試論路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術

■王 剛 ■湖北交通職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430079

鋼纖維混凝土是一種優(yōu)質新型水泥復合材抖，它可以依據(jù)實際的施工需要來決定材料的配合比，具有價格低、性能好、施工簡便等一系列優(yōu)點，在實際路橋施工中得到了廣泛的應用，其發(fā)揮的作用也非常顯著［1］。如今，傳統(tǒng)混凝土正在慢慢被鋼纖維混凝土所取代，這種混凝土主要由短鋼纖維和傳統(tǒng)混凝土所組成，也就是說傳統(tǒng)混凝土中分布著不規(guī)則短鋼纖維，這樣就形成了一種新型復合材料。鋼纖維在混凝土結構中分布不規(guī)律，這一特點可以防止混凝土結構內(nèi)部的微裂縫的擴展，進而防止了宏觀裂縫的形成［2］。在傳統(tǒng)混凝土中添加鋼纖維可以顯著提高各方面力學性能，如抗沖擊、抗拉、抗彎等，并且鋼纖維混凝土的延性較好，在路橋施工中可以發(fā)揮極其重要的作用。

1 鋼纖維混凝土特性

1.1 抗沖擊、抗彎、抗拉、抗壓性能強

鋼纖維混凝土主要由短鋼纖維和傳統(tǒng)混凝土所組成，鋼纖維在混凝土結構中分布不規(guī)律，而這樣的不規(guī)則分布有助于提升鋼纖維混凝土的抗沖擊、抗彎、抗拉、抗壓性能。對路橋施工過程中鋼纖維混凝土的實際應用進行了實驗研究，研究結果表明:將適量的鋼纖維加入到混凝土中，其抗彎強度提升了50%-150%，單軸抗拉的極限強度提升了40%-50%;如果混凝土中鋼纖維的含量為0.8%-2.0%，則其抗沖擊性能與普通混凝土相比是其50-100 倍極限強度［3］。由于鋼纖維混凝土中鋼纖維的使用量非常小，含量只有0.8%-2.0%，所以鋼纖維本身無法在很大程度上提升混凝土抗壓強度，但是將適量鋼纖維添加到混凝土中之后，鋼纖維混凝土整體抗壓破壞形式發(fā)生了顯著改變，受到破壞后雖然也會碎，但是不會散掉，所以鋼纖維混凝土整體抗壓性能顯著加強。

1.2 抗剪、抗裂性能強

傳統(tǒng)混凝土的極限荷載和開裂荷載差別不大，但是對于鋼纖維混凝土，即便它發(fā)生了開裂，它的載荷還能繼續(xù)增加。在一定的范圍內(nèi)，鋼纖維混凝土的韌性、極限荷載、開裂荷載均隨其體積的增大而增大。對鋼纖維混凝土進行直接剪切試驗以檢驗其剪切性能，實驗研究結果表明，當鋼纖維混凝土的基體發(fā)生了錯動移位以后，承載能力仍然較好，承載強度達到了400-800MPa。

1.3 耐磨、抗凍性能強

鋼纖維的伸縮能力較強，它可以根據(jù)溫度的高低而發(fā)生伸縮。所以，鋼纖維混凝土與傳統(tǒng)混凝土相比，它能夠較好的防止由于溫度變化而產(chǎn)生的應力引起的路橋或者橋面裂縫和擴張現(xiàn)象，這說明鋼纖維混凝土的耐磨、抗凍性能強。

1.4 改善混凝土變形性能

將適量鋼纖維加入到混凝土中，可以顯著提升混凝土長期收縮的變形性能，此外還能在很大程度上提升混凝土抗拉彈性模量。還可以使得混凝土收縮率降低10%-30%。

2 鋼纖維混凝土的材料組成及配合比設計

鋼纖維混凝土的材料主要由鋼纖維、碎石、水泥、砂、水、外加劑等。路面鋼纖維混凝土的要求是既要有較高的強度，還要有較高的抗?jié)B性和耐磨性。因此，水泥的種類通常選用普通硅酸鹽水泥，但是混凝土中的水泥用量要超過400kg/m3。對碎石的標準級配范圍如表1 所示。砂子宜選用河砂，確保其細度模數(shù)在1.3-3.2 范圍內(nèi)。水采用飲用水或者無污染水。

表1 碎石標準級配范圍

在設計鋼纖維混凝土配合比過程中，可以借鑒傳統(tǒng)混凝土配合比的經(jīng)驗，通過不斷反復實驗之后確定合理的配合比。鋼纖維混凝土材料選擇準則為:①基材強度和鋼纖維品的強度相匹配，并且抗拉強度極限不少于500MPa;②鋼纖維在混凝土中的含量為0.5%-2.0%;③鋼纖維長度不應該過長，對鋼纖維長徑比要加強控制，最合適的直徑為0.45-0.70mm;④適量的添加外摻劑或者減水劑，改善鋼纖維混凝土的可施工性的同時還可以減小水泥使用量及成本;⑤確保鋼纖維無雜質、碎屑、銹漬及油污等。

3 路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術

3.1 道路施工中鋼纖維混凝土施工技術

(1)攤鋪、整平。鋼纖維混凝土的攤鋪工藝為:①將鋼纖維均勻、連續(xù)的攤鋪在面板中。②將鋼纖維通過分散機均勻分散后，再加入攪拌機中。③對攪拌時間和攪拌投料順序進行嚴格控制，投料攪拌過程中采取先干后濕的方式，以防止鋼纖維結團。④攤鋪過程中摻和物的塌落度應該保持一樣。⑤為了防止鋼纖維不均勻，對同一道路進行攤鋪作業(yè)時，盡可能連續(xù)澆筑和攤鋪。等攤鋪工作全部完成之后，需要進行初步壓實、整平工作。為了減小對密實度和壓實度的影響，應采用平整機并根據(jù)坡度和路拱進行連續(xù)壓路工作。

(2)振搗。將鋼纖維采取縱向條狀集束排列可以提高混凝土邊緣的密度。對鋼纖維混凝土采取機械振搗，可以顯著增加其密實度和強度，有效保證鋼纖維混凝土橋面路面的抗裂性和強度。在進行機械振搗時，需要按照一定的頻率和順序進行振搗，不要發(fā)生漏振、過振等現(xiàn)象，并且鋼纖維嚴禁出現(xiàn)溝槽、空洞等現(xiàn)象。

(3)整形。纖維分布不規(guī)則、粗骨料稀、含砂率大等都是鋼纖維混凝土的特點，為了防止鋼纖維外露，需要采用機械進行抹平整形。此外，應用壓紋機壓紋技術對其進行處理，可以減少甚至避免拉毛與拆模后發(fā)生鋼纖維外漏、外露現(xiàn)象。

(4)施工注意事項。鋼纖維混凝土施工過程中需要注意的事項有:適當增加水分或加快施工進度，可以使鋼纖維混凝土的凝結、硬化過程延遲。澆筑或者攤鋪時，需要進行科學準確的計算之后才能添加如水、外加劑等摻和物。攤鋪和運輸時間需要控制在合理的范圍之內(nèi)以避免對鋼纖維混凝土強度造成影響。在攤鋪時，需要實時監(jiān)測混凝土溫度。如果溫度太高，則需要采取一定的降溫措施。

3.2 橋梁施工中鋼纖維混凝土施工技術

(1)橋面鋪裝。將鋼纖維混凝土鋪設在橋面上，可以增強橋面舒適性、抗裂性以及耐久性，強化橋梁抗折強度和剛度，降低鋪裝厚度，使得結構輕量化，橋梁受力狀況得到很好的改善。此外，還可以顯著提升橋面抗沖擊力，強化伸縮縫和混凝土結構間的連接強度，避免橋面發(fā)生裂縫、剝落、坑槽等情況，可以延遲橋梁損壞速度。

(2)橋墩結構局部加固。橋梁在長期動載作用條件下，橋面板、橋墩等會發(fā)生表層剝落或者出現(xiàn)裂縫等問題，為了符合整體性和橋梁結構抗震性要求，可以利用轉子型噴射機相發(fā)生裂縫或者表層剝落的位置噴射5cm-20cm 厚的鋼纖維混凝土。橋墩結構局部加固方法為:剪切鋼纖維的摻量為10%，在舊混凝土表面進行舊混凝土表面或者噴砂，以提升新舊混凝土整體牢固性和密實性，適當時候選用速凝劑或硫鋁酸鹽快硬水泥以強化其早期抗裂性能。

(3)橋梁上部承載部位。橋梁上部應力集中的位置可以使用鋼纖維混凝土進行加強，此舉可以很好的改善橋梁結構受力狀態(tài)，在降低結構自重的同時還可以控制結構變形。在橋梁上部結構使用鋼纖維混凝土，可以顯著提升其抗變形性能和結構承載力，并且可以減少下部墩臺數(shù)量以及上部結構材料用量，從而降低施工造價，提升經(jīng)濟效益。

4 結束語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市建設也在不斷發(fā)展，而道橋建設的速度也越來越快，隨著路橋建設施工技術的日新月異，對施工材料要求也越來越嚴苛。當前，路橋施工中已經(jīng)廣泛應用鋼纖維混凝土，它不僅能延長路橋使用壽命，還能提升路橋承載能力，社會效益和經(jīng)濟效益都得到了顯著提高，在某種程度上符合人們對交通基礎設施的需求。

［1］高小軍.試論路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術應用［J］.科技致富向導，2013(12):177-177.

［2］蘇嘉.試論路橋施工中鋼纖維混凝土施工的關鍵技術［J］.黑龍江交通科技，2013(10):88-89.

［3］王曉伏.淺析路橋施工中鋼纖維混凝土施工關鍵技術［J］.科技創(chuàng)新與應用，2013(3):173-173.