佳密克丝钢纤维在公路桥梁领域的应用

1、 钢纤维钢纤维混凝土混凝土在公路工程中的在公路工程中的应应用用SFRC used in HighwaySFRC used in Highway Bekaert at a glance 贝卡尔特集团简介-Founded in 1880 by Mr. Leo Leander Bekaert1880年贝卡尔特公司创立于比利时，创始人Leo Leander Bekaert 先生-Customers in 120 countries and in the most diverse industry sectors业务遍及全球120个国家，产品涉及多个市场领域-Global manufacturing p

2、latform with 27 000 employees world wide生产基地分布全球, 共有员工27000人-Combined sales of 4.1 billion euro, listed at Euronext Brussels BEL20 汇总销售额41亿欧元，于布鲁塞尔泛欧交易所(Euronext Brussels)上市（比利时20种股票指数BEL20 ） Bekaert Strategy：Sustainable Profitable Growth贝卡尔特战略：有效益的可持续增长贝卡尔特战略：有效益的可持续增长Worldwide Market and Technolog

3、ical leadership in steel wire transformation and coatings在在钢丝变形和镀膜领域居全球技术和钢丝变形和镀膜领域居全球技术和市场市场领先领先地位。地位。1Every year, 500 million bottles of champagnes are opened via the muselet made of Bekaert wires.Bekaerts customers annually use 3.5 million kilometers of bookbinding wire.One out of four tires arou

4、nd the world is reinforced with Bekaert tire cord.Every year, 5 million m concrete is being reinforced with Dramix steel fibers invented by Bekaert.全球每年有全球每年有5亿瓶香槟酒使用贝卡亿瓶香槟酒使用贝卡尔特香槟瓶塞用钢丝。尔特香槟瓶塞用钢丝。每年全球使用贝卡尔特每年全球使用贝卡尔特装订线装订线数量数量巨大，折合长度三百五十万公里。巨大，折合长度三百五十万公里。全球每四条轮胎中就有一个使全球每四条轮胎中就有一个使用贝卡尔特钢帘线加固。用贝卡尔特钢

5、帘线加固。每年，有每年，有500万立方米混凝万立方米混凝土使用贝卡尔特土使用贝卡尔特佳密克丝佳密克丝 钢纤维钢纤维加固。加固。2Bekaert - market leader in various products 贝卡尔特贝卡尔特领先多项领域市场领先多项领域市场n 中国贝卡尔特钢帘线有限公司n 江阴贝卡尔特合金材料有限公司n 贝卡尔特(江阴)超硬复合新材料有限公司n 江阴贝卡尔特钢丝制品有限公司n 贝卡尔特(中国)技术研发有限公司 -贝卡尔特亚洲研发中心 -贝卡尔特中国技术工程中心n 贝卡尔特（山东）钢帘线有限公司 n 贝卡尔特沈阳精密钢制品有限公司 (2)威海威海江阴江阴苏州苏州无锡无锡n

6、 贝卡尔特管理（上海）有限公司（跨国公司亚洲总部） n 上海贝卡尔特-二钢有限公司n 贝卡尔特应用材料（上海）有限公司 上海上海n 无锡贝卡尔特纺织机械器材有限公司n 贝卡尔特新材料（苏州）有限公司沈阳沈阳重庆重庆惠州惠州 贝卡尔特（惠州）钢帘线 有限公司 China foot print : 20 sites - 10 locations 20个运营场所个运营场所 - 分布分布10个个城市城市n 鞍钢贝卡尔特轮胎帘线（重庆）有限公司贝卡尔特(新余)金属制品有限公司 (2)贝卡尔特(新余)新材料有限公司新余新余青岛青岛n 贝卡尔特（青岛）钢丝产品有限公司 34桥梁桥梁 Bridge 路面路面R

7、oad 隧道支护隧道支护Tunnel公路主要应用领域公路主要应用领域 ApplicationsJTG D40-2011公路水泥混凝土路面设计规范Design code of cement concrete road pavements51999年3月底,我国交通部公路司在京主持召开了“桥面铺装结构专题研讨会”,会议指出桥面铺装原则上宜设置防水层,并建议对防水层材料、技术指标等进行深入研究，建议交通量大的桥面铺装层采用钢纤维混凝土。混凝土梁桥面铺装 Bridge pavement6钢-混组合梁桥面铺装 Steel-Concrete combined Beam Bridge pavement7桥梁

8、湿接缝 Bridge wet joint8现浇箱梁顶板 Top layer of cast in situ box grider9由广东省交通勘察设计院设计，是佛山市“四纵九横”中九横主干线的一部分，高赞大桥长1730m，引道长1570m,主桥采用双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，引桥上部采用预应力混凝土先简支后连续小箱梁，下部采用独墩配大挑臂式盖梁。桥梁整体造型轻盈，线条挺拔简洁。 为减少主桥箱梁结构表面微裂缝，减少主桥结构温度内力的影响，主桥箱梁顶板混凝土采用钢纤维混凝土。广东顺德高赞大桥广东顺德高赞大桥全钢管混凝土桁架梁桥 truss beam bridge made by steel pi

9、pe concrete 10四川雅西四川雅西高速干海子高速干海子特大桥特大桥大桥全长1811米，下部结构采用钢管混凝土格构桥墩，上部为钢管混凝土桁架梁，全桥共分3联，主要跨径为44.5米和62.5米，最大坡度4，最高桥墩107米，最小曲线半径为356米，桥面板为20cm厚钢纤维预应力混凝土。大桥科技含量高、施工工艺先进、桥型结构新颖，作为交通部科技示范项目具有四大亮点：1.该桥为世界上最长的全钢管混凝土桁架梁桥2.该桥为世界上最高的钢管混凝土格构桥墩，组合桥墩，混合桥墩。3.该桥为世界上同类结构中单联最长的连续结构，第二联长1044.7米。4.该桥的所有混凝土全部采用钢纤维混凝土，包括钢管内混

10、凝土和桥面混凝土。斜拉桥上塔柱 Up tower of cable stayed bridge11苏通大桥技术特点：1.主跨跨径达到1088米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥。2.主桥两个主墩基础分别采用131根直径2.5米至2.85米，长约120米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础。3.主桥最长的斜拉索长达577米，也是世界最长的斜拉索。4.主塔高度达到300.4米，为世界第二高的桥塔，其中上塔柱高91.4 m，全部采用C50钢纤维混凝土浇注，大幅度提高了索塔锚固区混凝土结构的抗裂性能和力学行为.江苏苏通长江大桥江苏苏通长江大桥桥面铺装维修 Bridge pavement repair12广深

11、高速东莞北大桥大修广深高速东莞北大桥大修工程概况： 广深高速1994年建成后，车流量逐年剧增，至2007年，东莞北大桥T梁桥面板病害非常突出，非大修不可。大修设计由交通部公科所固桥公司负责。桥面大修长度15.8公里，包括新塘立交，连接麻涌、望牛墩、道滘和东莞等五座互通。方案是将原铺装层全部去除，加铺钢纤维钢筋混凝土，厚度9cm，上面层采用5cm厚沥青混凝土。桥面工程实例（部分）13施工时间施工时间项目项目施工时间施工时间项目项目2001山西太长高速公路2010山西忻阜高速公路2001广州解放大桥2010山西太佳高速公路2002福建京福高速公路2010山西高陵高速公路2003山西候运高速公路20

12、11太原武宿机场高架路2003山西祁临高速公路2011山西平榆高速公路2004福建三福高速公路2011山西和榆高速公路2005宜水高速金沙江特大桥2011山西忻保高速公路2006广东梅河高速公路2012山西岢临高速公路2007四川西攀高速公路2012山西霍永高速公路2009广州南二环高速2013内蒙古准兴高速桥面JTG D40-2011 公路水泥混凝土路面设计规范Design code of cement concrete road pavements14JTG D70-2004 公路隧道设计规范Design code of road tunnel151617JTG D70-2004 公路隧道

13、设计规范Design code of road tunnel混凝土隧道路面 Tunnel road pavement18太古高速公路西山隧道太古高速公路西山隧道 Xishan tunnel工程概况：project summary 山西太古高速公路西山隧道全长13.6公里，目前是中国第二长公路隧道。隧道全部采用钢纤维混凝土面层。Shanxi taigu highway xishan tunnel is 13.6km long, it is second longest road tunnel in China, all use SFRC road pavement.重交通方向： 26cm钢纤维砼

14、（20kg/m3) heavy loading direction: 26cm thick特重交通方向：28cm钢纤维砼（25kg/m3) extremely heavy loading direction: 28cm thick混凝土隧道路面 Tunnel pavement19广东京珠北高速公路隧道广东京珠北高速公路隧道 Guangdong tunnel工程概况： 广东京珠北高速公路小塘至甘塘段是国家重点工程，世行贷款项目，也是广东第一条重山区高速公路。区域内有六座隧道共12.98公里长，全部采用滑模摊铺机铺装钢纤维混凝土隧道路面。隧道路面板厚度为26cm，钢纤维掺量45kg/m3。隧道复合

15、路面 Combined road pavement20深圳东部沿海深圳东部沿海高速公路高速公路 Shenzhen tunnel项目概况：项目全长11.38公里，其主要工程有桥3座，主线桥梁总长8.8公里，匝道桥梁总长5.1公里，隧道6座，单线总长约12公里，占线路总长的56.1%；全线桥梁和隧道的比例超过九成，居全国第一。 Six tunnels, total length is 12km.隧道结构：24cm钢纤维砼路面板+9cm沥青砼面层，钢纤维掺量35kg/m3Tunnel structure: 24cm SFRC road slab+ 9cm asphalt layer, dosage

16、is 35kg/m3.混凝土路面 Concrete road pavement21准兴高速项目是中国第一条重载高速公路，也是世界上最长的重载高速公路。本项目西起内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗大路乡，终点止于乌兰察布市兴和县团结村。项目全长265公里，总投资估算150亿元。项目设计年货物运输能力为1.5亿吨。准兴高速公路是为了适应煤炭运输重载需要，全线按照双向五车道的重载高速公路标准设计，车道采用混凝土高级路面，路基宽度27.75米,是我国现有高速公路中交通荷载等级最高、面板设计厚度最厚，里程最长、混凝土用量最大的高速公路建设项目。China first heavy loading highway p

17、roject, 265km long.内蒙古准兴高速内蒙古准兴高速 Inner Mongolia highway混凝土路面 Road pavement22内蒙古准兴高速内蒙古准兴高速 Inner Mongolia Highway左幅路面（轻载）设计：水泥混凝土面层厚度为28cm，宽度为11.75米（两车道）Light direction: thickness is 28cm, wide is 11.75m右幅路面（重载）设计：水泥混凝土面层厚度为32cm，宽度为13.50米（三车道）Right direction: thickness is 32cm, wide is 13.50m坡度超过3%

18、时，混凝土中掺入钢纤维25kg/m3When slope ratio is larger than 3%, adding 25kg/m3 steel fiber to concrete.混凝土路面 Concrete Road23云南曲胜云南曲胜高速高速 Yunnan Highway 曲胜高速公路全长74824公里，沿途村落密布，水系交错，大中小桥共97座。由曲胜至天生桥段建成了云南第一条六车道水泥混凝土路面高速公路，其中17.4公里的钢纤维水泥混凝土路面是当时全国同类路面里程最长的路段.(2001)17.4km long SFRC road, longest SFRC road in Chin

19、a at that time.(2001)混凝土路面 Road pavement24收费站广场 Highway toll station25短路基 short sub-base26陕西柞小陕西柞小高速高速工程概况： 该项目是陕西柞水到安康高速的一部分， 起始于柞水县城北九里湾，止于安康市旬阳县小河口，其中隧道、桥梁多，设计考虑到隧、隧之间，隧、桥之间，桥、桥之间短路基的冲击力较大，最容易造成病害，故在此关键部位的基层采用钢纤维混凝土以提高抗冲击等级，延长使用寿命。 设计厚度20cm，混凝土强度等级为C30, 钢纤维掺量 35kg/m3 。 隧道支护 Tunnel Support272828Me

20、sh installation is:钢筋网施工存在的问题Difficult施工困难time consuming耗时久hazardous under loose rock松散的岩石下施工有危险costly费用高Mesh Reinforced Shotcrete钢筋网喷射混凝土2929Mesh Reinforced Shotcrete钢筋网喷射混凝土Lining quality can be poor:支护质量差:Shotcrete builds up on the face of the mesh喷射混凝土喷于钢筋表面Low quality shadow areas form behind t

21、he wire钢筋网片后所形成的低品质的阴影区Not a uniform bond between shotcrete and rock 在喷射混凝土和岩石间没有均匀的粘结Irregular mesh positions do not give an efficient reinforcement不规则的钢筋网并不能很有效地起到加固作用。3030Steel Fiber Reinforced Shotcrete钢纤维喷射混凝土Advantages of a SFRS layer:SFRS层的优势：Homogeneous reinforcement均匀加固Can be applied very q

22、uickly迅速施工A uniform thickness results in a significant reduction of shotcrete consumption均匀厚度减少了喷射混凝土的消耗Strong bond to the surface which is required to make the underground self supporting 与表面很好的结合力，以确保围岩支护3131Mesh Reinforced ShotcreteShotcrete consumption is high due to:喷射混凝土消耗高的原因irregular rock su

23、rface不规则的岩石表面filling up voids需要填充空隙high rebound on the mesh wires钢筋网片上的回弹SFRC =Concrete consumption saving 节省混凝土用量 32钢纤维混凝土节省工时（和榆高速云山隧道）time saving( Yunshan tunnel)Case 1 Wire mesh 12 cm单层挂网喷射12cmDrilling and blasting 钻爆开挖 = 3 HMucking 出渣 = 2 H6 cm spray concrete喷射6cm混凝土 = 1 HMesh 架设钢筋网片 = 2 HBolts

24、 锚杆 = 2 H6 cm spray concrete 喷射6cm混凝 = 1 HTotal 总计总计 = 11 HCase 2 9cm Dramix喷射佳密克丝钢纤维9cmDrilling and blasting 钻爆开挖= 3 HMucking 出渣 =2HBolts 锚杆 = 2 H9cm cm spray concrete = 1 H 9cm喷射混凝土 Total 总计 = 8 H40 % time saving 节约40%时间 33混凝土节约（和榆高速云山隧道）concrete saving( Yunshan tunnel)Theory = 25 % saving ( 9cm i

25、nstead of 12 cm ) 理论计算减少25%喷射混凝土用量Due to 实际由于irregular surface 不规则的掌子面filling up voids 填充空隙high rebound on the mesh wires 钢筋网片上的回弹 In Practice saves more than 30% concrete consumption 实际钢纤维喷射混凝土能够节约30%以上的混凝土用量34混凝土性能改善（和榆高速云山隧道）better performance( Yunshan tunnel)Performance criteria / safety 性能的安全性

26、Base on the plate test according to EN standard/ Chinese Guideline 根据欧洲规范以及中国规范提出的大板试验对比 Mesh (6*250*250) = 500 joules max (6*250*250) 挂网喷射混凝土的最大能量吸收值为500焦耳 25 kg/m3 RC65/35 BN semi -dry method 600 joules 25kg/M3的佳密克丝钢纤维喷射混凝土-干喷的能量吸收值大于600焦耳 Safety improvement 20 % 安全系数上增加安全系数上增加20%35造价对比（和榆高速云山山隧道）

27、cost compare( Yunshan tunnel)Comparison only on materials仅仅 从材料上对比从材料上对比 SFRC solution : 5% Cheaper 钢纤维喷射混凝土方案降低5%的造价 NB : not included 还没有包括- labor cost 人工费的节省 - time saving 时间的节省36降低CO2排放以及能量消耗low carbon emission37Green solution :Reduce energy consumption with Dramix reinforced concrete.使用佳密克丝钢纤维喷

28、射混凝土与传统挂网喷射相比减少能耗15%38CECS 38:2004 纤维混凝土结构技术规程Fiber concrete structure & technology guideline39单层衬砌与复合式衬砌经济比较（昆石高速小团山隧道）Cost compare between single shell lining and combined lining40单层衬砌与复合式衬砌经济比较（昆石高速小团山隧道）Cost compare between single shell lining and combined lining国内公路隧道部分案例 local references o

29、n road tunnel support公 路 隧 道工 程 名 称钢纤维用途钢纤维型号进展施工工艺京福三明高速连接线初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼大理-保山高速路初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼元江-墨黑高速路初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼昆明-石林高速路初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼绵阳-广元高速路修补RC-65/35-BN完建喷射砼上虞-三门高速路修补RC-65/60-BN完建模筑砼秦岭终南山隧道初期支护ZP305完建喷射砼杭州解放路隧道初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼永久衬砌RC-65/60-BN完建模筑砼湖南绍怀公路隧道永久衬砌RC-6

30、5/35-BN完建喷射砼 杭州解放路隧道初期支护RC-65/35-BN完建喷射砼永久衬砌RC-65/60-BN完建模筑砼41CECS 38:2004 纤维混凝土结构技术规程Fiber concrete structure & technology guideline42钢纤维分类 steel fiber types4344钢纤维达到相同增强效果时的掺量对比Different dosage while SF reaches some performance45纤维类型Fiber typeCF20-CF45纤维掺量dosage纤维长径比L/D RatioCF50-CF80纤维掺量dosag

31、e钢丝切断型steel wire20.3580.0022.00钢丝切断型steel wire25.4464.0027.50钢锭铣削型Mill cut50.0040.0050.00剪切型(平直)Slip sheet(straight)54.1250.0058.67剪切型(异性)Slip sheet(hooked)46.5850.0047.31钢纤维混凝土工作性能 SFRC workability461. 根据试验以及相关技术文献，单根纤维长径比大于55时有起团的风险，所以普通钢纤维的长径比一般为40-50。According to test & references, if L/D ra

32、tio higher than 55, fiber may have balling risk, normally, loose fiber L/D ratio is about 40-45.2. 贝卡尔特佳密克丝钢纤维由于特殊粘结成排的工艺, 其长径比大于60甚至有时大于100。Because of special glued technology, L/D ratio of Damix can reach 60 or even 100.3.佳密克丝钢纤维能在保证混凝土工作性能的同时，其有效长径比大大超过其他类型钢纤维产品，所以其增强效果也大大超过其他钢纤维。When workability guaranteed, L/D ratio of Dramix can significantly higher than loose fiber, so its reinforced