摘要：根据某高速公路大桥桥面铺装层的设计要求，对厚100mm的C50防水混凝土进行了微硅粉聚丙烯纤维混凝土的配合比设计、性能试验和桥面铺装施工措施研究。结果显示。采用聚丙烯纤维和微硅粉补偿收缩的混凝土具有优良的抗裂、抗渗、耐磨、抗冲击、抗疲劳等性能。
普通混凝土桥面铺装层由于设计厚度较薄(80~150mm)，脆性大。在行车过程中．在弯拉荷载、冲击疲劳荷载以及温度和湿度变形等因素的作用下，易导致普通混凝土桥面铺装层开裂、破坏、防水失效等。聚丙烯纤维可以增强混凝土的抗疲劳、抗冲击、耐磨损和抗裂、阻裂能力。以及提高韧性和抗渗性，可以有效阻止混凝土内部和表面裂缝的扩展或延缓裂缝的出现，它是用于桥面铺装的一种比较理想的材料。因此，本次桥面铺装混凝土材料设计采用聚丙烯纤维混凝土。同时加入微硅粉，以补偿收缩，延长桥面接缝间距．进一步提高混凝土的抗裂、防渗能力。
1实验
1．1原材料
主要原材料有：①水泥采用秦皇岛浅野水泥厂生产的42.5号普通硅酸盐水泥，强度为：3d抗折5.9MPa，抗压28.8MPa；28d抗折8.8MPa,抗压54.8MPa。②外加剂采用沈阳富浪FL高效减水剂(粉剂)。③粗集料为长宝石灰岩碎石，5~20mm连续级配。④细集料为小顾洞河中粗河砂，细度模数2.88。⑤膨胀剂采用宁夏农区天先特种材料研究所生产的微硅粉。⑥纤维采用宏瑞莱(北京)科技有限公司生产的聚丙烯网状纤维，其主要物理力学性能参数有：密度0.91g/cm3，熔点165℃，燃点590℃，吸水性无，毒性无航拉强度560～770MPa．拉伸极限15%，弹性模量3500MPa，纤维长度19mm。
1．2实验用混凝土配合比
混凝土设计要求：混凝土拌合物坍落度50mm左右，粘聚性和保水性满足施工要求；混凝土强度等级C50。配制强度64.1MPa,抗渗等级W22以上。根据设计要求，经大量试验进定了表1所列2个配合比进行进一步的对比实验。
1．3实验方法
混凝土抗压强度试验采用尺寸为150mmx150mmx150mm的立方体混凝土试件．按照JTJ053～94公路工程水泥混凝土试验规程进行。
混凝土抗渗强度试验采用顶面直径为175mm，底面直径为185mm，高度为150mm的圆台体混凝土试件，按照文献【1】进行试验。混凝土耐磨强度试验采用尺寸为150mmx150mmx150mm的混凝土试件，按照文献【1】进行。混凝土抗冲击强度试验采用直径为150mm。厚为64ram的圆饼状混凝土试件，按照ACl544委员会推荐的“落重法’进行[2]。混凝土抗折强度试验采用尺寸为150mmx150mm×550mm的小梁混凝土试件，按文献【1】在意大利Controis公司生产的50一C0066/S01型万能压力试验机上进行。
2实验结果与分析
混凝土各项性能试验结果见表2。从混凝土拌合物坍落度来看，2号配合比与1号配合比相比。在每立方米混凝土掺入20kg微硅粉和0.9kg掺量的聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维的“承托”作用和微硅粉快速水化反应形成钙矾石的原因，混凝土拌合物坍落度降低很大(100mm左右)。从混凝土强度和抗渗结
果来看，两种配合比均达到C50配制强度和W22抗渗等级的设计要求。在抗折强度、冲击韧性和耐磨强度等其他力学性能方面，2号配合比更佳。
在混凝土中掺入膨胀剂和聚丙烯纤维的主要作用是：适量微硅粉，可以补偿混凝土的收缩，提高混凝土的密实性，由此起到防裂和提高混凝土抗渗性的作用。掺加聚丙烯纤维，可以提高混凝土的抗塑性收缩和干燥收缩开裂能力，同时提高混凝土的抗冲击韧性、抗渗性、抗冻性和耐磨性，这对桥面铺装层的经久耐用非常有益。当然,微硅粉与聚丙烯纤维在混凝土中的阻裂机理是完全不同的：微硅粉主要是通过化学反应生成膨胀性的AFt晶体，以膨胀受约束而产生的压应力抵消了部分因干缩而产生的拉应力；而聚丙烯纤维则是通过大量分散于混凝土基体中的微细纤维，使混凝土收缩时产生的拉应力被分散，抑制了裂缝的扩展回。
3.施工
某大桥桥面铺装混凝土全部采用了2号配合比进行施工。桥面铺装施工工序为：桥面凿毛并清洗干净---->钢筋网安装、支承---->桥面湿润、安装标高控制轨道---->微硅粉聚丙烯纤维混凝土浇筑---->进口振动梁振捣，木抹子饰面---->覆盖养护---->凿毛。混凝土浇筑施工全幅进行连续作业．伸缩缝与伸缩缝间为一个作业段。
施工中主要采用了以下措施来保证桥面铺装层的质量：①凿毛、润湿。进行桥面铺装前，桥面充分凿毛并清洗干净，否则易引起桥面铺装层空鼓。混凝土浇筑前，桥面再用水充分润湿，但不能有积水。②安装钢筋网，用钢筋头支承起网片间距1mx1m，使之上保护层为2.5cm。焊接标高控制轨道，用进口振捣梁辅助振动器，加以密实混凝土。③延长混凝土搅拌时问。由于掺入了聚丙烯纤维、膨胀剂减水剂等组分。为保证它们在混凝土中的均匀分散。搅拌时间应比普通混凝土适当延长30~60s。④夜间无风天气施工。桥面铺装施工在5~6月，桥面施工现场气温达27～36摄氏度，为避免混凝土开裂，以夜间浇筑混凝土为主。⑤加强整平饰面。聚丙烯纤维的加入，使得抹面比普通混凝土困难些，因此，要适当增加抹面、抹平人员表面二次收浆，木抹子抹平。⑥
加强混凝土养护。辽西风大。为避免塑性收缩开裂，抹面后应及时采用塑料薄膜进行覆盖以防水分蒸发。补偿收缩混凝土要充分发挥微硅粉的补偿收缩用，必须使微硅粉充分参与水化反应，因此待混凝土终凝时立即用麻袋替换薄膜进行覆盖潮湿养护，潮湿环境下的养护时间为10~14d。⑦待强度达到100%以上，用凿毛锤凿毛桥面，以利于路面面层结合。施工时。混凝土坍落度在60～70mm范围内，现场留样混凝土试件28d抗压强度检测结果为59.3~64.1MPa，均大于配制强度59MPa。抗渗等级大于W22，这些结果完全满足设计要求。
4.结语
根据室内试验和施工实践可以得出以下结论：①聚丙烯纤维和微硅粉掺入混凝土，坍落度明显降低了100mm。为保证混凝土的工作和强度．微膨胀聚丙烯纤维混凝土宣适量增加减水剂的掺量。②聚丙烯纤维和膨胀剂掺入混凝土后。其密度也下降了30～50kg/m3。减轻了桥面铺装层的重量。③为保证聚丙烯纤维等在混凝土中的均匀分散，应适当延长混凝土搅拌时间30~60s。④聚丙烯纤维掺量较低(0.9kg/m3)，混凝土成本增加不大，但它具有很好的阻裂、抗渗、耐磨、抗冲击和增韧作用，是一种理想的桥面铺装材料[3]，可以大力推广应用。⑤为保证微膨胀聚丙烯纤维混凝土桥面铺装层的质量，应严格施工措施，不能因为掺入了聚丙烯纤维而放松对施工质量的控制。
