鋼纖維混凝土在路橋施工工程中的應(yīng)用實(shí)踐

張義清

鄂爾多斯市創(chuàng)源路橋工程有限責(zé)任公司，中國(guó)·內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000

1 引言

混凝土是當(dāng)前工程建設(shè)中的主要原材料，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且在強(qiáng)度和穩(wěn)定性等方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛歡迎。然而，由于受到外界環(huán)境、原材料和施工工藝等因素的影響，在使用混凝土?xí)r也容易出現(xiàn)裂縫問題，如果裂縫擴(kuò)展范圍不斷增大，則會(huì)對(duì)構(gòu)件的安全性產(chǎn)生影響。為此，可以采用鋼纖維對(duì)混凝土進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到具體施工標(biāo)準(zhǔn)與要求。特別是在路橋施工工程中，對(duì)于各個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求更高，必須采用鋼纖維混凝土建造各類路橋結(jié)構(gòu)，從而消除其中的質(zhì)量安全隱患。路橋施工難度較大，應(yīng)該結(jié)合具體施工要求和現(xiàn)場(chǎng)狀況，對(duì)鋼纖維混凝土施工方案加以創(chuàng)新和優(yōu)化，從而達(dá)到國(guó)家建設(shè)要求。

2 鋼纖維混凝土概述

將鋼纖維均勻分布在混凝土當(dāng)中，能夠使其物理力學(xué)性能得到改善，這就是鋼纖維混凝土。相較于普通混凝土而言，在抗彎性能、抗拉性能和抗壓性能等方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，抗彎及抗拉極限強(qiáng)度提高比例在50%以上，在遭受外界壓力而發(fā)生破壞后不會(huì)出現(xiàn)松散的情況[1]。通常情況下，鋼纖維用量不超過2.0%，使其抗沖擊韌性提高100 倍左右，在路橋結(jié)構(gòu)受到車輛沖擊后不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞。隨著當(dāng)前車輛荷載的提升，對(duì)于路橋結(jié)構(gòu)的抗裂及抗疲勞要求更高，運(yùn)用鋼纖維混凝土可以使鋼纖維體積率增大，在長(zhǎng)期受到荷載作用時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂問題。其中，鋼纖維對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響如表1所示。

表1 鋼纖維對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

3 鋼纖維混凝土在路橋施工工程中的應(yīng)用措施

3.1 道路工程

3.1.1 全截面路面

相較于普通混凝土而言，在全截面路面施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土應(yīng)該對(duì)其厚度加以控制，通常要降低在50%～60%，拆入量最大不能超過0.1%。縱縫應(yīng)用于單車道路面中，橫縫間距在25m 左右。

3.1.2 復(fù)合式路面

雙層路面和三層路面是常見的復(fù)合式路面，在雙層路面施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土，確保其厚度在50%左右。在三層路面施工中，鋼纖維混凝土主要應(yīng)用于上層和下層中，由于該形式的路面結(jié)構(gòu)施工難度較大，因此應(yīng)該采用多種機(jī)械設(shè)備輔助施工。在復(fù)合式路面中，鋼纖維-鋼絲網(wǎng)混凝土的應(yīng)用也較多，可以改善路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力，避免在車輛荷載作用下出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。

3.1.3 罩面

罩面可以對(duì)原有損壞路面加以改善，在此過程中也可以使用鋼纖維混凝土，根據(jù)直接式罩面、結(jié)合式罩面和分離式罩面的特點(diǎn)選擇合適的施工工藝。在分離式罩面施工中，需要設(shè)置特殊的隔離層與原來的混凝土結(jié)構(gòu)分隔，能夠體現(xiàn)不同路層結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)。如果路面損壞不嚴(yán)重，則可以采用直接式罩面，直接設(shè)置鋼纖維混凝土改善原有道路狀況[2]。結(jié)合式罩面則能夠通過粘結(jié)的方式增強(qiáng)原有混凝土結(jié)構(gòu)和鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

3.1.4 修補(bǔ)

對(duì)于罩面的修補(bǔ)處理，也是道路工程建設(shè)中的關(guān)鍵點(diǎn)，應(yīng)該確保體積率在1%～2%之間。相較于鋼纖維混凝土的長(zhǎng)徑比而言，在設(shè)置鋼纖維長(zhǎng)徑比時(shí)要略高，通常在70～100的范圍之間。此外，在嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)置鋼纖維混凝土，能夠使道路的抗凍性得到增強(qiáng)，防止在外界低溫作用下出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。

3.2 橋梁工程

3.2.1 橋面

在橋面鋪裝中，為了使其抗裂性得到增強(qiáng)，也要合理應(yīng)用鋼纖維混凝土，同時(shí)各個(gè)結(jié)構(gòu)的抗折強(qiáng)度和剛度也會(huì)有所改善，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。應(yīng)該確保橋面鋪裝的平整度，防止對(duì)行車舒適性和安全性造成影響。相較于普通混凝土而言，應(yīng)該適當(dāng)降低鋼纖維混凝土的鋪裝厚度，防止自重過大而影響整個(gè)橋梁的性能。除此之外，還可以融入橡膠瀝青混凝土，能夠起到有效的改良效果。

3.2.2 承受荷載部位

上部結(jié)構(gòu)會(huì)承載較大的負(fù)荷，因此也應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)承受荷載位置的施工，利用鋼纖維混凝土改善結(jié)構(gòu)受力狀況，包括了應(yīng)力集中區(qū)域和主梁區(qū)域等。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，可以使其變形問題得到解決，同時(shí)防止自重過大而影響橋梁安全，滿足大跨度橋梁的建設(shè)要求[3]。該材料的應(yīng)用，除了可以保障橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性外，還降低了成本投入，無需設(shè)置過多的墩臺(tái)，降低橋梁施工難度。

3.2.3 局部位置

剝落問題和裂縫問題等，在橋面板和橋梁墩臺(tái)等結(jié)構(gòu)中十分常見，尤其是隨著動(dòng)荷載作用的加劇，也會(huì)使橋梁的病害問題日益嚴(yán)重。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，能夠改善局部位置的抗震性，在強(qiáng)烈震動(dòng)中也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重坍塌，使上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)保持整體性。在施工中應(yīng)該確保鋼纖維混凝土厚度在5～20cm 的范圍內(nèi)，嚴(yán)格檢查轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機(jī)的性能[4]。剪切鋼纖維的應(yīng)用效果較好，應(yīng)該控制摻量在1.0%左右。為了使其早期抗裂性能得到優(yōu)化，在施工中還要添加適量的TS 型速凝劑。為了保障新混凝土能夠完全貼合，還應(yīng)該在施工前進(jìn)行鑿毛處理。

3.2.4 鋼筋混凝土樁

在樁頂施工中，可以借助于鋼纖維混凝土進(jìn)行加強(qiáng)處理，有利于抗沖擊韌性的改善，防止在打入施工中發(fā)生嚴(yán)重的破裂狀況。此外，在樁尖中的應(yīng)用可以提高打入施工效率。全斷面整體澆筑的方式也較為常用，然而會(huì)造成成本投入的升高，應(yīng)該結(jié)合技術(shù)性要素和經(jīng)濟(jì)性要素進(jìn)行合理選擇。

4 鋼纖維混凝土在路橋施工工程中的注意事項(xiàng)

首先，應(yīng)該做好分散處理和攪拌過程控制。對(duì)于鋼纖維的分散處理，能夠防止在混合中出現(xiàn)結(jié)團(tuán)的情況，保障鋼纖維分布的均勻性，滿足后續(xù)攪拌施工要求。加強(qiáng)對(duì)分散裝置性能的檢查，嚴(yán)格控制設(shè)備功率，既要達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，又要避免能耗過高的問題，分散力在20～60kg/min。加強(qiáng)對(duì)細(xì)骨料質(zhì)量的嚴(yán)格檢查，在拌和時(shí)保持均勻性，通過振動(dòng)篩改善拌和效果。分級(jí)投料的方式在實(shí)踐中較為常見，干拌時(shí)間和濕拌時(shí)間分別為1min 和2min，確保鋼纖維和水泥、碎石、砂的良好混合效果。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是施工中的常用設(shè)備類型。

其次，應(yīng)該做好澆筑和振搗施工控制。在倒料時(shí)應(yīng)該壓相15～20cm，保持鋼纖維混凝土的整體性。在施工中采取連續(xù)澆筑的方式，避免出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的中斷。插入式振搗棒在應(yīng)用中應(yīng)該合理設(shè)置振搗位置和振搗時(shí)間，增強(qiáng)鋼纖維混凝土的密實(shí)性，防止出現(xiàn)離析的問題。

最后，還應(yīng)該做好成型和接縫施工。真空吸水工藝在成型施工中的應(yīng)用較多，為了避免鋼纖維露在混凝土外面，還應(yīng)該借助壓紋機(jī)進(jìn)行處理。在施工中通常不設(shè)置縱縫，同時(shí)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的50 后對(duì)縮縫進(jìn)行切鋸處理。

5 結(jié)語

鋼纖維混凝土在抗彎、抗拉和抗壓性能、承載力、抗沖擊性能等方面都有所改善，解決了普通混凝土應(yīng)用時(shí)的開裂和穩(wěn)定性下降問題，真正保障路橋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量效果。在道路工程施工中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)全截面路面、復(fù)合式路面、罩面、修補(bǔ)等施工工序的關(guān)注，明確其施工要點(diǎn)。在橋梁工程建設(shè)中，則應(yīng)該以橋面、承受荷載部位、局部位置和鋼筋混凝土樁為重點(diǎn)，嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)程和施工規(guī)范，保障施工的效率及質(zhì)量。加強(qiáng)對(duì)重難點(diǎn)環(huán)節(jié)的合理優(yōu)化，使鋼纖維混凝土的作用得到體現(xiàn)。