基于鋼纖維混凝土施工技術在路橋工程中的實踐分析

文/陳石林

1 前言

鋼纖維混凝土施工技術是一種被廣泛應用于當代路橋工程的新型技術，其關鍵在于對鋼纖維混凝土材料的應用。在我國公共交通工程規(guī)模越來越大、建設要求越來越高的情況下，傳統(tǒng)的混凝土材料及施工技術無法滿足當代路橋工程建設的需要。因此，有必要進一步對鋼纖維混凝土技術的特點、用法進行深入研究，以進一步提升路橋工程的施工建設水平。

2 鋼纖維混凝土施工技術概述

2.1 技術概念

鋼纖維混凝土是一種在普通混凝土材料中混入一定比例短鋼纖維，進而形成的一種復合型工程材料。在鋼纖維混凝土中，鋼纖維材料是亂向分布的，不僅可以很好地提升混凝土的強度，還可以有效避免混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生。通常情況下，該技術用到的鋼纖維都是通過冷軋帶鋼剪切鋼釘銑削法制作而成，而混凝土普遍用到的是普通水泥及部分骨料、外摻料制作的混凝土。鋼纖維混凝土施工技術主要在當今路橋工程、大型建筑工程中得到重用，得益于其良好的強度以及抗拉、抗剪能力，可以很好地提升工程的施工質(zhì)量[1]。

2.2 技術特性

在路橋工程施工中，鋼纖維混凝土施工技術主要應用于橋梁結(jié)構(gòu)、路面施工之中。在實際施工過程中，該技術的應用主要展現(xiàn)出以下幾點特性：其一，擁有良好的力學性能。得益于傳統(tǒng)混凝土以及鋼纖維摻料的特性，鋼纖維混凝土制成的工程結(jié)構(gòu)體具有很高的物理強度，同時其抗壓、抗拉、抗彎折強度也特別高。其二，擁有良好的抗沖擊性能[2]。通常情況下，鋼纖維混凝土中鋼纖維含量約為2%左右，相關實驗數(shù)據(jù)表面，其抗沖擊能力相較于普通混凝土提升100%以上。在路橋工程中，這種特性可以讓工程結(jié)構(gòu)體很好的抵抗溫差、形變造成的影響。其三，抗疲勞及耐久度更高，得益于鋼纖維和混凝土組成的特殊結(jié)構(gòu)，由此制成的混凝土結(jié)構(gòu)體的抗疲勞能力更強，可以很好地延長路橋工程使用壽命。

3 鋼纖維混凝土施工技術應用中的技術要點

3.1 材料構(gòu)成及配比

鋼纖維混凝土材料的主要構(gòu)成材料包括水泥、鋼纖維、砂、外加劑、水等，其中外加劑的使用要根據(jù)實際工程需求而定。在路面工程施工中，對鋼纖維混凝土的基本要求是強度達標，同時還要具有比較好的耐磨性、抗?jié)B性。所以，普遍會選擇性能較好的硅酸鹽水泥，并且將混凝土中水泥的用量保證在每立方米400kg 以上。同時，要選用細度模數(shù)在1.5～3.0 范圍內(nèi)的河砂，并使用無污染水進行混合攪拌。

針對鋼纖維混凝土配合比的控制，要結(jié)合傳統(tǒng)工藝經(jīng)驗以及工程現(xiàn)場具體環(huán)境特點。在我國多數(shù)地區(qū)的路橋工程施工中，鋼纖維混凝土的相關配合比指標如下所示：首先，混凝土中鋼纖維材料的含量為0.6～2.0%；其次，混凝土中鋼纖維長度和直徑應當分別控制在100cm 和0.5mm 左右，并且要確保鋼纖維中沒有銹蝕現(xiàn)象，沒有油污、雜質(zhì)；然后，工程基材強度和鋼纖維材料的強度應當保持匹配性，兩者的極限抗拉強度要高于500MPa；另外，需要根據(jù)工程質(zhì)量要求及具體的施工環(huán)境，在混凝土中加入一些減水劑，以改善混凝土的性能，同時還有助于減少水泥使用量，進而減少水熱化現(xiàn)象帶來的負面效果，并降低成本[3]。

3.2 混凝土的運輸

當鋼纖維混凝土材料配制完成之后，如何將其輸送到施工位置，是需要重視的問題。通常情況下，鋼纖維混凝土最佳的輸送方式是泵送，有助于讓其在相對比較穩(wěn)定的環(huán)境中被輸送到施工位置。但是，在部分橋梁工程的施工建設中，現(xiàn)場環(huán)境無法支持泵送方式，所以要結(jié)合現(xiàn)場情況，靈活采用更合適的輸送方法。關于鋼纖維混凝土的輸送，需要堅持的原則是避免混入雜質(zhì)，避免過多顛簸，并將溫度控制在合理范圍之內(nèi)。這主要是為了避免雜質(zhì)及顛簸改變鋼纖維在混凝土中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，同時確?；炷敛牧系奶涠取⒑瑲饬勘３衷诤侠淼姆秶鷥?nèi)。

3.3 混凝土澆筑和振搗

在混凝土工藝中，澆筑和振搗是施工成形的關鍵環(huán)節(jié)，鋼纖維混凝土施工技術的應用也是如此。為了保證施工質(zhì)量，應當結(jié)合實際情況選擇合適的澆筑、振搗方式[4]。在倒料之前，要根據(jù)實際施工安排，計劃好倒料量，并確保倒料過程的持續(xù)性，進而保證鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。同時，在路橋施工的鋼纖維混凝土澆筑中，應當避免使用插入式的振搗方法，有效避免混凝土發(fā)生集束效應。振搗施工期間要確?；炷林袖摾w維密實度，避免影響鋼纖維的分布狀態(tài)。在澆筑完成之后，需要做好表面的平整工作，使用專用機械將露于表面的鋼纖維抹平。

4 鋼纖維混凝土施工技術在路橋工程中的實踐分析

4.1 鋼纖維混凝土施工技術在道路工程中的應用

4.1.1 攤鋪和整平。在道路工程攤鋪之前，需要根據(jù)工程施工要求，配制鋼纖維混凝土。具體來講，首先將鋼纖維通過分散機分散之后，加入攪拌機，然后加入水泥、外加劑等混凝土材料。在投料攪拌的過程中，采取先干后濕的方法，先將水泥、骨料及鋼纖維攪拌均勻，再加入水和液體外加劑，避免鋼纖維結(jié)團。在攤鋪的過程當中，應當保證摻合物和混凝土坍落度保持一致。為了確保鋼纖維混凝土澆筑的均勻性，應當確保攤鋪施工的連續(xù)性，且盡量避開天氣變化過大的時間。攤鋪完成之后，先使用小型機械或工具對混凝土進行初步壓實和整平。再使用壓路機進行多次碾壓，直到達到施工要求[5]。

4.1.2 振搗。在混凝土振搗環(huán)節(jié)當中，將鋼纖維進行縱向排列，可以很好地提升混凝土邊緣的密度和強度。針對干下各位混凝土使用機械振搗工藝，提高其承載力和密實度，進而讓鋼纖維路面耐久性得到提升。振搗環(huán)節(jié)需要按照一定的順序和頻率進行，避免出現(xiàn)過振、漏振的情況。

4.1.3 修整。在鋼纖維混凝土施工工藝的應用當中，鋼纖維分布不均、外露都是比較常見的。尤其是道路路面施工中，鋼纖維的外露不符合道路施工的質(zhì)量標準。因此，在攤鋪、振搗完成之后，需要對路面進行處理，目前比較常用的技術是壓紋技術，通過壓紋機械，避免路面出現(xiàn)鋼纖維外露的現(xiàn)象。

4.1.4 養(yǎng)護。在使用鋼纖維混凝土施工技術完成施工之后，應當對相關路段進行全面封閉，避免行人、車輛對混凝土造成損傷。同時，要密切關注天氣狀況，針對溫度較高的晴朗天氣，應當視情況通過在混凝土表面灑水的方式，避免其內(nèi)外溫差過大而引起的開裂現(xiàn)象。如果有下雨、刮風的天氣，應當使用塑料薄膜對混凝土表面進行覆蓋。通常情況下，養(yǎng)護時間需要保證不低于7d，經(jīng)過檢查確定其達到應用標準之后，再開放使用[6]。

4.2 鋼纖維混凝土施工技術在橋梁工程中的應用

4.2.1 梁體及橋面施工。在橋梁工程施工中，利用鋼纖維施工，可以在滿足梁體強度的基礎上，降低橋面厚度，滿足更大跨度的橋梁施工需求，同時還可以減少鋼筋網(wǎng)的使用，節(jié)省建造成本。例如，在京珠高速公路廣珠段的黃瀝大橋工程中，該橋梁總長2870m，2 座主橋為連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋，三段引橋由50m 長的T形梁構(gòu)成。該橋梁橋面部分為雙向六車道分離式結(jié)構(gòu)，每副橋面凈寬為13.50m。在該橋面的鋪裝施工中，施工單位使用了鋼纖維混凝土技術，鋼纖維增強總面積超過4.1 萬m2?；诖耍┕挝贿€采用了間距為15cm 的方格鋼筋網(wǎng)與鋼纖維混凝土相結(jié)合，提高橋面強度和可靠性[7]。在本工程中，鋼纖維混凝土構(gòu)筑體的抗壓強度達到了45.3MPa，體積率為1%，達到了設計要求。

4.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)施工。鋼纖維混凝土得益于良好的強度和支撐效果，在橋梁工程的核心結(jié)構(gòu)施工中，也能夠發(fā)揮重要的作用。例如，在隸屬于三峽工程的聯(lián)沱特大橋工程中，橋梁主跨使用的是47.9m 加115.0m 加47.9m的三跨一聯(lián)的中承式鋼筋混凝土拱橋。其中，在拱腳約8m 長的范圍之內(nèi)，使用了含量為1.5%的鋼纖維混凝土工藝。在橋梁的墩頂位置，涉及恒隔墻、框架、邊拱結(jié)構(gòu)，因此該位置的盈利狀況比較復雜。為此，技術人員在墩頂約4.30m 的范圍之內(nèi)使用了C40 預應力，并且使用了含量為1%的鋼纖維混凝土。另外，在衡量中性軸上部，使用了含量為1.5%的鋼纖維混凝土，使橋梁結(jié)構(gòu)的強度更優(yōu)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)更為合理。

4.2.3 橋梁加固。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，一些已經(jīng)建成的橋梁無法滿足日常使用的需要，因此部分情況下需要對橋梁進行改造。同時，在橋梁的管理維護過程中，需要對橋梁出現(xiàn)的老化、裂縫等問題進行處理，而橋梁加固尤為重要。其中，使用鋼纖維混凝土施工技術，達到橋梁加固的目的。例如，北京市著名的西直門、安貞等立交橋自20 世紀80年代建造已經(jīng)有逾30年的歷史。如今，這些橋梁不同程度上出現(xiàn)了老化、開裂的現(xiàn)象，部分橋面出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)外露的情況。為此，修復人員對這些橋梁進行了全面的檢查，制定了相應的修復加固方案。在橋面修復加固方面，施工單位將橋面普遍開裂、凹陷的混凝土層橋面拆除，然后重新鋪設了鋼筋網(wǎng)，再使用含量為1.5 的鋼纖維混凝土進行澆筑。針對橋墩、墩頂位置，通過鋪設鋼筋網(wǎng)，灌注含量為1%的鋼纖維混凝土進行加固[8]。

5 結(jié)語

綜上所述，如今我國公共交通工程建設規(guī)模越來越大，大量路橋工程在各個地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。在當代路橋工程的施工中，鋼纖維混凝土施工技術展現(xiàn)出極高的應用價值，一方面可以提升混凝土結(jié)構(gòu)的強度、抗壓、抗拉能力，另一方面還能延長混凝土結(jié)構(gòu)體使用壽命，同時有效降低施工成本。因此，相關施工單位應當重視對鋼纖維混凝土施工技術的深入研究，在路橋工程的施工以及工程修復、加固中進行實踐，確保施工過程的規(guī)范性，進一步發(fā)揮鋼纖維混凝土施工技術的應用價值。