鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的應用分析

李建軍

山西路橋第三工程有限公司 山西忻州 034000

交通運輸?shù)陌l(fā)展對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的推動作用。鋼纖維混凝土技術是道路橋梁工程中的常見技術形式，能夠進一步提升施工質量，在具體施工時，相關工作人員需要對鋼纖維性能進行深入分析。鋼纖維混凝土性能優(yōu)于普通混凝土，具有強度高、適應性好等特點，延長主體工程的使用時間。將鋼纖維混凝土技術應用到道路橋梁工程建設領域中具有重要意義，其可以有效提升道路橋梁工程的使用性能和效果。

1 鋼纖維混凝土技術概述

所謂鋼纖維混凝土技術，簡單來講就是在原本基本成分混凝土中，添加一定量的鋼纖維，以此配出一種新型混凝土材料，這種混凝土材料在實際應用中，因原本鋼纖維處于亂向分布，將其與基本成分混凝土結合起來，能夠起到進一步強化混凝土穩(wěn)定性的作用，有效防止開裂問題，同時也會起到對混凝土韌性、耐久以及耐磨等方面特性的強化作用。除此之外，鋼纖維在混凝土中的成分所需成本相對比較低，但在承重方面的應用效果卻很明顯，在澆筑上也具有相對簡單方便等方面的優(yōu)勢[1]。

2 鋼纖維混凝土材料性能

鋼纖維混凝土材料是將短鋼纖維按適當比例摻加在常規(guī)混凝土材料中并使其亂向分布而得到，屬于新興多相復合材料。通過將短鋼纖維摻入混凝土材料內能起到預防微小裂縫和宏觀裂縫的目的，并有效改善混凝土材料的抗彎折、抗拉、抗沖擊、抗疲勞等性能。其工程性能優(yōu)勢包括以下方面：①較好的抗彎折、抗拉、抗壓、抗沖擊性：鋼纖維混凝土材料中短鋼纖維分布不規(guī)則，能有效提升鋼纖維混凝土材料的抗彎折、抗沖擊性能，試驗結果顯示，鋼纖維混凝土與常規(guī)混凝土材料相比，其抗彎折性能能提升50%～150%，抗拉極限強度提升40%～50%，鋼纖維混凝土中鋼纖維的摻加量約為0.5%～2.0%，混凝土材料中摻入鋼纖維，其整體抗壓破壞形式顯著改善，混凝土結構抗壓強度明顯增強；②良好的抗裂及抗剪性：常規(guī)混凝土所具有的開裂荷載和極限荷載相當，而鋼纖維混凝土即使在開裂荷載的作用下，其極限荷載也能持續(xù)增強，通常情況下，鋼纖維混凝土體積增大后，其開裂荷載、極限荷載和韌性均增大；根據(jù)鋼纖維混凝土剪切性能試驗結果，其基體發(fā)生位移后，承載力強度仍然可以達到400～800MPa的水平。③鋼纖維混凝土材料還具有較強的伸縮性、抗凍性和耐磨性，其能較好地控制因溫度應力所引起的道路橋梁裂縫問題，并能顯著改善混凝土收縮變形性能，使混凝土材料抗拉彈性模量明顯增大[2]。

3 鋼纖維混凝土技術優(yōu)點

對于鋼纖維混凝土技術，其使用優(yōu)點首先體現(xiàn)在抗韌性能較好。相關研究表明，與傳統(tǒng)混凝土技術相比，鋼纖維混凝土的自身強度更大，抗壓性能更強。相關人員在實驗當中，選擇長度、寬度相同的普通混凝土與鋼纖維混凝土，并利用撓度測量設備進行分析，發(fā)現(xiàn)在相同重量機械設備碾壓之后，鋼纖維混凝土的抗韌性能要更強。鋼纖維混凝土的優(yōu)點還體現(xiàn)在抗裂性較好，鋼纖維與混凝土進行結合之后，可以提高混凝土自身的抗裂性，從而不斷提高鋼纖維混凝土的使用性能。有相關實驗選擇100t剛性壓力機，并分別選擇普通混凝土與鋼纖維混凝土進行分析，觀察在相同壓力下兩種材料的抗裂性。發(fā)現(xiàn)鋼纖維混凝土的自身結構更為完整，可以避免外界壓力而引發(fā)的混凝土變形等問題，從而減少裂縫的發(fā)生，提高混凝土的抗裂性能。

4 鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的應用

4.1 施工準備

①在橋梁鋼纖維混凝土技術應用前，要保證各項準備工作按照要求進行，要開展性能的分析和研究，能夠達到工程的標準和要求，以消除所存在的故障問題和缺陷，設置專業(yè)的質檢管理崗位和人員，能夠消除所存在的質量問題，提高工程的質量水平。②積極落實各項鋼纖維材料的質量檢查方式，保證橋梁各個結構部分的性能符合要求，從而可以提高橋梁的運行性能和標準[3]。③橋梁結構鋼纖維混凝土施工技術的應用要考慮到當?shù)氐膶嶋H情況，選擇合適的施工方式，這是保障工程質量的關鍵因素。

4.2 原材料的配比

①水泥的選擇。首先選擇普通硅酸鹽水泥作為水泥的原材料，并且選擇5～25mm連續(xù)級配石子作為混凝土的天然粗骨料，而天然細骨料選擇了天然河砂，細度模數(shù)為2.89。②水和外摻劑的選擇。鋼纖維混凝土在制作過程中，相關工作人員需要對用水量進行嚴格控制，最常用的加入要求范圍為130～180kg/m3，實際水灰比數(shù)據(jù)要求為0.4～0.55。另外，在其他施工環(huán)節(jié)中，如果能夠確保鋼纖維混凝土材料質量與相關標準要求同步，工作人員還需要添加外加劑，如減水劑、早強劑等，促使鋼纖維材料綜合性能大幅提升。③鋼纖維混凝土施工技術的配合比。鋼纖維混凝土材料在制作時，需要根據(jù)實際情況確定各項配合比參數(shù)。根據(jù)實際強度和設計參數(shù)等內容明確適配抗壓強度和抗拆強度等參數(shù)；確定水灰比時，可以根據(jù)適配抗壓強度對數(shù)據(jù)進行計算，一般需要將其控制在0.45～0.50，保證混凝土強度以及水灰比等能夠得到綜合分析；在實際鋼纖維體積率計算中，需要根據(jù)材料抗折強度等規(guī)定執(zhí)行計算操作，并將該類參數(shù)控制在1.0%～1.5%之間；確定單位體積水量的加入情況，并根據(jù)實際工況開展驗證操作[4]。

4.3 鋼纖維機械加工及配置要求

如果僅僅依靠混凝土的應用，結構整體的硬度和強度都不能滿足工程建設的需要，如果盲目地從水泥中加入纖維的量，就會導致混凝土在攪拌過程中結塊。因此，必須嚴格、科學地確定混凝土中鋼纖維的摻量。混合料出料前，應充分控制分散機功率，其值應控制在0.75～11.0。同時，根據(jù)混凝土設計類型和鋼纖維用量，明確材料坩堝類型的位置和選擇，滿足不同施工現(xiàn)場的特殊要求，保證施工的整體質量水平。技術人員應首先確定鋼纖維與細骨料的混合比，根據(jù)混合比的要求確定所用機器的類型和規(guī)格，并考慮所使用的機器必須是DUPLO反向DESCARGA或強制性機器。

4.4 混凝土拌和

為保證攪拌均勻，將攪拌量設計為總量的80%，并選用強制拌和機，以此避免鋼纖維在混凝土中出現(xiàn)結團現(xiàn)象。同時，該工程為使鋼纖維充分發(fā)揮出實際作用，選用了粘合性更高的水泥，并利用分散機進行布料，以先干拌后加水濕拌為原則，混凝土干拌30s后將一半鋼纖維加入干拌1min，待干拌結束后加入混凝土輔料，使水泥漿與各類添加料有效結合，最后加水進行濕拌，在濕拌過程中加入適量減水劑，濕拌時間不宜過長，因此應＜1.5min，使鋼纖維混凝土拌和更加合理。

4.5 切縫處理

橋面在鋪設鋼纖維混凝土施工完成之后，要根據(jù)設計方案和標準進行橫向縮縫的設置。一般來說，在與橋墩間隔距離為30m的部位需要設置橫縫結構。在具體的設計中，要考慮到工程的具體情況，了解到環(huán)境的溫度，然后采取合理的設計方案，以提升工程的質量。灌縫材料選擇也是非常重要的，保證灌縫施工的質量合格。要深入檢查灌縫施工的材料質量，有任何材料的質量問題都要進行處理，不能影響整個橋梁工程的質量。

4.6 鋼纖維混凝土的鋪設

第一，路橋結構加固。鋼纖維混凝土技術在橋墩及樁結構方面的應用，可起到減輕橋墩重量的作用，避免道橋在施工過程中道路表面出現(xiàn)結構脫落問題。從施工角度分析，技術人員應根據(jù)具體情況對鋼纖維進行分類，選擇剪切鋼纖維或削切鋼纖維，起到加固橋墩的作用。上述兩種形式均能提升橋墩的牢固度，具有明顯的抗震效果。從柱結構施工角度分析，相關施工人員需要對鋼纖維外露情況提高重視程度，一旦發(fā)現(xiàn)這種情況應立即進行捶打，保證柱結構外表面的平整度和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮強化柱結構的效果。第二，橋面鋪裝?，F(xiàn)階段將鋼纖維混凝土技術應用到橋面鋪裝施工中，除了能夠優(yōu)化橋梁整體結構外，還能夠避免裂縫問題出現(xiàn)，起到延長道路橋梁使用壽命的效果。就目前情況來看，相關施工人員需結合項目的實際需求分析，在施工前確保原材料質量檢測合格，待材料合格后入場。材料的使用應符合相關規(guī)范，在鋼纖維混凝土施工中，為了確保道路橋梁工程的質量，需要確保鋼纖維混凝土材料不能暴露，如果出現(xiàn)暴露問題，施工人員應采取相應的解決措施，從根本上保證橋面質量。第三，邊坡加固。在實際道路橋梁工程建設過程中，周圍環(huán)境直接可影響道路橋梁結構的穩(wěn)定性，若項目周圍環(huán)境較差時，項目在建設期間應注意周圍環(huán)境的保護，確保項目建設質量。將鋼纖維混凝土技術應用到防護隧道以及邊坡中，可呈現(xiàn)出多重優(yōu)勢，在隧道結構中應用鋼纖維混凝土材料可避免內外應力對隧道造成的影響，確保隧道質量符合驗收標準[5]。施工人員在項目實際施工過程中，應同時注意隧道內外應力的變化，根據(jù)隧道需求計算出所需混凝土澆筑的厚度，并按照規(guī)定的鋼纖維混凝土標準進行使用，強化道路橋梁的基本穩(wěn)定性。第四，防凍和修復路面。道路施工結束且正常通車運行后，在部分因素影響下，路面還會出現(xiàn)較多明顯的凹陷和開裂問題。鋼纖維混凝土是較好的修復材料，進行路面修復施工中，鋼纖維混凝土可對凹陷以及開裂的路面進行修復，提高路面穩(wěn)定性。施工人員在實際路面修復過程中，應根據(jù)被修復部位的實際情況確定材料的需求，再進行后續(xù)路面修復操作。鋼纖維混凝土體積率應超過1.8%，保證最佳修復，可有效起到避免路面結構出現(xiàn)水化熱問題，影響施工路面質量。如果應用鋼纖維混凝土及時，路面的抗凍性能以及熱傳導率同樣可以得到提升，效果十分明顯[6]。

4.7 施工養(yǎng)護

施工養(yǎng)護工作要注重兩個重點：①養(yǎng)護方法，一般情況下施工企業(yè)應當安排專人負責養(yǎng)護，在施工過程中要預埋冷水管，避免混凝土內外部溫差過大導致出現(xiàn)裂縫等問題，選擇表面覆蓋或者灑水等處理的方式，能夠提升鋼纖維混凝土材料的綜合性能，保證工程的質量合格，且外部美觀性達到標準的要求。②養(yǎng)護時間，如果在常溫狀態(tài)下，鋼纖維混凝土養(yǎng)護時間不得少于7d，不建議超過10d，但如果溫度過高或過低，就要適度對養(yǎng)護時間進行調整。另外，在條件允許的情況下建議先進行養(yǎng)護實驗，目的是確認養(yǎng)護的具體時間，這樣能夠進行科學、客觀的養(yǎng)護，有利于鋼纖維混凝土最終質量[7]。

5 結語

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度越來越快，人們生活質量也隨之有了很大提升，在交通出行方面的頻率也隨之增加，因此路橋工程質量也就成為當前人們在保證自身出行安全中重點關注的一項內容，而鋼纖維混凝土具有抗拉、抗壓等優(yōu)點，不僅可以滿足人們出行方面的要求，而且還能確保整個道橋工程的施工質量，具有很好的應用意義。