道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用

曾海寧

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司， 山東 濰坊 262500）

1 鋼纖維混凝土概念

作為一種混凝土材料的升級(jí)，鋼纖維混凝土主要是鋼纖維和混凝土結(jié)合形成的一種新材料?；炷两Y(jié)構(gòu)容易在受到外界荷載擠壓而出現(xiàn)變形的問(wèn)題，對(duì)后期道路橋梁的使用和維護(hù)會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響。通過(guò)在混凝土中融入鋼纖維可以將凝固后的混凝土強(qiáng)度、延展性顯著提升，有助于提升混凝土結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。在混凝土結(jié)構(gòu)中融入不同的鋼纖維能夠得到不同的結(jié)果，無(wú)論是強(qiáng)度還是硬度都會(huì)存在一定差異性。通?？梢栽诨炷两Y(jié)構(gòu)中加入切斷型鋼纖維（圖1）、剪切型鋼纖維（圖2）、銑削型鋼纖維和熔抽型鋼纖維，不同鋼纖維的特點(diǎn)存在一定的差別，比如切斷型鋼纖維的原料主要為小直徑冷拔鋼絲，切斷鋼絲后將其融入到混凝土結(jié)構(gòu)中，從而將混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度顯著提升，加工中主要使用切刀、沖床等設(shè)備[1]。

圖1 切斷型鋼纖維

圖2 剪切型鋼纖維

2 鋼纖維混凝土特點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)普通的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼纖維材料的加入能夠形成一種新型復(fù)合材料，這種新型鋼纖維混凝土材料有著更強(qiáng)的抗外界沖擊力和抗裂性能，能夠有效減少傳統(tǒng)道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生概率。可見(jiàn)，在道路橋梁工程項(xiàng)目中，鋼纖維混凝土技術(shù)有著良好的特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值。具體來(lái)講，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在強(qiáng)度高、抗裂性好、抗沖擊能力強(qiáng)等方面[2]。

2.1 強(qiáng)度較高

很多道路橋梁出現(xiàn)的嚴(yán)重裂縫問(wèn)題都是由于混凝土缺乏足夠高的強(qiáng)度、延展性有待進(jìn)一步提升?，F(xiàn)代道路橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)功能逐漸增多，傳統(tǒng)的普通混凝土材料已經(jīng)難以充分滿足工程要求。相比于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼纖維混凝土有著更高的強(qiáng)度。鋼纖維混凝土是一種混合材料，融合應(yīng)用了混凝土材料和短鋼纖維。相比于傳統(tǒng)混凝土，鋼纖維混凝土在同等重量貨物下的抗變形作用更強(qiáng)。通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析可知，在道路橋梁中應(yīng)用鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)可以將結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的概率大大降低。不過(guò)該技術(shù)雖然能夠顯著提升道路橋梁的強(qiáng)度，但是也會(huì)大大增加橋梁自身的重量[3]。

2.2 抗裂性好

在普通混凝土材料中混合一定數(shù)量的短鋼纖維材料后制備而成的鋼纖維混凝土材料雖然有著更重的質(zhì)量，但是有助于道路橋梁裂縫問(wèn)題、變形問(wèn)題的控制。如今道路橋梁需要承受比以往更多的車(chē)輛和負(fù)重，如果車(chē)輛荷載較大很可能引發(fā)交通安全事故。加上車(chē)輛數(shù)量的增多，導(dǎo)致道路橋梁變形問(wèn)題也逐漸增加。鋼纖維混凝土材料在改善變形、裂縫等問(wèn)題上能夠發(fā)揮良好的作用，其具備優(yōu)良的抗裂性能，有助于提高道路橋梁的整體穩(wěn)定性，有助于延長(zhǎng)路橋使用壽命，可以提升工程整體質(zhì)量安全。

2.3 抗外界沖擊能力強(qiáng)

鋼纖維混凝土比傳統(tǒng)混凝土的抗沖擊能力和抗壓能力更強(qiáng)。通過(guò)相關(guān)研究可知，按照2%含量控制短鋼纖維得到的鋼纖維混凝土的抗沖擊能力是普通混凝土的50倍，這對(duì)道路橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力有很大的提升。在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，道路橋梁的抗沖擊能力更強(qiáng)，如果沒(méi)有鋼纖維的輔助，道路橋梁很可能會(huì)發(fā)生裂縫、破損甚至坍塌?？梢?jiàn)，鋼纖維混凝土在提升道路橋梁結(jié)構(gòu)整體抗沖擊能力和抗壓能力方面效果顯著，有助于提升路橋整體性能[4]。

3 鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用

3.1 橋面鋪裝

在橋面鋪裝中應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)不但可以保證橋梁整體結(jié)構(gòu)性能、降低出現(xiàn)裂縫的概率，還能夠全面延長(zhǎng)路面的使用壽命和效果。當(dāng)前很多施工單位都開(kāi)始在路橋橋面鋪裝中應(yīng)用該技術(shù)。工作人員要以實(shí)際需求為基礎(chǔ)做好工程項(xiàng)目的相關(guān)分析，要加強(qiáng)原材料質(zhì)量的檢測(cè)分析，對(duì)于不合格品堅(jiān)決不得使用。為了保證道路橋梁橋面鋪裝效果，工作人員要按照相關(guān)規(guī)范做好鋼纖維的控制，避免施工中暴露鋼纖維材料，提升橋面平整度。

3.2 橋墩及樁結(jié)構(gòu)加固

在橋墩和樁結(jié)構(gòu)加固方面可以充分發(fā)揮出鋼纖維混凝土技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以在減輕橋墩重量的同時(shí)提高橋墩結(jié)構(gòu)整體性能，避免發(fā)生結(jié)構(gòu)脫落的現(xiàn)象。施工技術(shù)人員要根據(jù)情況合理分類并且合理選擇鋼纖維材料，通常在橋墩加固作業(yè)中選用的是剪切鋼纖維或者削切鋼纖維材料。這兩種材料在橋墩牢固性提升、抗震效果優(yōu)化方面都發(fā)揮出明顯的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)施工人員需要高度重視樁結(jié)構(gòu)施工中鋼纖維外露的問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題要立即捶打，將橋墩和樁基礎(chǔ)的表面平整度和穩(wěn)定性盡可能地提高，實(shí)現(xiàn)樁結(jié)構(gòu)效果強(qiáng)化的目的[5]。

3.3 隧道和邊坡防護(hù)

道路橋梁工程長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通常會(huì)受到周?chē)h(huán)境的影響，如果周?chē)h(huán)境條件不好，那么需要在建設(shè)期間充分保護(hù)好結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境，在提升道路橋梁建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)盡量將隧道和邊坡防護(hù)效果提升，避免發(fā)生滑坡等問(wèn)題。將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用于隧道結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)中可以有效應(yīng)對(duì)內(nèi)外應(yīng)力產(chǎn)生的影響，有助于提升隧道工程的整體施工質(zhì)量。在具體實(shí)踐中，施工人員要對(duì)隧道內(nèi)外應(yīng)力變化加強(qiáng)重視，將混凝土澆筑厚度準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)，并且按照規(guī)定合理使用鋼纖維混凝土材料，強(qiáng)化路橋穩(wěn)定性。

3.4 路面施工

單層施工、兩層施工是路面施工常用的兩種施工方式。兩層施工方式主要是在鋪裝道路橋梁路面過(guò)程中中間層采用傳統(tǒng)混凝土材料，在道路頂層和底層鋪裝鋼纖維混凝土，在保證工程建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，將施工成本最大程度地降低，穩(wěn)步提升路面穩(wěn)定性，將路面開(kāi)裂發(fā)生的概率大大降低?？梢?jiàn)，兩層法比單層法需要投入更多的資金和鋼纖維材料。這兩種方法都已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于很多道路橋梁工程當(dāng)中。有的工程項(xiàng)目為了將道路橋梁主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升，還會(huì)在路面碾壓施工中增加一些鋼纖維[6]。

3.5 防凍和路面修復(fù)

很多道路橋梁經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、凹陷等不同類型的病害，在路面修復(fù)中應(yīng)用鋼纖維混凝土材料可以快速修復(fù)凹陷、開(kāi)裂等問(wèn)題，有助于路面穩(wěn)定性的提升。施工人員在實(shí)際修復(fù)路面過(guò)程中要以病害實(shí)際情況做好材料的確定，然后開(kāi)展修復(fù)作業(yè)。通過(guò)使用鋼纖維混凝土，還可以大大提升路面抗凍性能和熱傳導(dǎo)率，達(dá)到一定的防凍效果。

4 鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1 遵循連貫性原則

為了保證鋼纖維混凝土澆筑效果要盡量連續(xù)施工，預(yù)防出現(xiàn)鋼纖維和混凝土分裂的情況。為此，工作人員要堅(jiān)持連續(xù)施工原則，保證鋼纖維和混凝土材料的充分結(jié)合。在振搗中，還要增加鋼纖維混凝土密實(shí)度，通?？梢允褂闷桨逭駬v器振搗。在完成鋪裝后，為了保證主體結(jié)構(gòu)美觀性還可以覆蓋膜[7]。

4.2 原材料控制

（1）合理選擇水泥材料。普通硅酸鹽水泥是道路橋梁建設(shè)中最為常用的水泥材料。當(dāng)前公路橋梁中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用鋼纖維混凝土材料，因其有著更好的性能，可以實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度和耐磨性提升的效果。在選擇水泥時(shí)，要注意控制水泥水化熱，盡量選擇低水化熱水泥。同時(shí)，要盡量選用同一生產(chǎn)廠家的水泥材料，盡量避免更換，影響材料性能。

（2）合理選擇水和外摻劑。技術(shù)人員在制作鋼纖維混凝土過(guò)程中要嚴(yán)格控制水量，通常按照130～180kg/m3的范圍控制水量，按照0.4～0.55的范圍控制水灰比。此外，在其他施工環(huán)節(jié)中工作人員還可以適當(dāng)使用早強(qiáng)劑、減水劑等外加劑，確保鋼纖維混凝土材料質(zhì)量能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，提升鋼纖維材料的綜合性能。

（3）合理配置鋼纖維混凝土材料。在制作鋼纖維混凝土材料過(guò)程中，技術(shù)人員要以實(shí)際情況為基礎(chǔ)做好各項(xiàng)配比參數(shù)的確定，可以通過(guò)試驗(yàn)確定最佳配比。通常需要計(jì)算適配抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照0.4～0.55的范圍控制水灰比。在計(jì)算實(shí)際鋼纖維體積率時(shí)，要按照規(guī)定執(zhí)行材料抗折強(qiáng)度等數(shù)據(jù)參數(shù)，通常按照1.0%～1.5%的范圍控制抗折強(qiáng)度。在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)達(dá)標(biāo)后，可以正式投入生產(chǎn)[8]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在道路橋梁中應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，可以提升工程使用壽命、整體質(zhì)量安全，還可以節(jié)省成本。相關(guān)工作者要進(jìn)一步改革創(chuàng)新，積極改進(jìn)鋼纖維混凝土施工技術(shù)，提升技術(shù)水平，優(yōu)化施工效果，切實(shí)發(fā)揮出鋼纖維混凝土材料的價(jià)值。