簡(jiǎn)述現(xiàn)代鋼纖維砼技術(shù)在路橋施工中的管理應(yīng)用

張善忠

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展也在不斷加快，當(dāng)前公路建設(shè)也隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，各種先進(jìn)的施工方法、機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用于當(dāng)前的路橋建設(shè)，中國(guó)路橋建設(shè)的質(zhì)量和效率得到了極大的提高，也有效地促進(jìn)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在目前的路橋建設(shè)中，鋼纖維砼技術(shù)作為高新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了路橋建設(shè)的水平。為了讓人們更好地了解鋼纖維砼技術(shù)，促進(jìn)中國(guó)道路交通的發(fā)展，本文在對(duì)先進(jìn)的鋼纖維砼技術(shù)進(jìn)行全面分析后，編寫(xiě)了鋼纖維砼技術(shù)在道路和橋梁建設(shè)中的應(yīng)用，并將與同行進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土;技術(shù);路橋施工;管理應(yīng)用

引言：

在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)今社會(huì)，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，各種先進(jìn)的施工方法和工程設(shè)備也在不斷使用和改進(jìn)，我國(guó)的道路建設(shè)水平有了很大的提高，鋼纖維砼技術(shù)被廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)，然而，目前在道路和橋梁建設(shè)中，鋼纖維砼技術(shù)的應(yīng)用仍然存在著很多的問(wèn)題，不僅影響道路和橋梁的質(zhì)量，而且會(huì)造成安全隱患。為了提高鋼纖維砼技術(shù)水平，有必要深入分析先進(jìn)的鋼纖維砼技術(shù)在道路和橋梁建設(shè)中的應(yīng)用，希望能發(fā)揮引玉磚的效果。

一、鋼纖維砼技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

鋼纖維砼技術(shù)，又稱(chēng)鋼纖維混凝土技術(shù)，是一種由短鋼纖維在常規(guī)混凝土中定向分布而產(chǎn)生的新型復(fù)合材料，它能有效地保護(hù)混凝土免受水分蒸發(fā)和應(yīng)力引起的開(kāi)裂，如圖一。短鋼纖維在混凝土中的分布，導(dǎo)致混凝土在各個(gè)方向上的受力都相對(duì)均勻，有效地防止了混凝土內(nèi)部微裂縫和外部宏觀裂縫的形成，提高了混凝土的強(qiáng)度和韌性。與傳統(tǒng)的路面材料不同，在道路和橋梁結(jié)構(gòu)中使用鋼纖維混凝土可以有效地提高路面的耐磨性和抗凍性，大大減少路面的老化，延長(zhǎng)使用壽命，并確保路面的平整度。現(xiàn)代鋼纖維混凝土技術(shù)只是在原有的混凝土中加入了一定量的鋼纖維，并不包括其他任何特殊功能，因此該技術(shù)與傳統(tǒng)的混凝土施工方法和工藝完全相同，不需要額外的新材料，可以在現(xiàn)有的材料技術(shù)條件下使用，是一種綜合效率高、技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯的新技術(shù)。

二、鋼纖維砼技術(shù)的發(fā)展歷程

鋼纖維砼技術(shù)的發(fā)展，并不是一帆風(fēng)順的，而是是一個(gè)非常復(fù)雜，并且存在著各種阻礙以及經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)時(shí)間跨度的一個(gè)過(guò)程。而在隨著科學(xué)技術(shù)的不斷變革和發(fā)展的情況下，建筑行業(yè)中出現(xiàn)了很多新的理論和技術(shù)思想，正好補(bǔ)充了鋼纖維砼技術(shù)理論支撐基礎(chǔ)，也為鋼纖維砼技術(shù)在路橋建設(shè)行業(yè)的正常發(fā)展和演變創(chuàng)造了良好的先決條件，同時(shí)，也在一大程度上為鋼纖維技術(shù)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)保障和支持。另外，通過(guò)研究表明，鋼纖維砼技術(shù)與傳統(tǒng)意義上的混凝土技術(shù)相比較，具有更加獨(dú)特的、更好的優(yōu)越特點(diǎn)，不僅能夠使人們更容易從心理上接受，也符合了時(shí)代發(fā)展的潮流。而且，在發(fā)展的初期階段，由于鋼纖維砼技術(shù)的成本較低，更容易被廣泛使用和推廣，這為其發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)[1]。

三、鋼纖維和鋼纖維混凝土的性能

（一）鋼纖維基本性能

在應(yīng)用鋼纖維砼技術(shù)的過(guò)程中，針對(duì)含有鋼纖維的混凝土進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其具有很多獨(dú)特的性能，在相關(guān)工作人員根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)行系統(tǒng)性的施工作業(yè)之后，可以從以下幾類(lèi)了解鋼纖維砼技術(shù)的具體特點(diǎn)。（1）鋼纖維砼技術(shù)的主要特點(diǎn)，是其再施工的時(shí)候，抗拉強(qiáng)度很好，但實(shí)際的粘結(jié)力很弱，存在著水泥塊與鋼板之間的接觸距離不夠近。（2）鋼纖維砼技術(shù)的主要特點(diǎn)是鋼纖維經(jīng)過(guò)冷軋鋼板制成質(zhì)量較好的混凝土。其實(shí)際的厚度一般為0.2-0.5毫米，且寬度為0.25-0.9毫米，擁有的最大抗拉強(qiáng)度為450-800兆帕，附著力略優(yōu)于切割鋼絲。如果鋼纖維含量為0.8-2.0%，沖擊強(qiáng)度指數(shù)可以從50%提高到100%或更高，（3）鋼絲切割，主要發(fā)生在連接鋼筋或厚鋼板時(shí)。與前兩者相比，它不僅強(qiáng)度高，而且具有良好的附著力[2]。（4）從主要由鋼組成的熔體中提取的鋼纖維，經(jīng)鋼水處理后硬度較高，但由于其表面有一層抗氧化層，所以結(jié)合力逐漸減弱，即硬度越高，結(jié)合力越弱，但彈性、抗凍性、耐磨性和拉伸強(qiáng)度是所有鋼纖維中最好的。

（二）鋼纖維增強(qiáng)了混凝土的強(qiáng)度機(jī)理

由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，鋼纖維增強(qiáng)混凝土被廣泛用于道路和橋梁建設(shè)。最重要的是，它的內(nèi)聚性可以改善混凝土。在道路和橋梁建設(shè)中，鋼筋混凝土和常規(guī)混凝土在防止混凝土開(kāi)裂方面發(fā)揮了良好的作用，這使得它們更有可能得到廣泛的應(yīng)用。并且，在混凝土中加入適量的的鋼纖維材料，其主要目的是限制由外力引起的裂縫。避免在施工的過(guò)程中或者施工結(jié)束之后，混凝土材料和鋼纖維在受到外力的情況下，能夠共同承受巨大的外力作用;并且當(dāng)整個(gè)路橋的基體出現(xiàn)裂縫的時(shí)候，具有獨(dú)特性能的鋼纖維成為承受外力的主要載體。在此基礎(chǔ)上，復(fù)合材料作為一個(gè)整體可以繼續(xù)抵抗更高的載荷，并引起進(jìn)一步的變形，直到鋼纖維被移除或從基體中脫離，復(fù)合材料被損壞。

四、影響鋼纖維砼基本性能的主要因素

（一）鋼纖維與混凝土的混合比例

鋼纖維與混凝土的混合比例應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體要求來(lái)確定，以便能夠很快地適應(yīng)，一般來(lái)說(shuō)，鋼纖維與混凝土的混合比例應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的澆注比例、鋼纖維的體積、鋼纖維的長(zhǎng)度應(yīng)按照混凝土的水灰比來(lái)確定。一些研究表明，如果鋼纖維與混凝土的比例低于0.5%，那么含有鋼纖維的混凝土的性能不會(huì)有明顯的改善，而對(duì)于比率高于0.5%的情況[3]，性能會(huì)隨著鋼纖維含量的增加而改善，但需要保持在一個(gè)臨界值內(nèi)。

（二）鋼纖維類(lèi)型

對(duì)不同的材料進(jìn)行分析得出，粉煤灰中的鋼纖維對(duì)改善鋼筋混凝土的性能效果最差，因?yàn)槔w維與粉煤灰基材之間的結(jié)合力相對(duì)較弱，對(duì)改善混凝土的性能效果不太明顯。另一方面，鋼纖維對(duì)改善鋼筋混凝土的性能影響最大，因?yàn)槔w維和鋼筋基體之間的結(jié)合更好，導(dǎo)致鋼筋混凝土的抗拉和抗壓強(qiáng)度顯著增加。

（三）鋼纖維的長(zhǎng)度與直徑比例

對(duì)不同的材料進(jìn)行配比發(fā)現(xiàn)，在鋼纖維和混凝土的混合比例完全相同的情況下，鋼纖維的性能隨著鋼纖維的長(zhǎng)度、直徑比的增加而增加，直到超過(guò)臨界值[4]。

五、鋼纖維砼技術(shù)的施工步驟

通過(guò)系統(tǒng)的路面清理，先用15噸的壓路機(jī)碾壓路面三次，以達(dá)到超過(guò)0.95的密度。再在頂層鋪蓋200-300毫米厚的厘米級(jí)碎石，用15噸的振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。其次，用25毫米厚的細(xì)沙被放置在礫石之上，礫石用水浸濕，并用雙層塑料布覆蓋以防止水的滲透。在施工過(guò)程中，必須確定和調(diào)整通道側(cè)壁的高度。鋼纖維是在現(xiàn)場(chǎng)加入的，要加入的材料是經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)量的，并注意確保在鋼纖維混合時(shí)攪拌機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。混凝土的澆筑是由底槽開(kāi)始，并向伸縮縫延伸。短跨度的結(jié)構(gòu)是分段澆筑的，這樣可以在指定的位置內(nèi)控制混凝土。完全硬化的混凝土可以作為后續(xù)混凝土生產(chǎn)的側(cè)模板使用。混凝土通常由罐車(chē)運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，再由小罐車(chē)倒入澆筑高度小于1.5米的模具中，以防止混凝土模具裂開(kāi)。混凝土模具是用縱向吊具放置的，必須注意確?？v向吊具的寬度與接縫的寬度相一致?；炷翍?yīng)在中心澆筑，混凝土覆蓋應(yīng)從末端開(kāi)始，并比模板厚2毫米。最后應(yīng)該注意的是，混凝土表面必須是連續(xù)的，不允許有中斷。當(dāng)混凝土澆筑完成時(shí)，必須進(jìn)行振動(dòng)以確保其密度[5]。在振搗混凝土?xí)r，必須仔細(xì)確定運(yùn)動(dòng)的深度、扭矩和間距，以避免過(guò)度振動(dòng)和失振。在混凝土初步硬化的關(guān)鍵階段，混凝土的表面應(yīng)該用粗砂漿找平兩次。此外，為確?；炷恋馁|(zhì)量，應(yīng)注意對(duì)混凝土的維護(hù)，通常在表面覆蓋一層薄膜或草皮。

六、鋼纖維在路橋工程中的應(yīng)用

鋼筋混凝土對(duì)霜凍、磨損和開(kāi)裂的卓越抵抗力，使其廣泛用于特殊道路路面的建設(shè)，延長(zhǎng)了道路的使用壽命，提高了其經(jīng)濟(jì)利用率。鋼纖維砼技術(shù)路橋技術(shù)的具體應(yīng)用內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

（一）鋼纖維砼技術(shù)在凍土地區(qū)的使用

在每年有霜凍的地區(qū)，使用鋼纖維砼技術(shù)是非常必要的。因?yàn)殇摾w維混凝土具有吸熱的能力，可以實(shí)現(xiàn)在很長(zhǎng)一段時(shí)間之內(nèi)，最大程度上保持相關(guān)地區(qū)凍土的熱平衡，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)有效地防止或抑制施工路面因?yàn)闊釕?yīng)力引起的各種裂縫，實(shí)現(xiàn)提高施工路面抵御冷凍的能力。

（二）鋼纖維砼技術(shù)在道路罩面方面的應(yīng)用

由于鋼纖維混凝土可以防止開(kāi)裂和裂縫擴(kuò)展，當(dāng)舊的混凝土路面被路面損壞時(shí)，它也可以用來(lái)保護(hù)路面。鋼纖維混凝土路面有三種不同的形式：普通型、組合型和直接型，所有這些都為舊混凝土路面提供了不同程度的保護(hù)。

（三）鋼纖維砼技術(shù)在道路上的其他應(yīng)用

在人行道上使用鋼纖維混凝土可以大大減少人行道的厚度，通常是傳統(tǒng)混凝土人行道的一半;鋼纖維混凝土是由鋼纖維與碎石混凝土混合而成，可以有效提高人行道的強(qiáng)度[6];并且，鋼纖維混凝土施工方法可以產(chǎn)生兩層或三層半的復(fù)合路面，由于復(fù)合路面設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，通常適用于高度機(jī)械化的地區(qū)。

七、在路橋工程中鋼纖維混凝土施工

（一）橋梁承重部位的使用

使用鋼纖維混凝土進(jìn)行各類(lèi)橋梁的施工，不僅可以增加橋梁的抗凍性和耐久性，還可以提高橋梁的經(jīng)濟(jì)性。此外，它增加了橋梁的抗彎強(qiáng)度，增加了橋梁的固有剛度，減少了橋梁材料的厚度，減少了整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的重量，改善了橋梁的負(fù)載條件。此外，使用由鋼纖維混凝土和瀝青橡膠水泥雙層組成的橋梁也是一項(xiàng)有效改進(jìn)橋梁質(zhì)量的良好措施。

（二）橋梁加固部分的使用

在橋梁結(jié)構(gòu)的頭部或受力區(qū)的點(diǎn)上用鋼纖維混凝土環(huán)加固，以提高結(jié)構(gòu)的承重能力。有效控制結(jié)構(gòu)變形，減輕重量。實(shí)現(xiàn)建設(shè)跨度更大、更輕的橋梁結(jié)構(gòu)，還能最大程度提升橋梁的質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)鋼纖維混凝土橋梁以降低梁高并滿足特定的應(yīng)用要求，是應(yīng)用鋼纖維砼技術(shù)的一大進(jìn)步[7]。

（三）橋梁局部修復(fù)使用

當(dāng)?shù)缆泛蜆蛄涸谌粘Ｊ褂眠^(guò)程中受到各種外部破壞時(shí)，可以使用鋼纖維加固混凝土，將其鋪設(shè)在路面上，形成一種保護(hù)層，起到鋼纖維加固混凝土路面的作用效果。對(duì)因長(zhǎng)期荷載而出現(xiàn)淺層裂縫或裂紋的橋梁基礎(chǔ)和其他板塊進(jìn)行局部加固，使用旋轉(zhuǎn)噴射器，注入5至20厘米的鋼纖維混凝土，以滿足結(jié)構(gòu)完整性和地震載荷的要求。

（四）鋼筋混凝土樁的加固

采用鋼纖維混凝土對(duì)樁體或樁頂進(jìn)行局部加固，可大大增加樁的撓度，減少錘子的敲擊數(shù)量和沖擊頻率。使樁的抗沖擊性增加，以防止樁在到達(dá)結(jié)構(gòu)深度之前坍塌，從而增加樁對(duì)地面的穿透力和沖擊速度[8]。并且，在其中使用的樁基模板仍然是預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力的鋼纖維混凝土。

（五）隧道襯砌的加固和鋼筋混凝土路堤的保護(hù)

使用鋼纖維混凝土襯砌隧道是一種有效的技術(shù)措施。在地質(zhì)條件不利的地區(qū)以及堤壩上形成了巖石裂縫，采用傳統(tǒng)的混凝土支撐方法和噴射混凝土加固，可以通過(guò)鋼纖維技術(shù)具有特殊性能，如良好的耐磨性、抗凍性和抗拉強(qiáng)度。提高施工部分的質(zhì)量，延長(zhǎng)道路和橋梁的壽命。

八、結(jié)束語(yǔ)

鋼纖維砼技術(shù)在道路和橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量，提高道路和橋梁的承載力。經(jīng)過(guò)詳細(xì)，確定鋼纖維砼技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的混凝土生產(chǎn)技術(shù)，有必要擴(kuò)大對(duì)鋼纖維砼技術(shù)的研究分析，以提高道路和橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和建筑業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)鋼纖維混凝土的先進(jìn)技術(shù)將在路橋建設(shè)中越來(lái)越實(shí)用。

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