道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用

李洪柏

（吉林省至臻項(xiàng)目管理有限公司，吉林 長春 130600）

鋼纖維混凝土是一種新型的土建結(jié)構(gòu)材料，其基本性能和良好的抗折、抗沖擊、抗壓等性能，由此將能夠使得其在道路、橋梁建設(shè)中發(fā)揮良好作用。在道路路面、橋梁路面、道橋局部加固等方面，采用鋼纖維混凝土技術(shù)將能夠改善傳統(tǒng)混凝土施工建設(shè)過程中低穩(wěn)定性、材料耗費(fèi)高等問題。現(xiàn)如今，鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用越加頻繁，其能夠有效改善傳統(tǒng)混凝土建設(shè)過程中的強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差等問題，進(jìn)而為促進(jìn)我國交通事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

一、鋼纖維混凝土概念

鋼纖維混凝土是一種新型的混凝土結(jié)構(gòu)，它是由鋼纖維與混凝土混合而成?；炷两Y(jié)構(gòu)在承受外部載荷的作用下，易發(fā)生變形問題，這將對(duì)以后的道路橋梁的使用和維修都有極大的影響。混凝土中加入鋼纖維能明顯提高混凝土的強(qiáng)度和延展性，從而提高混凝土的整體質(zhì)量。除此之外，在混凝土中加入不同的鋼種，其強(qiáng)度和硬度也將會(huì)產(chǎn)生一定的差異性。一般情況下，切割型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等鋼纖維的特性都有差異，例如，切割型鋼纖維的原材料是一種較小的冷拔鋼絲，切割后將其與混凝土結(jié)合，將能夠大大提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

二、鋼纖維混凝土特點(diǎn)

1.強(qiáng)度較高

許多道路橋梁的裂縫問題，主要是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度不夠，延展性還需要進(jìn)一步提高。隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)道路橋梁施工建設(shè)的穩(wěn)定性以及荷載要求，交通流量的劇增也將對(duì)道路橋梁的穩(wěn)固性和抗壓力提出了更高的要求?，F(xiàn)如今，道路橋梁的結(jié)構(gòu)功能日益豐富，常規(guī)的混凝土材料已難以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枨?。鋼纖維混凝土與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比具有較高的強(qiáng)度。鋼纖維混凝土是將混凝土與短鋼纖維板結(jié)合而成的一種新型復(fù)合材料。與常規(guī)混凝土相比，在相同重量的情況下，鋼纖維混凝土具有更好的抗拉強(qiáng)度。通過對(duì)實(shí)際使用的分析，發(fā)現(xiàn)采用鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)在道路橋梁中的應(yīng)用，可以極大地減少結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生。不過這種技術(shù)在提高道路橋梁強(qiáng)度的同時(shí)，也會(huì)讓橋梁本身的重量大幅增加。

2.抗裂性好

在普通混凝土中摻入少量的短鋼纖維材料，其重量較輕，但對(duì)控制道路橋梁的裂縫和變形問題具有重要意義。目前，道路橋梁所承載的車輛數(shù)量和重量都要比以前大得多，如果車輛負(fù)載過大，將極易發(fā)生交通事故。同時(shí)，隨著私家車數(shù)量的不斷增長，道路橋梁的變形問題也日益嚴(yán)重。鋼纖維混凝土在改善路面變形、裂縫等方面具有很好的效果，其具有較好的抗裂能力，對(duì)改善道路橋梁的整體穩(wěn)定性、延長其使用壽命、提高工程的整體質(zhì)量和安全性具有重要意義。

3.抗外界沖擊能力強(qiáng)

鋼纖維混凝土具有較好的抗沖擊性和抗壓性。根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果，采用2%的短鋼纖維時(shí)可以使道路橋梁的抗撞性提高50倍，從而極大地提高道路橋梁的抗震性能。在發(fā)生地震和其他自然災(zāi)害時(shí)，道路橋梁的抗震性也能夠由于內(nèi)部鋼纖維的作用而增強(qiáng)。而在沒有鋼纖維支撐的情況下，將極易出現(xiàn)裂縫、破損甚至坍塌。結(jié)果表明，鋼纖維混凝土對(duì)提高道路橋梁的整體抗沖擊、抗壓性能具有明顯的作用，并且對(duì)提高道路橋梁的綜合性能具有重要意義[1]。

三、鋼纖維混凝土要求及配比

1.鋼纖維混凝土路面施工的要求

在道路橋梁工程施工中，混凝土的固化速率非常高，因此，在澆筑、鋪裝等工序中，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量的管理與控制。在道路養(yǎng)護(hù)過程中，可以采用噴灑法施工，從而進(jìn)一步改善道路質(zhì)量管理的效果。在鋪裝工序中，為了使其充分發(fā)揮其作用，應(yīng)選用合理的防滑結(jié)構(gòu)。另外，鋼纖維混凝土的尺寸也要嚴(yán)格控制在6米到10米之間，一般情況下，鋼板的最大尺寸都要達(dá)到8米*12米，如果在施工中添加太多的鋼纖維，就需要考慮到尺寸的問題。

2.鋼纖維混凝土原材料的配比

2.1 對(duì)水泥的選擇提出的要求

普通硅酸鹽水泥是目前廣泛使用的建筑材料，在以往道路、橋梁工程中得到了廣泛采用。近幾年，鋼纖維材料在道路橋梁工程中的應(yīng)用越來越廣泛，從而促進(jìn)道路橋梁整體強(qiáng)度的提高。目前國內(nèi)道路橋梁工程中，采用鋼纖維混凝土進(jìn)行鋪層施工，可以顯著降低鋪層的厚度，而且其強(qiáng)度和抗凍性、抗壓強(qiáng)度、耐磨性等指標(biāo)都得到了較大程度上的提高，這將能夠有效延長道路橋梁的使用壽命。

2.2 對(duì)選擇外摻劑和水的要求

在鋼纖維混凝土生產(chǎn)工藝中，控制水量是最基本的要求，在加入水時(shí)要按130kg/m～180kg/m的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行添加，保證水灰比例在0.4～0.55之間。除此之外，還應(yīng)確保鋼纖維混凝土在施工過程中的質(zhì)量，并在其中添加一定數(shù)量的外加劑，以改善道路橋梁的整體力學(xué)性能，進(jìn)而使其整體的穩(wěn)定性和安全性能夠得到優(yōu)化提升。

2.3 對(duì)鋼纖維混凝土施工技術(shù)的配合比要求

與其它普通混凝土材料相同，混凝土的配比參數(shù)需要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。通常的計(jì)算方法是：第一，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)、強(qiáng)度、施工質(zhì)量等因素，最終確定各種參數(shù)，如抗折強(qiáng)度、試配抗壓強(qiáng)度等；第二，需要確定水灰比的參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土強(qiáng)度、水灰比等參數(shù)均應(yīng)控制在0.45～0.50之間；第三，明確每一容積混凝土應(yīng)添加多少水，其測定方法以實(shí)驗(yàn)方法為主；第四，在鋼纖維體積比計(jì)算時(shí)，應(yīng)以規(guī)定的材料彎曲強(qiáng)度為先決條件，通常應(yīng)控制在1%～1.5%之間；第五，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定含沙量的參數(shù)，同時(shí)，還需要對(duì)材料的種類、水灰比等因素進(jìn)行分析，得出1.1%～1.6%的適宜值；第六，根據(jù)混凝土的配比參數(shù)，對(duì)混凝土混合特性進(jìn)行測試，并根據(jù)實(shí)際施工條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整[2]。

四、鋼纖維混凝土技術(shù)施工要點(diǎn)

1.施工材料選擇要點(diǎn)

鋼纖維混凝土按制造材料可分為四類：剪力鋼纖維混凝土、銑削鋼纖維混凝土、熔抽鋼纖維混凝土和切割鋼纖維混凝土。不同的鋼纖維混凝土具有各自的專業(yè)技術(shù)，適合于不同的建設(shè)工程。所以，在選擇何種施工工藝之前，需要對(duì)施工場地進(jìn)行細(xì)致、全面的調(diào)查。一般的環(huán)境條件有：地下水分布、氣候變化特征、地質(zhì)構(gòu)造成分等。然后根據(jù)施工場地的具體情況，結(jié)合工程自身的實(shí)際需要，科學(xué)、合理地選擇適合于鋼纖維混凝土的施工工藝。直到施工工藝確定后，施工單位應(yīng)當(dāng)參考這一技術(shù)的特定要求，購買具有相應(yīng)性能指標(biāo)的建筑材料，從而充分保證鋼纖維混凝土施工技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用，并對(duì)整個(gè)道路橋梁工程的施工質(zhì)量進(jìn)行控制。在保證道路橋梁施工質(zhì)量的前提下，建筑企業(yè)應(yīng)盡量減少建筑材料的采購費(fèi)用。

2.開工前的準(zhǔn)備工作

在修建道路、橋梁的時(shí)候，建設(shè)單位需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙有一定的了解，還要對(duì)各種施工材料、機(jī)械、材料選擇的數(shù)量、質(zhì)量、設(shè)備的完好性、以及在開工前的調(diào)試工作進(jìn)行檢查。同時(shí)，對(duì)施工中使用的短纖維、普通混凝土等材料進(jìn)行質(zhì)量和數(shù)量的檢驗(yàn)，不合格要實(shí)行清理處理，由此確保入場材料能夠契合質(zhì)量指標(biāo)，以此更好地確保道路橋梁的施工安全。除此之外，還需要對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)，以此防止施工建設(shè)過程中出現(xiàn)安全施工問題。

3.鋼纖維混凝土澆筑

在道路和橋梁上澆筑鋼纖維混凝土?xí)r，要注意澆筑的連續(xù)性，以確保澆筑的質(zhì)量。同時(shí)，還需要用平板振動(dòng)器對(duì)路面和橋梁進(jìn)行振動(dòng)，以確保道路和橋梁之間不會(huì)有任何的裂縫，最后，在路面和橋梁上進(jìn)行平整，并將裸露在外的短鋼纖維壓縮到道路或橋梁上，從而延長道路或橋梁的運(yùn)行使用壽命。

4.攪拌和運(yùn)輸要點(diǎn)

在鋼纖維混凝土生產(chǎn)中，攪拌環(huán)節(jié)是非常關(guān)鍵的一環(huán)，其質(zhì)量好壞將直接影響其使用性能。所以，在攪拌時(shí)，相關(guān)施工人員需要嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行操作。由于鋼纖維混凝土本身就是一種混凝土，因此，在攪拌的時(shí)候，工人需要將各種材料的配比進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。而在鋼纖維混凝土的運(yùn)輸中，最常見的就是水泥罐車。但是，為避免在運(yùn)輸中發(fā)生鋼纖維混凝土的劣化，有關(guān)的運(yùn)輸人員應(yīng)注意兩個(gè)方面。第一，不要改變車輛的速度，在整個(gè)運(yùn)輸過程中，都要盡可能的保證車輛的速度和行進(jìn)穩(wěn)定性。第二，還需要對(duì)鋼纖維混凝土的攪拌溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌速度的有效控制。

五、鋼纖維混凝土在道路工程施工中的應(yīng)用

1.碾壓鋼纖維混凝土路面

碾壓鋼纖維混凝土主要是以瀝青為原料，在路面上鋪上干燥的混凝土，再進(jìn)行碾壓，使其具有較高的強(qiáng)度。這種方法可以有效地提高混凝土的硬度，但其難點(diǎn)是要確保其平整性，所以在施工中要特別重視。

2.全截面鋼纖維混凝土路面

選用這種工藝進(jìn)行道路路面的建設(shè)，其厚度可約為普通路面的50%，而在混凝土中摻入的鋼纖維比例為0.8%～1.2%。另外，采用此技術(shù)施工的雙層路面，一般不存在縱向裂縫問題，但要合理地確定裂縫間距。在施工時(shí)，往往采用多車道進(jìn)行鋪裝，不需設(shè)置縱向裂縫，但橫向裂縫應(yīng)確保橫向間距不大于45m。一般條件下，以35m為宜。比起一般的混凝土澆筑，這種混凝土路面要厚實(shí)得多[3]。

3.鋼纖維混凝土罩面

鋼纖維混凝土罩面的作用是修復(fù)受損的道路，而罩面則按具體情況分為多種類型，直接罩面是指在道路破損程度不大的地方，在施工時(shí)，將鋼纖維混凝土直接鋪在破損的路面上，從而建設(shè)鋼纖維混凝土罩面。而分體鋼纖維混凝土罩面層，就是在破損的道路上鋪一層隔離層，然后再鋪上鋼纖維混凝土，以確保鋼纖維混凝土與路面之間不會(huì)有任何的接觸，由此既可以確保鋼纖維混凝土的強(qiáng)度，又不會(huì)對(duì)路面造成破壞，從而使其更好地發(fā)揮其應(yīng)有的功能。復(fù)合混凝土是將原來的水泥路面與鋼纖維混凝土路面有效地結(jié)合起來，使兩者能起到協(xié)同作用。

4.路面修復(fù)和防凍

在部分道路項(xiàng)目通車后，由于各種因素的作用，導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫和不規(guī)則的凹坑，這就要求道路建設(shè)人員對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維修。而采用鋼纖維混凝土作為修補(bǔ)材料，對(duì)道路結(jié)構(gòu)的加固效果明顯。然而，在選用鋼纖維混凝土技術(shù)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)修補(bǔ)時(shí)，需要嚴(yán)格控制混凝土的體積比，以保證其容積比大于1.8%。由于路面在使用中受到雨、雪、溫度等因素的影響，導(dǎo)致部分路面的濕氣無法在短時(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)散，因此，鋼纖維混凝土可以有效地提高路面的導(dǎo)熱系數(shù)，提高路面的抗凍性。

5.復(fù)合式鋼纖維混凝土路面

復(fù)合鋼纖維混凝土路面一般可分成兩類，即雙層和三層。兩種材料在不同的位置上存在著較大的差別。普通的雙層鋪裝方式，在確定鋪筑位置和鋪筑距離時(shí)，應(yīng)充分考慮其厚度百分?jǐn)?shù)。而三層結(jié)構(gòu)的混凝土層則是從下往上的鋼纖維混凝土層、普通混凝土層和鋼纖維混凝土層。從施工條件、施工環(huán)境等方面看，三層鋪裝施工工藝和工序較為復(fù)雜，對(duì)施工工藝的要求也較高。

六、鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用

1.橋面鋪裝

將鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用于橋面鋪裝，不僅能確保整體結(jié)構(gòu)性能，降低裂縫發(fā)生的幾率，而且能充分地提高路面的使用壽命，提高其使用效果。目前已有不少建設(shè)單位將這種技術(shù)用于道路橋梁的橋面鋪裝。工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，做好有關(guān)工程項(xiàng)目的分析，加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)和分析，嚴(yán)禁使用不合格產(chǎn)品。為了有效確保路面橋面的鋪設(shè)質(zhì)量，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行鋼纖維混凝土的控制，以防止在施工過程中出現(xiàn)暴露鋼纖維的問題，進(jìn)而有效提高橋面建設(shè)的平整性。

2.橋墩及樁結(jié)構(gòu)加固

采用鋼纖維混凝土施工技術(shù)進(jìn)行橋墩、樁基結(jié)構(gòu)的加固，既能有效地降低橋墩的自重，又能有效地改善結(jié)構(gòu)的整體性能，防止結(jié)構(gòu)的脫落。施工技術(shù)人員應(yīng)按實(shí)際情況對(duì)鋼纖維進(jìn)行合理的分類，并對(duì)其進(jìn)行合理的選型，一般采用剪力鋼纖維或切割鋼纖維。這兩種材料在提高橋墩強(qiáng)度和優(yōu)化抗震效果等方面具有顯著的優(yōu)越性[4]。在樁基工程中鋼纖維暴露問題應(yīng)引起有關(guān)施工單位的重視，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錘擊，以最大限度地改善橋墩、樁基的表面平整度和穩(wěn)定性，進(jìn)而有效達(dá)到加固樁的效果。

3.應(yīng)用于橋梁罩面中

在橋面罩面工程中，也可以采用鋼纖維混凝土技術(shù)，由于混凝土材料中摻雜一定的鋼纖維，可以有效地抑制溫度應(yīng)力，避免橋面出現(xiàn)裂縫問題。因此，為了更好的保護(hù)橋面，將需要采用分離式、結(jié)合式和直接式的處理方式，切實(shí)將罩面面層與橋面混凝土結(jié)合，最終形成一層新的混凝土層，由此使得橋面的承載力能夠得到提升，并有效延長橋面的使用壽命。

結(jié)語

綜上所述，鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用，如：碾壓混凝土路面、全斷面混凝土路面、路面修復(fù)和防凍、橋面鋪裝、橋墩等。該方法不僅能增加路面結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，而且能改善其承載能力和耐久性，大大延長其使用壽命，從而為我國道路橋梁工程的建設(shè)提供了有力的保證，同時(shí)也將為促進(jìn)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的保證。