社会效应也是无法估计的, 这在一定程度上危及公路行业的可持续发展。

2) 当前混凝土路面钢纤维的使用情况和制约因素。

我国在钢纤维水泥混凝土路面方面的研究与工程试验已经有20多年的历史, 但是其具体的使用情况和技术标准直到2003年公布的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》才有关于钢纤维混凝土路面施工技术的要求, 钢纤维混凝土在实际路面施工中使用的并不多。其影响使用的主要是价格因素, 原因是钢纤维的价格越来越贵, 目前钢纤维的出厂价格就已经高达8 000元/t以上, 而一般的钢纤维混凝土的添加量为50 kg/m3, 这样就导致了钢纤维混凝土成本就是400元/m3~500元/m3。这比普通混凝土单位价格高出1倍多, 加上其他的费用支出, 有的甚至达到了普通混凝土的2倍左右。

同时, 受限于以往的搅拌法使用效率不高, 层布法虽然使用效率有了提高, 但是要求钢纤维的长度比较高, 在现有制造条件下, 高长度的钢纤维的良品率一直不高。相关的情况可以参考表1[2]。

2 钢纤维的特性

1) 钢纤维按照制造方法可以分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维、熔抽钢纤维四种。

钢纤维的抗拉伸能力非常强, 但是钢纤维与混凝土的粘结性不是很强, 需要人为的增加钢纤维、混凝土之间的接触面积。要做到这一点, 需对钢纤维表面进行适当的变形处理, 钢纤维的制造可以借鉴以往的螺纹钢的制造方法, 这样可以提高钢纤维和混凝土的泥浆的粘结度, 使路面的结构更加稳固。切断钢纤维就是在一般的钢纤维的基础上增加一些刻痕, 增加接触面。剪切钢纤维与切断钢纤维相比, 前者的粘结性更好一些, 究其原因, 主要是因为它是由剪切冷轧薄板形成, 其厚度应当超过15 mm以上, 其宽度应当超过19 mm, 这就使其抗拉强度明显有所增强。切削钢纤维主要是利用旋转铣刀进行切削所得, 从力学角度来说, 三角形比较稳固, 其强度因此而提高。同时, 也具有良好的粘结性。

熔抽钢纤维与其他钢纤维有很大的区别, 其强度会根据热处理条件、熔钢成分存在着较大的区别。究其原因, 主要是因为熔抽钢纤维是熔融钢水甩制而成, 在此过程中, 通常会与空气相接触, 因此钢纤维表面形成氧化层。实践中可以看到, 氧化层自身的强度非常小, 这在很大程度上对钢纤维和混凝土之间的粘结效果产生非常不利影响。需要注意的是熔抽钢纤维根据实际需要制成, 其变截面因此存在着较大的差异性, 从而增强二者之间的粘结性能。

2) 在一般性混凝土中适量地加入钢纤维, 可使其物理性、抗压性以及抗拉性提高, 这可使基本单轴抗拉度提高40%以上, 提高50%的抗弯强度, 以提高其抗冲击性。实践证明, 当钢纤维混凝土掺入量达到18%~210%之间时, 其冲击韧性可有效提高, 甚至超过100倍。

3 钢纤维混凝土施工要点

对于路面施工而言, 其质量在很大程度上决定于钢纤维混凝土路面质量, 因此钢纤维路面施工时, 不仅要符合一般性混凝土的要领, 而且还要充分考虑钢纤维混凝土物理和化学性质, 在具体的施工过程中, 需要注意以下几个问题:

1) 钢纤维的分散装置。

我国使用的最多的是搅拌的方法加入钢纤维, 然而钢纤维不可能一次性加入至搅拌机之中, 因此需要对其进行分步添加操作, 究其原因, 主要是一次加入其中, 很可能会导致钢纤维相互结团。基于此, 实际操作过程中, 应当将钢纤维进行分散其中, 为确保钢纤维的分散度, 可在搅拌机中适当位置安装1 k W功率的分散机, 其分散能力可达40 kg/min。

2) 投料顺序及其搅拌时间控制。

实践中可以看到, 钢纤维分步添加可有效降低钢纤维的结团, 但是在步骤之中的需要按照一定的步骤添加其他的材料。施工过程中, 所采用最多的是先干后湿操作工艺, 即将砂子、石子、钢纤维以及水泥等操作, 按顺序适当地加入至料斗之中, 在搅拌机中干拌大约1 min~2 min的时间, 再加入一定量的水, 搅拌大约2 min的时间, 同时总搅拌时间应当控制在大约6 min之内。

3) 施工材料的运输。

在运输钢纤维混凝土时, 通常会产生不同程度的振动现象, 此时钢纤维材料可能会出现严重的下沉现象, 这会对钢纤维混凝土自身的均匀性产生一定程度的影响。因此, 选择钢纤维混凝土搅拌场时, 应尽可能地选择一些离施工地相对较近的点, 以此来缩短运输距离, 减少或避免对钢纤维混凝土材料产生不利影响。

4) 钢纤维混凝土路面的铺装。

一般的道路仅仅添加钢纤维即可。但是在一些特殊的情况下, 比如桥面等情况下, 需要在路面增加层钢筋网, 这样可以进一步的增强混凝土的抗裂能力。在钢纤维不能提供足够的拉伸时也能确保桥面的安全畅通。

5) 振捣、铺摊。

钢纤维混凝土施工浇筑时, 需注意避免浇筑接头现象的产生, 而且每一次倒料操作都应压15 cm左右, 这样才能保证钢纤维混凝土的连续性和抗拉性。实践中, 多数路面施工过程中所采用的基本上都是插入式振动棒, 因此难免会出现钢纤维大量聚集等现象, 为确保钢纤维均匀分布, 应采用平板振动设备。而振捣操作过程中, 应注意振捣时间的有效控制, 以免出现过振现象。

6) 抹面于压纹。

路面施工完成后, 应检查施工效果, 一旦钢纤维露在外面, 则应当对其修复, 即将暴露的钢纤维有效地压入混凝土中。

7) 切缝、施工养护。

当路面工程施工完成后, 应当对其进行切缝操作, 实践中常用的是切缝机, 以保证施工缝与设计要求相符合。实践中常见的钢纤维混凝土路面, 采用的是洒水方式进行养护, 以确保路面的潮湿度, 通常情况下, 养护时间应预设为10 d~15 d左右, 待混凝土自身的强度达到预设规定后, 方可停止。

4 结语

钢纤维在国内工程建设过程中的使用时间不是很长, 但是推广的力度很大。它具有普通混凝土不可比拟的优势, 不仅有抗高温和抗低温的能力, 同时能增加道路的承受能力, 增强道路的延展性。在一般的道路路面的建设施工的过程中, 需要针对钢纤维的特性, 进行有针对性的施工。无论是分步添加还是层布法添加, 这都需要有针对性的控制。考虑到钢纤维混凝土的组成机构比较复杂, 这就需要在施工过程中严格按照施工的相关规定进行操作。

参考文献

篇9:钢纤维混凝土路面施工

关键词:沥青混凝土;路面工程;公路建设;纤维

中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)02-0055-03

1 概述

到2011年底,我国高速公路总里程达8.5万公里。新增公路通车里程达到7.14万公里,其中高速公路1.10万公里,新改建农村公路19万公里。沥青混凝土路面由于具有非常多的优点,在高等级路面中都得到了应用,比例达到了95%以上。

当前,中国的公路交通也面临着一些实际的问题,需要接受一定的挑战。在实际的路面建设过程中,沥青混凝土的应用还有很多问题需要解决,例如许多技术和质量问题,主要是路面破损严重、路面使用寿命短等,由于受到车辆多、车速快、车辆重载等因素的影响,这些情况更容易产生。如何解决上述问题,改善沥青路面的路况和质量、增加沥青路面的使用期限、提高投资的效益是亟待解决的重要问题。

2 纤维沥青混凝土国内外研究现状

中国在研究纤维沥青混合料起步相对比国外发达国家要晚,到了20世纪90年代才有人关注此类研究。陈华鑫主要进行了沥青混合料的室内试验研究,这里使用的沥青混合料是由6种纤维和3种矿料级配组成的。他的论文全面分析了纤维对沥青混合料路用性能的影响。在此基础之上,他又结合复合材料理论和界面化学的相关知识,较系统地讨论了纤维对沥青混合料路用性能的改善作用机理。对纤维沥青混合料进行马歇尔试验研究,得出了纤维沥青混合料马歇尔试验指标的变化规律。侯金成的研究结果表明,沥青混凝土面层的静、动态蠕变变形对路表面最大弯沉有很大影响,纤维加入到沥青路面后,能够明显改善路面抵抗变形的能力。结果表明,不同种类的纤维在沥青混合料中对应着不同的最佳掺量。在该用量下,混合料表现出较高的低温弯拉强度和弯曲应变,对应的低温劲度模量也处于适宜状态。

纤维的可承受的应力发生在路面的表面层,进行了马歇尔稳定性试验,测定了样品的使用的聚集体的最佳沥青含量值。结果表明,所确定的最佳的沥青含量(5.5%),三个试样的一系列不同的纤维率(0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.0%、1.5%、2.0%的每一个、2.5%),制备和纤率的最佳值,在稳定性最好值的结果被确定为0.75%。试验分析了沥青混合料对石棉纤维改性沥青的影响,并进行了包括弹性模量、低温度的直接拉伸、车辙性和耐疲劳性等的测试。首先表明,纤维改性混合物的空隙与未改性的沥青和两个弹性体改性混合物相比,同时保持最高的百分比。对专有的混合材料改性粘合剂进行了评价。一个未修改的混合物用作对照样品。测试程序包括马歇尔稳定性、间接拉伸强度(IDT)、湿气损坏易感性、冷冻/解冻的敏感性、弹性模量和反复负载变形。含有聚丙烯纤维的混合物中发现有较高的拉伸强度和抗开裂。没有纤维改性的混合物表明耐湿气诱导,冷冻/解冻损坏。纤维改性混合物在剥离潜在未见改善。IDT结果预测,控制和聚丙烯混合物的热裂解,而聚酯纤维和聚合物的混合物不会有问题。中温度范围的弹性模量试验表明,聚丙烯纤维改性混合物是硬的,而高温弹性模量测试测量所有混合物在控制刚度增加。只有聚丙烯改性样品被发现可以减少车辙潜力的重复荷载变形测试。复合体中均匀分布的纤维混合物是混合料性能的关键。从实验室测试得出的结论,纤维改性混合物略硬并表明提高了疲劳寿命。聚丙烯纤维所遇到的最大的问题是由于纤维的熔点低的热沥青粘合剂的固有的不符合。普通沥青粘结剂和纤维的混合物是间接拉伸强度最高的。但是,变量统计分析证明,蠕变模量和回收效率较好的混合物含有纤维和普通的粘合剂,而不是纤维和聚合物改性剂。研究的结论是SMA与纤维素纤维没有显著提高,是在两个组合的基础上进行的测试。笔者认为,纤维分布可能已经造成了有限的改善。

3 纤维在路面沥青混凝土施用中的优点分析

3.1 纤维对沥青混合料抗疲劳性能的改善

疲劳破坏的过程,首先是在结构的某个部位开始产生微小裂纹,裂纹的起点为疲劳源。对沥青混凝土结构来讲,荷载、温度及内部不均匀结点的存在是裂纹产生的主要因素。

当混合料受荷载作用时,裂纹尖端发生应力集中,裂纹扩展,当裂纹尺寸达到临界值时,出现失稳扩展,产生较大的裂缝直至断裂破坏。由于三维随机各向短纤维阻滞了裂纹的扩展,延长了材料失稳扩展、断裂出现的时间,因而复合的混合料的抗疲劳性能得到明显改善。

另外,纤维的拔出需要额外的能量,建立新表面时应力的重新分布等也需要消耗能量,这就对复合体产生了增韧效应,从而增强了混合料(复合体)的抗疲劳能力。进行了纤维改性的沥青混合料与普通沥青混合料的疲劳试验后,以作对比。结果表明在同样180×1-5应变、10℃、25Hz条件下,掺加纤维的沥青混合料的疲劳寿命几乎是普通沥青混合料的100倍。可见,纤维加入对沥青混合料抗疲劳性能的改善是明显的。

另外,由于纤维有良好的耐磨阻特性,基质纤维可复合成涂覆集料的保护层。较低温度下,纤维增韧的纤维沥青胶浆对集料颗粒粘裹力增大,使整体不易松散。开裂后的路面也会由于纤维的牵连而不致破碎散失,不会出现大的坑洼,这对行车安全舒适、对路面的易于修补都具有实际意义。

3.2 纤维-沥青之间界面结构的作用

纤维一般有相当大的表面积,每克纤维的表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中,其巨大的表面积成为可使沥青浸润的界面,在此界面上纤维可以吸附大量的沥青,形成有一定厚度的、一个新形成的相,称为界面层。

界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质,界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间的应力,是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的关键。纤维与沥青之间的界面层是一个至少为几个分子层厚的区域,其性质取决于纤维的分子排列、化学性质以及沥青的分子结构和化学组成,故不同的纤维对应着不同性质的界面层。

3.3 沥青混合料中纤维阻滞裂纹的作用

纤维对沥青胶结料基体裂纹的阻滞作用,大大提高了沥青混合料裂纹的自愈能力,增强了弹性恢复,减少了路面裂缝的出现,从而推迟了沥青路面的老化与破坏。我们在公路上做了3种不同改性剂的试验路段,几年的寒暑交替和荷载作用后,以细粒式沥青面层裂缝率为100%计:双层SBS改性路面结构裂缝率为50%~100%,而底层为纤维改性、面层为纤维与SBS综合改性的路段;裂缝率仅为5%。

4 结语

综上所述,纤维沥青混凝土与普通沥青混凝土相比,其各方面性能都有较好的改善,在沥青混合料中添加适当的纤维后,能明显提高沥青混合料的路用性能。可以使沥青混凝土路面的使用寿命得到有效延长,纤维增强沥青混凝土将有更广的使用空间。纤维增强沥青混凝土研究已经取得了丰硕的成果,但是就目前研究状况而言,还存在一些问题没有很好地解决,因此,研究人员要充分认识到这些问题,不断努力创新,为纤维增强沥青混凝土的应用和发展起到促进作用。

参考文献

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作者简介:孔国军(1973-),男,江苏丹阳人,南京东部路桥工程有限公司工程师,研究方向:路面工程技术。

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