公路橋梁加固中鋼纖維混凝土的應(yīng)用研究

楊 冬 蓮

(山西交通控股集團有限公司太原高速公路分公司，山西 太原 030006)

在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，交通運輸行業(yè)進步的非常明顯，在交通量不斷增加的過程中，對人們的日常生活產(chǎn)生了至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，由于各種因素的影響，公路橋梁出現(xiàn)了不同程度的問題，損害了橋梁的質(zhì)量，縮短了橋梁的壽命，增加了安全事故的發(fā)生概率。因此，需要在結(jié)合實際情況的基礎(chǔ)上，選擇合適的材料，在加固的時候利用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，提高橋面鋪裝的平整性，防止出現(xiàn)額外的病害現(xiàn)象，實現(xiàn)理想的加固效果，促進路橋事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 鋼纖維混凝土技術(shù)的適用性

在鋼纖維混凝土技術(shù)中，適用性是一個重要的考核指標(biāo)，直接影響著技術(shù)的使用效果。在分析的過程中，需要結(jié)合鋼纖維混凝土特點，對混凝土中的長徑比進行優(yōu)化，不斷擴張鋼纖維混凝土的應(yīng)用范圍。另外，由于環(huán)境的惡劣，在應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)的時候，對其適用性提出了更高的要求，路面對熱量的吸收具有差異性，能夠使路面之中凍土的熱平衡效果得到保持，最終提升路面的抗凍性能。因此，在施工的過程中，施工人員需要全面把握鋼纖維混凝土的強度，保證其符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)檢查其抗壓強度，在確認(rèn)的基礎(chǔ)上，增強鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用效果，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 鋼纖維混凝土的施工技術(shù)特點

2.1 具有一定的力學(xué)強度

與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土中新加了短鋼纖維復(fù)合材料，這種材料在保持原有抗壓強度的基礎(chǔ)上，受壓韌性得到明顯增強。這種明顯的特點使混凝土的壓縮強度、抗彎強度等屬性得到明顯提高，在應(yīng)用于道路橋梁的實際中，路面抗磨損能力、抗壓能力、抗滑能力等得到有效提升，因此，在路橋施工中，這種材料能夠發(fā)揮出比較好的作用，得到了廣泛使用。

2.2 具有很好的韌性與抗裂性

良好的韌性和抗裂性是鋼纖維混凝土施工技術(shù)的另一大特點，將亂向分布的短鋼纖維加入到混凝土中，能夠使混凝土的壓縮與變形現(xiàn)象得到有效控制。在實際中，如果增加鋼纖維混凝土上方運行物體的重量，隨著負(fù)荷的增加，壓力從鋼纖維混凝土材料傳遞到鋼纖維，產(chǎn)生具有保護作用的約束力，使混凝土能夠塑性，避免出現(xiàn)再次變形的現(xiàn)象。

2.3 具有良好的抗沖擊性

鋼纖維混凝土施工技術(shù)還具有較強的抗沖擊性，由于鋼纖維混凝土自身具備良好的粘性，在發(fā)生沖擊現(xiàn)象的時候，會產(chǎn)生一定的反彈，抵御住沖擊力。在路橋施工的過程中，需要充分把握鋼筋混凝土施工技術(shù)的這些特點，按照施工的要求，使材料充分發(fā)揮出自身的作用，最終增強施工效果，提高橋梁的質(zhì)量。

3 橋梁加固中鋼纖維混凝土材料選擇及配合比設(shè)計

3.1 材料選擇

混凝土：根據(jù)工程實際情況，橋梁加固鋼纖維混凝土材料的選取對象為普通硅酸鹽水泥，一般選用的以425號普通硅酸鹽水泥，3.1 g為每立方米密度，抗折強度為7.2 MPa，必須對這些參數(shù)進行嚴(yán)格把控，保證材料的性能最佳。粗骨料：粗骨料直接影響著混凝土的強度，是混凝土材料的主要構(gòu)成成分。在其他條件不變的情況下，裂縫會隨著粗骨料最大粒徑的增加而出現(xiàn)，最終使鋼纖維混凝土強度不斷降低。通常情況下，粗骨料粒徑控制在5 mm～20 mm，2.7 g為每立方米密度。細(xì)骨料：結(jié)合工程的實際情況，細(xì)骨料選擇為天然砂和機制砂，在材料內(nèi)摻加適量砂粉，一定程度上能夠改善其性能?？刂坪勐试?5%以內(nèi)，2.4～3為中砂的細(xì)度模數(shù)，不能過大也不能過小，避免對施工產(chǎn)生不必要的影響。鋼纖維：以制造工藝為依據(jù)，切斷鋼纖維、切削鋼纖維、剪切鋼纖維及熔抽鋼纖維是鋼纖維的四種類型。同時，各種類型的鋼纖維具有各自的混凝土強度，存在相應(yīng)的差別和影響程度，具體如表1所示。

表1 鋼纖維類型對混凝土強度的影響

通過數(shù)據(jù)的對比可以發(fā)現(xiàn)，增強效果最佳的是剪切鋼纖維，抗彎強度在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28 d可以達(dá)到44%，剪切強度可以提升60%，劈拉強度提升31%。相比剪切鋼纖維，熔抽鋼纖維不具備良好的增強效果，增強效果不佳，粘結(jié)性能較小的是平直圓纖維和基材，增強效果無法通過數(shù)據(jù)反映出來。因此，最佳材料是剪切型鋼纖維。結(jié)合施工的具體情況，將鋼纖維直徑控制在0.4 mm～0.7 mm之間，長徑比確定為60，混凝土力學(xué)強度與鋼纖維摻量呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。拌合物坍落度隨著鋼纖維摻加量的增加不斷降低，因此，需要對纖維摻量進行科學(xué)合理的控制。

3.2 配合比試驗

根據(jù)設(shè)計要求，混凝土設(shè)計強度控制在40 MPa左右，抗折強度控制在6.4 MPa左右，試驗保證率控制在95%，鋼纖維摻加量為1.21%，偏差系數(shù)為0.15，最終計算出8.48 MPa為其抗折強度。在此基礎(chǔ)上，最終的配合比為泥∶水∶鋼纖維∶砂∶石子=400∶188∶94∶871∶871。

4 橋梁加固中鋼纖維混凝土施工工藝

4.1 鋼纖維分散

箱裝或袋裝鋼纖維材料是常用的材料，體積較為密實。在分散的時候需要選擇專業(yè)的機械設(shè)備，保證合理投放到攪拌機中，避免出現(xiàn)成團現(xiàn)象，保證施工步驟的順利進行，提高工程的最終質(zhì)量。在摻加拌和料的時候，需要對其均勻性進行控制，保證能夠與鋼纖維良好融合，充分發(fā)揮出兩者的綜合性能。按照設(shè)計配合比的相關(guān)要求，對所有材料的用量進行嚴(yán)格配置，施工過程需要按照“干拌—濕拌”的順序進行。另外，需要對攪拌機的一次攪拌量進行控制，一般限度為額定攪拌量的80%。

4.2 拌和施工

上料選擇干拌法，詳細(xì)檢查鋼纖維質(zhì)量，控制干拌時間在1 min～2 min，當(dāng)出現(xiàn)成團現(xiàn)象的時候，需要對轉(zhuǎn)盤投料過程進行控制，適當(dāng)調(diào)整鋼纖維分散程度，連續(xù)投放鋼纖維，使材料能夠分散，這個環(huán)節(jié)需要對投料的時間和方法進行詳細(xì)確定，將成團現(xiàn)象控制在最小范圍內(nèi)。完成干拌施工后，可進行濕拌施工，時間間隔控制在2.5 min，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，使鋼纖維混凝土拌和均勻度得到有效提高。

4.3 運輸施工

因鋼纖維混凝土坍落度不高，在運輸?shù)臅r候，一般選擇自卸汽車，不必使用混凝土攪拌車，為了提高施工效率，需要對運輸時間進行嚴(yán)格控制，通常情況下為30 min，保證卸料—澆筑時間的科學(xué)合理。在運輸?shù)倪^程中，需要對材料全面控制，避免出現(xiàn)材料離析現(xiàn)象。

4.4 攤鋪及振搗壓實

在對鋼纖維混凝土進行澆筑時，需要充分重視澆筑部位的情況，避免出現(xiàn)接頭，在倒料的時候，必須進行1 cm～20 cm的重疊，保證鋼纖維混凝土的連續(xù)性。伸縮縫澆筑的過程中，在稠度一定的情況下，鋼纖維混凝土含水量較低，必須經(jīng)過連續(xù)性的振搗，增強其和易性，另外，應(yīng)禁止拌和料出現(xiàn)水分。

1)攤鋪。材料向施工場地運送后，需要避免鋼筋網(wǎng)的損害，需要將材料盡量分散，不在一個地方堆積，使攤鋪能夠均勻平整。另外，采取人工的方式，對混凝土進行拌和，輔以相應(yīng)的粗平方法，將攤鋪速度控制在合理范圍內(nèi)。對鋼筋孔隙進行填充時，可以選擇鐵鍬反扣法，然后對其他地方進行填充，保證能夠平整，防止出現(xiàn)混合料的離析現(xiàn)象。

2)振搗壓實。與普通水泥混凝土相比，鋼纖維混凝土需要較長的振搗時間，需要進行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)鋼纖維下沉、過振等問題。同時，可以選擇功率相對較大的平板振動器，使上下結(jié)構(gòu)層鋼纖維的均勻性達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象的時候，需要將鋼纖維及時分撒，對混凝土堆積或漏料區(qū)域及時進行處理，并向混凝土內(nèi)均勻撒布。另外，可以利用滾筒碾壓、整平，避免鋼纖維等材料凸出，增強其密實度。

3)刮板整平表面。當(dāng)上述作業(yè)完成之后，在精平施工的時候，可以借助于刮板，將被刮起的鋼纖維材料及時壓入，使鋼纖維能夠停留在內(nèi)部，使表面能夠整平，實現(xiàn)理想的效果。

4.5 切縫施工

橋面鋪裝施工，不必設(shè)置縱向施工縫，在橫向縫隙施工中，間隔為20 m，將防撞欄夾縫對齊，縫寬為3 mm～5 mm，縫深2.5 cm。需要對當(dāng)天溫度情況進行詳細(xì)了解，同時結(jié)合混凝土強度，準(zhǔn)確確定出切縫時間，控制強度的范圍在8 MPa～15 MPa以內(nèi)。完成切縫作業(yè)后，在縫隙填補的過程中，需要選取瀝青填縫材料，保證封閉工作的順利進行。

4.6 抗滑處理

在橋梁抗滑處理的時候，壓槽、拉槽的施工方式存在弊端，會帶出鋼纖維，使抗滑結(jié)構(gòu)深度無法達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。為此，需要對施工環(huán)境進行考察，刻槽法能夠發(fā)揮理想的作用。當(dāng)鋼纖維混凝土強度范圍在8 MPa～15 MPa之間時，選取刻槽機，保持其橫向施工的如期進行，控制槽距在25 mm以內(nèi)，控制槽寬與槽深為3 mm。

4.7 養(yǎng)護施工

需要對橋梁的情況進行詳細(xì)了解，在橋面較厚、面積較大的情況下，因水泥量的使用量較大，會出現(xiàn)干縮裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響橋梁的美觀性和實用性，因此，必須進行全面性的養(yǎng)護。對鋼纖維混凝土進行澆筑，待其初凝后，設(shè)置擋風(fēng)遮陽設(shè)施，封閉交通禁止車輛的通行。加強養(yǎng)護的力度，對混凝土強度進行嚴(yán)格控制，在終凝之后，需要對橋面進行灑水，保證表面的濕潤，也可覆蓋塑料薄膜。

5 結(jié)語

在國民經(jīng)濟不斷增長的過程中，交通建設(shè)取得了日新月異的進步，在全面發(fā)展的階段，需要重視橋梁建設(shè)的作用。當(dāng)前，在自然和人為因素的影響下，橋梁出現(xiàn)了塌陷、坑洼等不同程度的病害現(xiàn)象，對橋梁質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。因此，必須結(jié)合實際情況，詳細(xì)分析水文、氣候、溫度等因素，選擇鋼纖維混凝土作為加固的主要材料，使橋梁工程的承載力得到有效提升，促進橋梁事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。