法国FRCC钢纤维碾压混凝土

摘要：碾压钢纤维混凝土FRCCTM (Fiber reinforced Roller Compacted Concrete) 是碾压混凝土(RCC)的一项创新制作方法，其中掺入高性能的钢纤维，以减少混凝土的裂纹並构成抗弯曲的骨架。该方法能用以制作无接缝连续路面。对采用该方法实施的路面检测结果是：裂纹开口小于 1 mm 和裂纹两边的荷载传递达到100% 。FRCCTM采用低含水率（110kg/m3）和低水泥用量，即280 kg/m3(相当于重量比12%)，这能使钢纤维发挥最佳效果。该混凝土密度高并具有高的碾压能量：它的强度相当于常规的每立方米350公斤水泥用量的浇注式混凝土。FRCCTM用强制式搅拌机拌和、沥青混凝土摊铺机摊铺、钢轮振动压路机和轮胎压路机压实。FRCCTM的厚度一般为8至20cm，常用厚度为10至18cm 。

关键词：路面 水泥混凝土 碾压 纤维 钢

1 FRCC^TM概述

　　经专利保护的FRCC^TM方法(FiberreinforcedRollerCompactedConcrete)采用高强度碾压混凝土和掺入高性能的锚固钢纤维，能达到钢筋混凝土的功能。其结果是：
　　实现无接缝连续路面；
裂纹开口类似于连续钢筋混凝土(CRC)的开口，即小于1mm；
裂纹边缘之间的负载传递达100%，从而消除了板块间的振动声；
与无钢筋混凝土方案比较，可减小路面结构的厚度。

　　根据不同用途和具体要求，FRCC^TM层上面可覆盖以下的结构层：
作为路面：沥青混凝土磨耗层，由薄的、很薄的或透水性沥青碎石层；
作为承受重压的工业地坪或飞机、卡车停留坪：用微型混凝土以组成耐碳氫化合物作表面处理的磨耗层。

1.1 用于FRCC^TM方法的碾压混凝土特性

　　碾压混凝土的配方按照法国国家标准NFP 98128，它所达到的机械强度能使该材料归纳到该标准G5级的最高的技术要求。采用的碎石集料的颗粒度为0~14mm，以限制其离析。水泥的配量一般每立方米混凝土为280kg。混凝土制作时掺入延迟塑化剂。含水率按改良Proctor试验结果而定。
　　采用280kg水泥配方，FRCC^TM混凝土的28天强度为：抗压强度大于35MPa，劈裂抗拉强度大于3.8MPa，亦即其机械性能至少相当于常规的每立方米配330kg至350kg水泥的浇注式混凝土。
　　在裂纹方面，碾压混凝土由于含水率和水泥用量不大，其收缩率很小。再加上钢纤维的存在而使得混凝土内裂纹减少。

1.2 用于FRCC^TM方法的钢纤维

　　FRCC^TM方法采用的钢纤维是从大面积无接缝或极小接缝工业地坪开发中优选出的：这就是BekaertDramix80/60型粘结钢纤维，是带高倾斜率弯钩的冷拉钢丝，能使混凝土具有高的延展性。钢纤维的粘结成排是用一种能溶于水的粘结剂，这能防止使钢纤维形成团状，同时又能在适当时释放钢纤维，亦即在拌和中心内拌和混凝土时达到分散状态。
　　钢纤维的最常用配量为每立方米混凝土30kg；在特殊情况下可用到35~40kg，例如在环形交叉口和环形路段与正常路段的连接处，在此，像平常路段的路面一样，应为无接缝。
　　 80/60钢纤维是直径为0.75mm长为60mm的钢丝（80表示长径比）。应指出每单位重量的相同长度的钢纤维数量与直径的平方成正比。相同重量的钢纤维，直径为0.75mm的钢纤维数量为1mm钢纤维的两倍：因此，在1立方米混凝土内30kg的80/60可组成一个8000米直线长钢纤维的网络。该钢丝的弹性极限为1050N/mm² ,可与直径为1mm弹性极限900N/mm²钢丝相比。这两因素说明80/60钢纤维的性能高于60/100钢纤维。
　　对不同的钢纤维以相同的配量研究结果如图1兰色曲线所示：80/60的延展性有很长一段平台，在3mm以下的裂纹开口状态下，混凝土+钢纤维组合料的抗弯强度相当于裂纹产生前的抗弯强度。该组合料的性能是优越的，对在使用中的路面而言，即使有小于1mm的裂纹，它还有足够的安全储备。

图中注解：Bendingstrength(kN)抗弯强度（kN） Crackwidth(mm) 裂缝宽度（mm）
“Total”anchoragefiber"“全锚固式”钢纤维
图1 采用不同钢纤维的混凝土性能比较-混凝土开裂后钢纤维的抗弯强度

1.3 FRCC^TM的制作和施工

　　FRCC^TM的制作取决于现有设备。在中国，新建的高等级公路水泥混凝土路面施工工地一般规模都比较大，并且维持几个月，这就允许搬迁大容量的混凝土拌和中心。掺入的钢纤维数量对应于搅拌机的容量（例如2.5m³），並以陆续投料进行。钢纤维的掺入或用每包20kg人工进行，或用自动配料器（如图2）进行，该配料器把需用数量（以上例子中为75kg）的钢纤维投到集料输送带上，或直接投入搅拌机内。
　　在欧洲特别是在法国，公路建造企业配有连续拌和中心，最大的达300m³/小时。与间歇式拌和中心比较，连续拌和中心的优点是在相同体积下生产量较大，流动性更好。它的搅拌机是连续喂料，而不是分批投料，它采用一套集料和水泥精密重量配料系统。FRCC^TM也可在100m³/小时称为“超级流动”拌和中心内制作，这类拌和中心只需两辆牵引卡车从一工地拖到另一工地。连续喂料时，钢纤维用一台新型重量配料器掺入。该配料器能保证在生产过程中以±5%精度投配钢纤维。

图2 连续作业拌和厂中添加BekaertDramix80/60钢纤维的配料器