路橋施工中鋼纖維砼技術(shù)應(yīng)用研究

文/萬麗群 中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

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路橋施工中鋼纖維砼技術(shù)應(yīng)用研究

文/萬麗群 中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

鋼纖維混凝土是路橋工程施工中廣泛使用的一種復(fù)合材料，它能夠顯著提高混凝土強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土的變形能力，從而提高施工質(zhì)量。本文詳細(xì)介紹了這種混凝土的特性，并就其在路橋工程中的應(yīng)用和注意事項(xiàng)作了一定了分析。

路橋工程；鋼纖維混凝土；強(qiáng)度；變形性能

我國政府在不斷推進(jìn)城市化進(jìn)程的同時(shí)，也在不斷改善城市交通問題，推動(dòng)著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是路橋工程的修建對(duì)改善城市交通，方便人們出行方面有著重要的作用和意義［1］。路橋施工中最重要的材料就是混凝土，但是由于傳統(tǒng)的混凝土具有許多的缺點(diǎn)，例如水化熱較大、存在著干縮特性等，因此如果將傳統(tǒng)的混凝土用在橋梁施工中，就很容易出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重危害橋梁安全。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于路橋的質(zhì)量要求也越來越高，因此有效解決傳統(tǒng)混凝土所帶來的質(zhì)量問題成為了人們關(guān)注和研究的重點(diǎn)。

1、鋼纖維砼特性研究

所謂鋼纖維混凝土就是把少量亂向分布的鋼纖維加入到普通的混凝土當(dāng)中混合形成的一種新的多相復(fù)合材料［2］。鋼纖維在混凝土中是亂向分布的，沒有固定的規(guī)律，傳統(tǒng)混凝土中的裂縫發(fā)展也是沒有規(guī)則的。因此，鋼纖維加入后在防止裂縫的發(fā)展的同時(shí)還可以防止宏觀裂縫的產(chǎn)生。試驗(yàn)表明，鋼纖維的加入能明顯提高混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊性能，使混凝土具有更好的延性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1抗拉彎壓以及抗沖擊性能增強(qiáng)

鋼纖維砼主要由傳統(tǒng)混凝土和鋼纖維構(gòu)成，而且鋼纖維的分布沒有任何規(guī)律，這樣的組合使得混凝土的各種性能得到明顯的提升。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明，如果在傳統(tǒng)混凝土中加入1%～2%的鋼纖維，混凝土的單軸極限抗拉強(qiáng)度和極限抗彎強(qiáng)度將會(huì)大大增強(qiáng)，抗彎性能提升30%～80%左右，而抗拉性能提升25%～50%；當(dāng)鋼纖維的含量為0.8～2.0%時(shí)，相關(guān)研究表明，其抗沖擊性能得到明顯提高，是普通混凝土的50～100倍。從上述試樣可以發(fā)現(xiàn)，鋼纖維的摻入量很少，但是摻入后混凝土的性能卻能夠得到巨大的增強(qiáng)。因?yàn)榛炷磷陨淼奶匦约雌淇梢猿惺茌^大壓強(qiáng)度，所以鋼纖維的加入并未能明顯提高其抗壓性能。只是破壞時(shí)混凝土碎而不散。

1.2抗剪性和韌性能增強(qiáng)

對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土，開裂時(shí)的荷載和它的極限荷載相差不大，而鋼纖維的加入，能明顯增強(qiáng)混凝土的韌性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析可知，當(dāng)摻入的鋼纖維在0.8%～2.0%時(shí)，混凝土的抗壓韌性能和抗彎曲沖擊韌性能都能提高，前者可提高2～7倍，后者可提高2～4倍。即使混凝土已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，荷載還能繼續(xù)增長(zhǎng)，因此其極限荷載能夠得到增強(qiáng)，并且混凝土體積越大其極限荷載也越大。

1.3抗變形性能增強(qiáng)

混凝土收縮和膨脹是裂縫產(chǎn)生的原因，鋼纖維的加入可以有效減弱這一現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，鋼纖維使得混凝土的抗拉彈模增大，提高0～20%左右，而抗壓彈模增加不明顯。

1.4抗凍、耐磨性

普通混凝土抗凍性能較差，當(dāng)溫度降低到一定程度后，混凝土開始出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，強(qiáng)度有所降低。根據(jù)試驗(yàn)對(duì)比可知，鋼纖維加入可以改善混凝土的抗凍性能的同時(shí)還能提高其耐磨性能。鋼纖維伸縮能力與外界溫度有關(guān)，與混凝土剛好能協(xié)同作用。因此，可以使得混凝土不會(huì)因溫度應(yīng)力而出現(xiàn)開裂，從而使得裂縫發(fā)展和擴(kuò)張現(xiàn)象減少。

2、在路橋工程中鋼纖維混凝土的應(yīng)用分析

2.1道路工程

鋼纖維混凝土在道路工程中，主要應(yīng)用于路面工程。由于鋼纖維混凝土自身具有的良好性能，在鋪路中不經(jīng)能夠使得路面的鋪設(shè)厚度較傳統(tǒng)減少，還能使得路面的強(qiáng)度提高，從而減少路面的開裂。道路交通工程對(duì)路面的要求較高，路面應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性能，較高的強(qiáng)度，以及較長(zhǎng)的使用壽命。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1.1新修建的路面工程

鋼纖維混凝土主要用于對(duì)于新修建的道路的路面鋪設(shè)，鋼纖維混凝可以減少傳統(tǒng)的混凝土鋪設(shè)時(shí)鋪設(shè)厚度較大的問題。為了防止路面的開裂，在施工時(shí)應(yīng)隔一定的距離設(shè)置橫縫和縱縫，設(shè)置目的就是為了防止混凝土凝固后因?yàn)闇囟仍驅(qū)е碌拈_裂，使得混凝土能夠自由伸縮。鋼纖維混凝土強(qiáng)度較大，能夠使得混凝土的裂縫發(fā)展現(xiàn)象減少，從而使得路面的使用壽命得到延長(zhǎng)。

2.1.2已建好的路面罩面修補(bǔ)

采用結(jié)合式罩面面層與舊混凝土路面相互結(jié)合、黏合在一起，增加罩面的橫截面積，罩面的強(qiáng)度就會(huì)提升［3］。這種方法可以使得路面的負(fù)載能力得到提升，從而使路面更好地被使用。除了上面所述的施工技術(shù)外，還可以采用另外一種技術(shù)—分離式罩面面層。這種罩面中間設(shè)置了分隔層，這樣在路面工程竣工后，每一層的面層均能獨(dú)立發(fā)揮作用。當(dāng)路面承受荷載時(shí)，面層各層受力均勻，避免了局部受力不均導(dǎo)致的路面損壞，減少了路面大面積翻修的工作量。

2.2橋梁工程

鋼纖維混凝土在橋梁工程中的使用，主要目的是為了提高橋梁的負(fù)載能力，具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1橋面鋪裝

在橋面鋪裝中，最重要的就是橋面的承載力控制。橋面工程中，對(duì)于橋面的施工質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制，橋梁工程因其自身的許多特點(diǎn)，對(duì)橋面的要求較高。首先橋面應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，其次要求橋面的厚度較小，這樣能夠減輕橋梁的自重，最后對(duì)于橋面的耐磨性也具有較高要求。這一系列條件使得傳統(tǒng)混凝土的應(yīng)用受到限制，而鋼纖維混凝土恰好能夠得到很好的應(yīng)用。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，明顯提高了橋面的強(qiáng)度和耐久性，并且由于鋼纖維較高的強(qiáng)度，使得橋面的鋪裝厚度減少，橋面自重減輕，改善了橋梁內(nèi)部的受力狀態(tài)。并且鋼纖維加入后，橋面的抗沖擊性增強(qiáng)，橋面裂縫、坑槽、剝落等現(xiàn)象也得到了很好的改善，橋面的使用壽命得到提高。

2.2.2橋墩施工

鋼纖維混凝土在橋墩中的應(yīng)用與橋面效果一樣，能夠明顯改善橋墩內(nèi)部受力狀況，對(duì)橋墩起到加固作用，提高橋墩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。轉(zhuǎn)子型噴射機(jī)噴射5～20cm鋼纖維混凝土應(yīng)用于橋墩施工時(shí)，不經(jīng)可以提高橋梁的抗震性還能提高橋梁的整體性。在橋墩局部加固時(shí)，應(yīng)采用10%左右的剪切鋼纖維。同時(shí)采用噴砂或鑿毛可以使新舊結(jié)構(gòu)面的連接強(qiáng)度得到提高。另外選用硫鋁酸鹽快硬水泥并采用TS型速凝劑可以提高早期抗裂性能。鋼纖維混凝土施工技術(shù)在橋梁工程中具有重要的作用。因此，在施工時(shí)，為了確保施工的質(zhì)量，不僅需要嚴(yán)格控制材料配合比而且應(yīng)該提高施工人員的技術(shù)水平。

3、鋼纖維砼使用時(shí)的注意事項(xiàng)

3.1按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范施工

與傳統(tǒng)的混凝土相比，鋼纖維混凝土施工技術(shù)有很好的優(yōu)勢(shì)，鋼纖維的摻入，使得混凝土總的用量減少，而鋼纖維的用量只占了混凝土總量的很少一部分，因此節(jié)約了工程造價(jià)和成本。并且因?yàn)殇摾w維具有各種良好的性能，如較強(qiáng)的抗拉、抗剪、抗沖擊性能，使得路面的施工質(zhì)量得到了很好的保障，同時(shí)橋梁的承載能力也得到了大大的加強(qiáng)。為了使鋼纖維充分發(fā)揮其重要作用，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范進(jìn)行施工，合理設(shè)計(jì)混凝土中各材料的配合比，控制每一道工序的施工質(zhì)量。

3.2嚴(yán)格重視施工細(xì)節(jié)

項(xiàng)目工程施工是一項(xiàng)巨大的而且復(fù)雜的建筑活動(dòng)，工程建設(shè)的質(zhì)量受到了各方面因素的影響，因此對(duì)于工程活動(dòng)中的許多細(xì)節(jié)應(yīng)該予以足夠的重視，細(xì)節(jié)決定了工程的施工質(zhì)量。如混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)問題，養(yǎng)護(hù)工作決定了最終的質(zhì)量。一般混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在7個(gè)工作日以內(nèi)，而且在養(yǎng)護(hù)期間工作人員要隨時(shí)觀察混凝土的變化情況，定期澆水，確?；炷敛粫?huì)出現(xiàn)干裂現(xiàn)象［4］。另外，混凝土攪拌時(shí)也應(yīng)該注意，鋼纖維應(yīng)先通過分散機(jī)分散，并且投料時(shí)應(yīng)分級(jí)投料，投料順序?yàn)樯?、鋼纖維、碎石。先干后濕，防止鋼纖維混凝土結(jié)團(tuán)。對(duì)于混泥土澆筑，應(yīng)連續(xù)無間斷，防止混凝土前后凝結(jié)不一致而出現(xiàn)質(zhì)量問題。除了上述幾點(diǎn)，施工中還有眾多的細(xì)節(jié)需要引起重視，從而保證工程質(zhì)量。

3.3施工工具應(yīng)慎重選擇

施工工具的選擇同樣重要，目前常用的運(yùn)輸工具為泵車，泵車將鋼纖維混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，一定要一直保持輕微攪拌，防止鋼纖維混凝土結(jié)團(tuán)。而對(duì)于材料的攪拌，應(yīng)選用強(qiáng)制性攪拌機(jī)，攪拌完成后使用攤鋪機(jī)攤鋪和平整，從而確保施工質(zhì)量。

結(jié)語：

鋼纖維混凝土因其獨(dú)有的特點(diǎn)廣泛用于路橋工程之中，在實(shí)際工程中應(yīng)重視其施工技術(shù)，不斷完善和發(fā)展鋼纖維混凝土施工技術(shù)，使其更好的服務(wù)于工程建設(shè)。同時(shí)施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制施工工藝，提升施工技術(shù)，使得鋼纖維混凝土得到更好地發(fā)展。

［1］陳昌海.簡(jiǎn)述現(xiàn)代鋼纖維混凝土在路橋施工中的應(yīng)用［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2011（9）.

［2］魯強(qiáng).淺談路橋施工中鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，17∶99-100.

［3］林華.鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用［J］.建筑，2011，19（9）：83-84.

［4］李紅旗.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用探討［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，17（16）：45-46.

［5］劉棣.路橋施工中現(xiàn)代鋼纖維砼技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.中國房地產(chǎn)業(yè).2015.7