水閘施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)

黃健華 廣東省源天工程有限公司

近年來我國水利工程的建設(shè)水平越來越高，逐漸推動水利工程向大型化和多功能性的方向發(fā)展，很多新材料和新技術(shù)都被應(yīng)用到水利工程的建設(shè)過程當中。由此可見，我國水利工程的科技水平開始逐漸提高，其功能也開始多樣化發(fā)展，尤其是在水閘施工過程當中，科技含量逐步提升。但是在傳統(tǒng)混凝土的應(yīng)用過程當中，容易出現(xiàn)腐蝕和碳化的問題，影響了水閘施工的安全，通過運用鋼纖維混凝土能夠有效改善這一類問題，提高水閘施工的質(zhì)量，保證水利工程的整體安全性。

1.鋼纖維混凝土施工技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 鋼纖維混凝土的強度更高

相對于傳統(tǒng)的混凝土材料來說，鋼纖維混凝土有著較高的強度和重量比值，在使用鋼纖維混凝土進行水閘施工的過程當中能夠保證水閘的整體強度提高，同時鋼纖維在進行水閘施工時，只需要設(shè)計橫縫即可，并不需要在此基礎(chǔ)上再設(shè)計縱縫。在設(shè)計橫縫時一般會選擇30厘米的橫縫距離，通過鋼纖維混凝土能夠在很大程度上提高水閘的抗沖擊力和整體穩(wěn)定性。

1.2 力學(xué)性能更強

鋼纖維混凝土在水閘施工過程當中，分布區(qū)間相對較短且并不具有連續(xù)性，因此在整體施工項目當中呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，在這種狀態(tài)當中能夠有效提高鋼纖維整體的抗沖擊能力和抗拉伸能力。根據(jù)相關(guān)項目研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋼纖維混凝土相對于傳統(tǒng)的單軸混凝土而言，抗拉伸的極限強度要高出將近1.5倍，而抗彎的極限則要高出2.5倍之多。在水閘具體應(yīng)用當中，鋼纖維混凝土的抗沖擊能力，相對于傳統(tǒng)混凝土而言高出50倍，甚至有可能會高出100倍，由此可見鋼纖維整體消耗較小，且穩(wěn)定性得到了明顯的提升。

1.3 延長水閘使用壽命

在水閘使用過程當中，很大一部分損耗來自正常磨損或是水力沖擊超過了水閘的極限值，而應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)所建造出來的水閘，具有較好的抗拉伸性和抗沖擊性，并且鋼纖維混凝土具有良好的耐磨能力和抗凍性能，因為鋼纖維本身能夠隨著溫度的變化產(chǎn)生伸縮性能。因此在水閘進入運行過程當中，能夠有效應(yīng)對溫度和濕度的變化，避免在使用過程當中由于水力沖擊或其他因素對水閘造成磨損和損傷。

2.鋼纖維混凝土施工技術(shù)在水閘施工中的應(yīng)用

2.1 水閘墻面的應(yīng)用

在水閘施工過程當中，鋼纖維混凝土?xí)?yīng)用于水閘墻面的施工當中。應(yīng)用鋼纖維混凝土進行水閘墻面的施工，能夠有效減少水閘的整體重量，并提高水閘的外觀效果和承載能力，而鋼纖維混凝土整體的抗壓縮性和抗拉性以及抗沖擊力較強，所以在進行水閘墻面施工時，會選擇鋼纖維混凝土進行建設(shè)，同時要注意鋼纖維混凝土與墻壁的有效結(jié)合，在完成施工之后應(yīng)當定期進行維護和保養(yǎng)，以滿足水閘的正常運行需求[1]。

2.2 水閘承重部位的應(yīng)用

在水閘承重部位會選擇使用鋼纖維混凝土作為加固材料，能夠有效提高水閘的抗沖擊能力和抗拉伸能力。在水閘的內(nèi)壓部分，通過鋼纖維混凝土能夠改善水閘內(nèi)壓部分的結(jié)構(gòu)強度減少水閘在使用過程當中的變形問題。隨著水閘施工技術(shù)的不斷發(fā)展，將鋼纖維混凝土應(yīng)用于水閘的支撐部位，能夠減少水閘體積和重量，以提高水閘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少施工成本。

3.水閘施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 合理控制鋼纖維混凝土的比例

在水閘施工當中應(yīng)用到的鋼纖維混凝土主要是由顆粒、水泥、改質(zhì)添加劑以及鋼鐵纖維等成分組成的，在鋼纖維混凝土當中，矩陣材料以及鋼鐵纖維等成分的特性直接影響著鋼鐵纖維混凝土的質(zhì)量和整體性能。因此在水閘施工當中，應(yīng)用鋼纖維混凝土?xí)r，應(yīng)當嚴格設(shè)計混凝土的混合比例，對混合的成分材料進行嚴格選擇，并保證材料的品質(zhì)[2]。首先，應(yīng)當嚴格保證水泥質(zhì)量。在選擇水泥時應(yīng)當優(yōu)先選擇高質(zhì)量且穩(wěn)定性強的水泥。其次，在選擇顆粒時應(yīng)當盡可能選擇微細的顆粒作為鋼纖維混凝土的入口，且顆粒的大小不得超過250毫米。再次，在鋼纖維混凝土當中，對鋼鐵纖維的直徑以及長度進行嚴格控制。如果鋼鐵纖維的形狀并不規(guī)則，則形成的鋼鐵纖維混凝土的穩(wěn)定性就會越強，但是在這種情況下會相應(yīng)增加施工成本。因此在選擇混合物時，應(yīng)當保證混合物能夠滿足施工的需求，以及所要建設(shè)水閘項目的功能要求。最后，在保證能夠滿足鋼鐵纖維基本性能的基礎(chǔ)上嚴格控制成本，通過進行實驗室測試和現(xiàn)場實例測試的方式，檢驗混合之后的鋼纖維混凝土是否能夠滿足實際水閘施工需求。為了能夠保證鋼纖維混凝土順利應(yīng)用至水閘施工當中，應(yīng)當嚴格控制成分，混合比例以及材料的體積外觀和品質(zhì)，不僅能夠保證水閘施工最后的整體質(zhì)量和負荷，還能夠在很大程度上提高水閘的視覺效果，減輕水閘重量。鋼纖維混凝土的具體混合比例如表1所示。

表1 鋼纖維混凝土的具體混合比例

3.2 控制鋼纖維與混凝土的混合攪拌工藝

在鋼纖維混凝土混合攪拌工作當中，其攪拌工藝同樣十分重要，因此在鋼纖維混凝土混合過程當中，應(yīng)當選擇合理的方式對鋼纖維進行投放。目前較多使用先干后濕的投放方式對鋼纖維進行投放，利用這種分散式的投放方法，能夠防止在攪拌過程當中鋼纖維出現(xiàn)結(jié)團的問題[3]。同時在投放之前應(yīng)當保證鋼纖維在經(jīng)過攪拌均勻之后投入到水泥混凝土當中。鋼纖維在經(jīng)歷過細骨料攪拌均勻以及振動篩分之后，能夠達到一定的均勻度。在經(jīng)歷了這一工藝的處理之后，能夠有效提高鋼纖維混凝土整體的均勻性和穩(wěn)定性。在對鋼筋混凝土進行攪拌的過程當中，應(yīng)當按照水閘施工工程所需要的整體強度以及功能，按照一定的投放工藝進行攪拌。在攪拌過程當中應(yīng)當嚴格按照投料的性質(zhì)和功能的不同按照分級的標準進行，后續(xù)攪拌工作只有在保證每一級材料都攪拌均勻之后才能夠進行下一步的攪拌和投入工作，最終保證整體鋼纖維混凝土材料都能夠被混合均勻。在鋼纖維混凝土混合均勻之后，才能夠應(yīng)用到水閘施工工作當中，并且還能夠有效避免混凝土結(jié)團以及混合不均勻等問題。除選擇合理的攪拌工藝之外，對攪拌機也應(yīng)當具有一定的要求，要想能夠保證整體攪拌速度以及攪拌之后混凝土的均勻性，就需要采用高技術(shù)和高質(zhì)量的攪拌機。在攪拌過程當中應(yīng)當選擇目前最為先進的攪拌設(shè)備，只有保障設(shè)備的先進性和科技水平，才能夠保證鋼纖維在攪拌過程當中能夠獲得充分混合，同時也能夠提高攪拌機的利用效率。在這個過程中還應(yīng)定期對混凝土攪拌機進行檢測和維護，避免在水閘施工過程當中，攪拌機出現(xiàn)質(zhì)量問題導(dǎo)致鋼纖維混凝土無法滿足實際施工需求，最后導(dǎo)致施工工期被延誤，影響水閘施工項目的按期竣工。

3.3 鋼纖維混凝土澆筑工藝

在對鋼纖維混凝土進行制備的過程中，大致可以分成五個部分。第一，在鋪設(shè)鋼纖維混凝土材料之前，應(yīng)當首先對水閘施工的部分結(jié)構(gòu)表層進行灑水，并嚴格控制灑水的時長和周期。一般會選擇每隔三小時進行一次灑水工作，在施工結(jié)束之后停止灑水處理。在這個過程當中，施工工作人員應(yīng)當采用專業(yè)的設(shè)備對水閘施工項目整體進行找平工作，保證水閘的結(jié)構(gòu)整體滿足平整性和穩(wěn)定性的要求。第二，在保證水閘整體結(jié)構(gòu)表面平整之后，開展振搗和攤鋪的環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)需要通過人工處理的方式幫助混凝土結(jié)構(gòu)能夠具有更好的均勻度和穩(wěn)定性。在施工的邊緣區(qū)域應(yīng)當使用振搗棒進行攤鋪，而水閘施工中間區(qū)域則需要使用振搗器械來完成整體攤鋪處理。在這個過程當中一般會使用平板振搗器作為主要設(shè)備，這一設(shè)備的優(yōu)勢主要是整體振動頻率較高，能夠在很大程度上提高水閘構(gòu)件的密實程度，且能夠保證最后的成型效果，進而保障混凝土表面整體密實程度和穩(wěn)定度。同時該設(shè)備還能夠避免混凝土在振搗過程當中出現(xiàn)擁包的問題，所謂擁包指的就是混凝土的表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性隆起。這些問題通常是因為在混凝土用料選擇時數(shù)量配比不夠準確，或是基層部分并沒有被充分壓實，因此需要施工人員在同一位置縮短停留時長來控制振搗的時間，防止在振搗過程當中出現(xiàn)漏振或者是過振問題。第三，提交處理。在施工人員按照技術(shù)標準對鋼纖維混凝土進行澆筑和振搗之后，由專業(yè)檢測人員對混凝土表面進行清潔處理，保證在水閘施工過程當中整體滿足均勻度和穩(wěn)定性的要求。第四，成型階段是水閘工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果在水閘施工過程當中所使用的鋼纖維混凝土纖維不夠均勻或含沙量超標，會影響水閘的整體質(zhì)量，因此在成型階段應(yīng)當對水閘表面進行細化處理。目前大部分會通過人工真空吸水的方式對表面進行處理，保證各項施工數(shù)據(jù)和參數(shù)都能夠滿足安全標準和施工質(zhì)量要求。同時在拆除模板之后對鋼纖維材料的外漏情況進行嚴格檢查，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)外漏問題，應(yīng)當及時上報并做抹平處理，保證水閘的整體施工質(zhì)量。第五，在成型之后進行刻槽施工。在刻槽時應(yīng)當嚴格控制刻槽的尖度以及深度，一般來說槽寬會設(shè)置在6毫米左右，而槽深則保持在7毫米。槽間距盡量保證在25毫米到35毫米之間。

3.4 鋼纖維混凝土鋪裝工作

要想提高鋼纖維混凝土整體均勻性和穩(wěn)定度，就必須要保證鋼纖維混凝土鋪裝工作能夠達到質(zhì)量標準要求。第一，在水閘施工過程當中，對鋼纖維混凝土進行鋪裝時，應(yīng)當保證鋼纖維在混凝土當中的摻拌量在0.8%～1.3%左右，在這個比例當中的鋼纖維能夠保證水閘施工整體具有高強度的穩(wěn)定性和抗裂性，同時在具體使用過程當中還能夠提高整體使用壽命。在經(jīng)歷過多年的應(yīng)用之后，發(fā)現(xiàn)該比例的鋼纖維混凝土相對于傳統(tǒng)混凝土來說，耐磨性能較強，能夠在原有的基礎(chǔ)上提高水閘的整體耐磨性增加其抗彎折強度。第二，在運用鋼纖維混凝土鋪裝時，應(yīng)當保證水閘的整體受力性能，通過嚴格控制鋼纖維混凝土的配比比例，保證在使用過程當中，水閘不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形等問題，同時還能夠減輕水閘自身的重量，避免在使用過程當中由于水閘自重過高造成質(zhì)量問題。第三，在使用鋼纖維混凝土之后，能夠降低整體水閘的造價，減少施工成本。在具體鋪裝過程當中，應(yīng)當嚴格控制鋪裝速度以及鋪裝工藝，根據(jù)水閘的具體使用需求以及質(zhì)量標準，選擇合適的鋪裝手段，對混凝土進行全面澆筑和鋪裝，以提高水閘的整體韌性和抗沖擊的能力。

3.5 鋼纖維混凝土的養(yǎng)護工作

由于混凝土本身材質(zhì)對于施工環(huán)境的要求相對較高，尤其是在施工過程當中溫度和濕度的因素，因此在施工過程當中應(yīng)當對混凝土進行及時養(yǎng)護和管理，創(chuàng)造能夠適合混凝土存放的溫度和濕度環(huán)境。第一，應(yīng)當保證施工環(huán)境溫度適宜，目前我國鋼纖維混凝土所要求的保養(yǎng)溫度應(yīng)當在18℃至20℃之間，在這一溫度區(qū)間當中的混凝土能夠有效保證其穩(wěn)定性。第二，在保證環(huán)境溫度的基礎(chǔ)上，要將施工環(huán)境的濕度維持在95%以上，能夠保證鋼纖維混凝土各項材料的性能不會發(fā)生變化。第三，在施工過程當中應(yīng)當定期采用相應(yīng)的養(yǎng)護方法對鋼纖維混凝土進行養(yǎng)護。目前已有的養(yǎng)護方法，主要有自然養(yǎng)護，在平均氣溫高于5℃的施工環(huán)境當中，在混凝土表面進行澆水養(yǎng)護，同時混凝土養(yǎng)護期間不應(yīng)當與水泥和任何外加劑進行接觸。在常溫天氣當中，整體養(yǎng)護時間應(yīng)當在一周以上，如果水閘施工具有特殊的抗凍需求，應(yīng)當維持14天的養(yǎng)護周期。除此之外還有蒸汽養(yǎng)護的方式，主要是通過鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，在混凝土表面進行襯砌養(yǎng)護，能夠通過蒸汽來保證混凝土表面的溫度和濕度，這一維護方法主要是在冬季使用。而養(yǎng)護液法則主要是在混凝土的表面利用養(yǎng)護液揮發(fā)形成的塑料薄膜，將混凝土結(jié)構(gòu)與空氣隔絕，阻止施工過程當中由于工期過長造成的混凝土水汽揮發(fā)，這一養(yǎng)護方法則主要是在夏季進行保證混凝土的整體濕度。滿水法在混凝土的四周用鐵釘固定澆筑完成之后，則使用凸木來抹平混凝土并在抹平之后及時進行噴霧養(yǎng)護，這一滿水法能夠有效保證混凝土的整體穩(wěn)定性和強度，不會在施工過程當中出現(xiàn)空鼓的現(xiàn)象，提高混凝土的外觀效果。因此在水閘實際施工過程當中應(yīng)當結(jié)合施工區(qū)域的自然環(huán)境以及水閘需求，合理選擇相應(yīng)的養(yǎng)護方法，提高工程質(zhì)量。

4.結(jié)論

鋼纖維混凝土相對于傳統(tǒng)的混凝土來說，耐久性較強且耐壓性更好，因此利用鋼纖維混凝土能夠有效減少水閘結(jié)構(gòu)當中產(chǎn)生的裂縫，但是在水閘實際施工過程當中，應(yīng)當嚴格控制鋼纖維混凝土的材料配比，并選擇合理的施工工藝對鋼纖維混凝土進行處理，根據(jù)實際情況確定所需要使用的技術(shù)和工藝，因此水閘的建筑施工人員必須不斷吸收先進的施工技術(shù)和方法，保證水閘施工整體工程質(zhì)量。