橋梁加固中鋼纖維混凝土的應(yīng)用

邱振勤

摘要： 鋼纖維混凝土是橋梁加固施工的主要材料，該材料的應(yīng)用不僅能夠提高樁基承載力，還可降低施工成本，提高施工效率。為此，必須重視鋼纖維混凝土材料的合理選擇，不斷提升施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，以此為我國(guó)公路橋梁事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

Abstract： Steel fiber reinforced concrete is the main material for bridge reinforcement construction. The application of this material can not only improve the bearing capacity of pile foundation， but also reduce construction cost and increase construction efficiency. So we must pay attention to the reasonable selection of steel fiber reinforced concrete materials， continuously improve the level of construction technology， and standardize the construction process， so as to contribute more to the development of China's highway and bridge projects.

關(guān)鍵詞： 橋梁加固;鋼纖維混凝土;配合比設(shè)計(jì)

Key words： bridge reinforcement;steel fiber reinforced concrete;mix design

中圖分類號(hào)：U444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）13-0091-02

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)交通建設(shè)行業(yè)發(fā)展迅速，交通量日益增加。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，公路交通設(shè)施建設(shè)已無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，存在嚴(yán)重滯后性。當(dāng)前大量早期修筑的橋梁工程，因設(shè)計(jì)問(wèn)題、承載力問(wèn)題、寬度問(wèn)題等存在不同程度的損壞，不但影響車輛正常通行，還極易引發(fā)安全事故。為此，必須根據(jù)當(dāng)前橋梁工程建設(shè)實(shí)際情況，充分選用先進(jìn)的技術(shù)及材料，緩解交通壓力。本文以鋼纖維混凝土材料用于橋梁加固施工，不僅能夠提高橋面鋪裝的平整性，還能增強(qiáng)橋面質(zhì)量，防止出現(xiàn)大量病害問(wèn)題，具有良好加固效果。

1 橋梁加固中鋼纖維混凝土材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

1.1 材料選擇

混凝土：根據(jù)工程實(shí)際情況，選取普通硅酸鹽水泥作為橋梁加固鋼纖維混凝土材料，以425號(hào)普通硅酸鹽水泥為準(zhǔn)，7.2MPa為其抗折強(qiáng)度，每立方米密度為3.1g。

粗骨料：作為混凝土材料的主要構(gòu)成成分，粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大。在相應(yīng)條件下，粗骨料最大粒徑的增加，極易出現(xiàn)微裂縫，進(jìn)而降低鋼纖維混凝土強(qiáng)度。為此，必須在5～20mm之間控制粗骨料粒徑，每立方米密度為2.7g。

細(xì)骨料：根據(jù)工程所需，以天然砂、機(jī)制砂為準(zhǔn)。于鋼纖維混凝土而言，摻加適量砂粉于材料內(nèi)，可對(duì)其工作性能加以改善。一般需在15%控制其含粉率，中砂的細(xì)度模數(shù)則可控制在2.4到3之間，本工程以2.5作為其細(xì)度模數(shù)。

鋼纖維：根據(jù)制造工藝劃分，鋼纖維可分為4類，即切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維及熔抽鋼纖維。于混凝土強(qiáng)度而言，鋼纖維類型不同其影響程度也不盡相同，具體如表1所示。

由此可見(jiàn)，剪切鋼纖維增強(qiáng)效果最佳，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d可提升抗彎強(qiáng)度44%，提升剪切強(qiáng)度60%，提升劈拉強(qiáng)度31%，同樣可提升抗壓強(qiáng)度。相比剪切鋼纖維，熔抽鋼纖維增強(qiáng)效果不佳，而平直圓纖維和基材之間具有較小粘結(jié)性能，進(jìn)而無(wú)法充分反映其增強(qiáng)效果，因此可選用剪切型鋼纖維。根據(jù)施工要求，需在0.4～0.7mm之間控制鋼纖維直徑，以60作為長(zhǎng)徑比。鋼纖維摻量的多少對(duì)混凝土力學(xué)強(qiáng)度起決定作用。在不斷增加鋼纖維摻加量的同時(shí)，拌合物坍落度將迅速降低。為此，必須合理控制鋼纖維摻加量，通常情況下?？稍诨炷馏w積的1～2%之間控制纖維摻量。

1.2 配合比試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，規(guī)定在40MPa左右控制混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在6.4MPa以上控制抗折強(qiáng)度。因95%為試驗(yàn)保證率，以1.64作為保證率系數(shù)，0.15為偏差系數(shù)，為此可得出其抗折強(qiáng)度為8.48MPa。最終獲取配合比為，水泥：水：鋼纖維：砂：石子=400：188：94：871：871，1.21%為鋼纖維摻加量。

2 橋梁加固中鋼纖維混凝土施工工藝

2.1 鋼纖維分散

通常選取箱裝或袋裝鋼纖維材料，其具有較為密實(shí)的體積，在向攪拌機(jī)內(nèi)投放前，應(yīng)通過(guò)專門設(shè)備予以分散，避免成團(tuán)情況下用于施工，對(duì)施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。鋼纖維摻加到拌合料時(shí)，應(yīng)具有良好均勻性，只有這樣才能提高其增強(qiáng)效果。要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比，準(zhǔn)確配置所有材料用量，通過(guò)強(qiáng)制式攪拌機(jī)按照“干拌—濕拌”的順序進(jìn)行施工。為防止出現(xiàn)超載問(wèn)題，需在攪拌機(jī)額定攪拌量80%以內(nèi)控制一次攪拌量。

2.2 拌和施工

以干拌法上料，對(duì)鋼纖維質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)檢查，一般在1～2min控制干拌時(shí)間，如存在成團(tuán)問(wèn)題，需在轉(zhuǎn)盤投料過(guò)程中，進(jìn)行鋼纖維分散程度地適當(dāng)調(diào)整，并多次進(jìn)行鋼纖維投放，避免成團(tuán)問(wèn)題產(chǎn)生，隨后進(jìn)行投料時(shí)間、方法的準(zhǔn)確確定。干拌施工后需通過(guò)摻水方法進(jìn)行濕拌施工，以2.5min 作為攪拌施工。同時(shí)混凝土坍落度加以嚴(yán)控，提高鋼纖維混凝土拌和均勻度。

2.3 運(yùn)輸施工

因鋼纖維混凝土坍落度不高，往往選取自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，不得選取混凝土攪拌車，施工過(guò)程中必須確定運(yùn)輸時(shí)間。要求在30min以內(nèi)控制拌合料“卸料—澆筑”時(shí)間，運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能防止材料離析問(wèn)題。

2.4 攤鋪及振搗壓實(shí)

澆筑鋼纖維混凝土?xí)r，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生澆筑接頭。為保證鋼纖維混凝土連續(xù)性，倒料時(shí)需每次都需重疊1～20cm。在橋梁伸縮縫間為一個(gè)連續(xù)施工段，該部位的鋼纖維混凝土澆筑時(shí)也應(yīng)具有連續(xù)性。與普通混凝土相比，稠度一致的鋼纖維混凝土含水量較低，通過(guò)振搗施工，其和易性良好，因此澆筑環(huán)節(jié)嚴(yán)禁將水添加到拌和料。

①攤鋪。材料向施工場(chǎng)地運(yùn)送后，卸料時(shí)嚴(yán)禁損壞鋼筋網(wǎng)，盡可能不在相同位置大量堆積，避免對(duì)攤鋪的均勻性、平整度造成嚴(yán)重影響。通過(guò)人工方式拌和混凝土，并做好粗平作業(yè)。在橋面布料時(shí)應(yīng)保證其均勻性。如以人工方式施工，鋼筋孔隙可選取鐵鍬反扣法填充，隨后將其他位置鋪平，避免出現(xiàn)混合料離析問(wèn)題。

②振搗壓實(shí)。與普通水泥混凝土相比，鋼纖維混凝土振搗時(shí)間更長(zhǎng)，但必須合理控制振搗時(shí)間，防止過(guò)振，出現(xiàn)鋼纖維下沉問(wèn)題。為保證上下結(jié)構(gòu)層鋼纖維均勻分布，可選取功率相對(duì)較大的平板振動(dòng)器施工。施工時(shí)需及時(shí)處理混凝土堆積或漏料區(qū)域，如出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，需及時(shí)分撒鋼纖維，并向混凝土內(nèi)均勻?yàn)⒉肌Ｈ玟摾w維等材料凸出，則可通過(guò)滾筒碾壓、整平，保證其壓實(shí)密度符合設(shè)計(jì)要求。

③刮板整平表面。完成上述作業(yè)后，可通過(guò)刮板進(jìn)行精平施工，要求在混凝土及時(shí)壓入被刮起的鋼纖維材料，避免鋼纖維外露。

2.5 切縫施工

橋面鋪裝施工，無(wú)需縱向施工縫設(shè)置。要求每個(gè)20m橫向設(shè)縫，且對(duì)齊防撞欄夾縫，3～5mm為縫寬，2.5cm為縫深。根據(jù)施工當(dāng)天溫度及混凝土強(qiáng)度進(jìn)行切縫時(shí)間的準(zhǔn)確確定，一般在8到15MPa以內(nèi)控制強(qiáng)度。完成切縫作業(yè)后，需及時(shí)選取瀝青填縫材料填滿縫隙，做好封閉工作。

2.6 抗滑處理

如選取壓槽、拉槽施工方式進(jìn)行橋梁抗滑處理，不僅無(wú)法滿足抗滑結(jié)構(gòu)深度規(guī)定，還會(huì)將鋼纖維帶出，為此應(yīng)根據(jù)施工要求，選取刻槽法作業(yè)。當(dāng)鋼纖維混凝土強(qiáng)度范圍在8～15MPa之間時(shí)，即可橫向選取刻槽機(jī)施工，要求在25mm控制槽距，3mm控制槽寬與槽深。

2.7 養(yǎng)護(hù)施工

因此類橋面厚度小、面積較大，且水泥使用量多，將導(dǎo)致干縮裂縫大量出現(xiàn)，為避免表面干縮裂縫對(duì)其美觀性、使用功能造成嚴(yán)重影響，必須做好初期養(yǎng)護(hù)工作。澆筑完鋼纖維混凝土，待其初凝后，需及時(shí)進(jìn)行擋風(fēng)遮陽(yáng)設(shè)施設(shè)置，并做好交通封閉工作。要求加大養(yǎng)護(hù)力度，合理控制混凝土強(qiáng)度，防止出現(xiàn)干縮裂縫。終凝后，必須在14天以上控制灑水養(yǎng)生，也可覆蓋塑料薄膜。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前，我國(guó)交通建設(shè)正處于全面發(fā)展階段，橋梁是公路建設(shè)的主要構(gòu)成部分，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，其建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大。但上世紀(jì)80年代修筑的橋梁逐步邁入加固維修階段，為減少橋梁病害，提高行車舒適性及安全性，必須重視橋梁加固施工。鋼纖維混凝土作為橋梁加固施工最常見(jiàn)的材料，選取該材料施工，可有效提升橋梁工程承載力，提高橋梁施工質(zhì)量，是推動(dòng)我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的重要保障。

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