鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的實踐研究

薛天鋒

摘 要：隨著我國城市化速度的加快，新的建筑技術(shù)不斷出現(xiàn)，創(chuàng)新型技術(shù)提升了建筑的整體質(zhì)量。而在這些創(chuàng)新型技術(shù)中，鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。該技術(shù)主要用于道路橋梁施工項目，可以增加橋梁堅固度，提升橋梁柔韌性與使用年限，保證道路橋梁建設(shè)質(zhì)量滿足國家驗收標(biāo)準(zhǔn)。筆者結(jié)合多年道路橋梁工程建設(shè)實踐經(jīng)驗，探究鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的具體應(yīng)用方法，并提出技術(shù)改革方案，以提高我國道路橋梁工程建設(shè)水平。

關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土;道路橋梁施工;技術(shù)優(yōu)化;路面鋪設(shè)

中圖分類號：U445.57文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）04-0109-03

Abstract： With the acceleration of China's urbanization， new construction technologies continue to emerge， and innovative technologies have improved the overall quality of buildings. Among these innovative technologies， steel fiber concrete technology is widely used. This technology is mainly used in road and bridge construction projects， which can increase the firmness of the bridge， improve the flexibility and service life of the bridge， and ensure that the quality of the road and bridge construction meets the national acceptance standards. Based on many years of practical experience in road and bridge construction， the author explored the concrete application methods of steel fiber concrete technology in road and bridge construction， and proposed a technical reform plan to improve the level of road and bridge construction in China.

Keywords： steel fiber concrete;road and bridge construction;technology optimization;pavement paving

隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，我國道路橋梁建設(shè)技術(shù)不斷取得突破。其中，最具創(chuàng)新性的是將鋼纖維混凝土技術(shù)融入道路橋梁施工項目中，這項技術(shù)不僅在道路橋梁施工中取得良好的應(yīng)用效果，還極大地延長道路橋梁的使用壽命，減少建設(shè)項目投資成本。但是，部分施工單位在使用鋼纖維混凝土技術(shù)時沒有充分利用其技術(shù)優(yōu)勢，仍采用傳統(tǒng)施工方案，導(dǎo)致鋼纖維混凝土道路橋梁建設(shè)質(zhì)量不佳。為避免這種問題，施工單位應(yīng)該加強鋼纖維材料篩選管理，提升施工人員的鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用水平，讓鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中發(fā)揮更大價值。

1 鋼纖維混凝土技術(shù)分析

1.1 概念

鋼纖維混凝土技術(shù)作為一種混凝土材料優(yōu)化技術(shù)，是將鋼料與混凝土結(jié)合的一種新型技術(shù)。在混凝土受到外力擠壓時，通常會發(fā)生形變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響后期混凝土的使用。例如，道路經(jīng)過長時間使用會出現(xiàn)車轍問題。這一問題長期困擾著建筑施工行業(yè)。為了有效解決此類問題，技術(shù)人員將鋼纖維融入混凝土攪拌工序中，等混凝土凝結(jié)后，對其進行系統(tǒng)測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混凝土質(zhì)量顯著提升。

隨著技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，將不同的鋼纖維融入混凝土中，可以達到不同的硬度與強度效果。一般來說，其可以分為切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維和熔抽型鋼纖維，每一種混凝土鋼纖維都有自己的特點。例如，切斷型鋼纖維利用小直徑冷拔鋼絲作為原料，把鋼絲切成短纖維，再將其融入混凝土中，這種方法的最大優(yōu)勢是可以提升鋼纖維混凝土抗拉強度，使用切刀、沖床就可以進行適當(dāng)?shù)募庸?剪切型鋼纖維一般由冷軋帶鋼剪切而成，具有強度高、易分散等特點，自身與混凝土之間有較好的黏結(jié)性能，十分適用于橋梁、公路等方面的建設(shè);銑削型鋼纖維是一種利用鋼錠銑削工藝制成的鋼纖維材料，它的兩端都帶有錨固端，同時兼具粗糙、光滑的特性，一般被應(yīng)用于水利工程、港口建設(shè)等方面，自身具有很強的彈性與抗壓性;熔抽型鋼纖維制作方法與切斷型鋼纖維制作方法相似，二者的不同之處在于冷軋帶鋼處理方式，熔抽型鋼纖維制作過程更加復(fù)雜，需要進行加溫處理，但強度會高于切斷型鋼纖維。

1.2 優(yōu)勢

與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土具有柔性高、抗開裂、強度大和延展性好等特點。普通混凝土添加少量鋼纖維，就可以顯著提升整體強度與承載能力，而不同形狀的鋼纖維存在差異性，具體應(yīng)用則要根據(jù)工程的實際情況來定。目前，鋼纖維混凝土技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于我國建筑項目中并取得卓越的建筑效果。鋼纖維質(zhì)檢合格標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。鋼纖維質(zhì)量合格是保證鋼纖維混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)，而將鋼纖維混凝土技術(shù)融入道路橋梁建設(shè)項目中，可以有效提升路面抗彎、抗壓能力，延長道路橋梁使用壽命，減少后期出現(xiàn)工程質(zhì)量問題的可能性。但是，鋼纖維與混凝土沒有交融性，使得混凝土容易出現(xiàn)形變問題。面對這種問題，施工單位應(yīng)該有效控制和減少混凝土的雜質(zhì)含量，提升鋼纖維與混凝土的融合速度[1]。

鋼纖維混凝土具有良好的耐堿性與抗磨性，在一些特別惡劣的環(huán)境下也表現(xiàn)出良好的性能，其在我國北方地區(qū)多有應(yīng)用。我國北方地區(qū)晝夜溫差大，一年四季氣候差別較大，道路橋梁表面需要承受諸多雨雪的考驗。若道路橋梁沒有良好的隔熱性與延展性，則使用幾年后就需要大面積維修，不僅給當(dāng)?shù)卣畮順O大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，還給附近居民出行帶來極大的不便。而將鋼纖維混凝土技術(shù)融入道路橋梁施工中，可以完美消除天氣對道路橋梁使用壽命的影響[2]。

2 鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的具體應(yīng)用

2.1 鋼纖維混凝土材料分類

2.1.1 普通鋼纖維混凝土材料。顧名思義，普通鋼纖維混凝土是指在混凝土中添加一般鋼纖維材料，進而提升混凝土質(zhì)量與強度。普通鋼纖維混凝土的制作方法比較簡單，人們只需要在完成混凝土攪拌后添加細纖維、冷軋鋼纖維和水冷鋼纖維，而后添加融合材料進行二次攪拌，最終形成一種鋼纖維混凝土材料。普通鋼纖維與混凝土的體積率為1.5%～2.5%，相較一般混凝土，抗彎強度提升70%左右，抗剪強度會提升90%左右，抗壓強度增加較小，一般只能提升10%左右，普通混凝土在同等坍落度和不同壓強下的鋼纖維添加量如表2所示。將普通鋼纖維混凝土材料應(yīng)用于一般建筑中，可以提升建筑項目整體質(zhì)量。而在道路橋梁施工中，普通鋼纖維混凝土只能用于基層路面，無法應(yīng)用于路面鋪設(shè)及路面凹坑填補。鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用成本較低，混凝土強度較高，因此，應(yīng)用范圍較為廣泛，被廣泛用于橋墩灌注、基面鋪設(shè)以及坑洼處填補[3]。

2.1.2 復(fù)合鋼纖維混凝土材料。復(fù)合鋼纖維混凝土材料是指在混凝土中添加3%左右的復(fù)合鋼材料，它的抗剪強度與抗彎強度與普通鋼纖維混凝土相差不大，但是由于其特殊性，復(fù)合鋼纖維混凝土質(zhì)量較普通鋼纖維混凝土?xí)p少30%左右，抗壓性能與抗震性能會提升60%左右。當(dāng)前，我國很多地區(qū)都開始興建瀝青混凝土鋪面道路。這種道路在路面鋪設(shè)一層高黏度有機瀝青作為保護層，增加路面摩擦性與路面抗壓性。但瀝青混凝土鋪面道路一般需要兩到三層的鋪墊，因為瀝青本身硬度一般、柔性較差，若只是使用混凝土作為路面鋪設(shè)的主體，很容易出現(xiàn)塌陷和凹坑問題，而且這種問題無法得到永久解決。所以，建設(shè)瀝青混凝土鋪面道路時，只會在路面1～2 cm使用瀝青鍍層，而下面支撐部分仍然需要使用復(fù)合鋼纖維混凝土技術(shù)[4]。

在使用雙層復(fù)合鋼纖維混凝土技術(shù)時，要在下層鋪墊60%的普通鋼纖維混凝土材料，上面鋪墊40%的復(fù)合鋼纖維混凝土材料，然后鋪設(shè)瀝青鍍層材料;在使用三層復(fù)合鋼纖維混凝土技術(shù)時，要在下層鋪設(shè)30%的復(fù)合鋼纖維材料，中間澆灌40%的普通鋼纖維混凝土材料，頂層再灌入30%的復(fù)合鋼纖維混凝土材料。從設(shè)計理念來看，相較于雙層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)，三層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)更加科學(xué)、合理，但是目前很少有地區(qū)使用三層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)。主要原因在于工期短、甲方投資有限。施工單位應(yīng)主動與甲方溝通，闡明三層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)與二層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的特征，對比二者的使用年限、未來發(fā)展情況和施工質(zhì)量，使甲方充分重視三層復(fù)合鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)，增加資金投入[5]。

2.2 鋼纖維混凝土應(yīng)用

2.2.1 鋼纖維混凝土罩面鋪設(shè)。鋼纖維混凝土罩面主要有三種，即結(jié)合式罩面、直接式罩面和分離式罩面。三者都是舊混凝土路面與鋼纖維混凝土相結(jié)合的有效方法，都可以提升鋼纖維混凝土的利用價值[6]。

結(jié)合式罩面是將舊混凝土與鋼纖維混凝土結(jié)合在一起，相互連接，相互融合，促使建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。在實際施工過程中，施工單位首先要確定舊混凝土材料，避免舊混凝土與鋼纖維產(chǎn)生排斥反應(yīng)。最為有效的方法就是采集舊混凝土樣品，然后讓專業(yè)檢測機構(gòu)測定其化學(xué)成分。

直接式罩面是在舊混凝土上直接鋪設(shè)鋼纖維混凝土材料，形成全新的混凝土罩面。這種方法只適用于使用頻率較低和磨損程度較輕的混凝土路面，不適用于使用年限過長、開裂嚴(yán)重的路面[7]。在進行直接式罩面施工時，施工單位要使用超聲波檢測儀器對路面狀況進行全面掃描，避免路面內(nèi)部出現(xiàn)大型裂痕，進而影響上層鋼纖維混凝土路面的鋪設(shè)質(zhì)量。

分離式罩面就是將舊混凝土與鋼纖維混凝土分層，在二者之間構(gòu)建隔離層，減少相互影響。這種方法需要在舊混凝土上鋪設(shè)大量砂石和泥土，利用砂石填補舊混凝土道路的漏洞，然后使用鋼纖維混凝土構(gòu)建新罩面。這種方法的最大缺陷是會增加路面原有高度，遮擋駕駛員的部分視線。因此，施工單位要對隔離層進行夯實，將路面高度控制在一定范圍內(nèi)。

2.2.2 鋼纖維混凝土橋面鋪設(shè)。在橋梁建設(shè)過程中，鋼纖維混凝土相較于普通混凝土來說具有極大的優(yōu)勢。橋面采用鋼纖維混凝土鋪設(shè)，可以提升自身抗裂性與車輛行駛舒適性，有效緩解橋面壓力。同時，鋼纖維材料可以提升橋面的抗震性能與抗剪性能，在發(fā)生地震、泥石流等危險時，可以增強橋梁的綜合抗性，給橋上人員充足的反應(yīng)時間，減少人員傷亡[8]。

3 結(jié)語

鋼纖維作為一種全新的混凝土復(fù)合材料，可以顯著提升混凝土的強度、硬度、延展性、彈性以及使用壽命，實際應(yīng)用效果良好。道路橋梁工程項目要充分利用鋼纖維混凝土，提升路面和橋面質(zhì)量，促進我國道路橋梁事業(yè)的快速發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進步，很多全新的建筑材料被開發(fā)出來，其應(yīng)用市場廣闊。因此，建筑行業(yè)技術(shù)人員要著眼于當(dāng)下，自主學(xué)習(xí)全新的建筑技術(shù)，轉(zhuǎn)變建筑理念，將鋼纖維混凝土技術(shù)的價值利用到極致。

參考文獻：

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