基于鋼纖維混凝土技術的道路橋梁施工方法

文／孫宏杰 威海市公路事業(yè)發(fā)展中心 山東威海 264200

引言：

從道路橋梁項目的現(xiàn)代化技術層面來看，鋼纖維混凝土技術具有較高的應用價值，基于對此技術的合理應用，不僅能夠提高工程施工質量，而且符合綠色施工理念。此技術主要應用的是水泥復合材料，以此來取代傳統(tǒng)的混凝土材料，更加綠色環(huán)保，而且建設的工程質量更為可靠。不論是從經(jīng)濟角度分析，開始出于社會效益的角度，施工單位都應當加強對鋼纖維混凝土技術的應用，并且持續(xù)進行技術革新與優(yōu)化，推動建筑行業(yè)實現(xiàn)更加良好的發(fā)展。

1.鋼纖維混凝土的性能分析

（1）鋼纖維的加入能夠顯著提高混凝土的物理強度。相比于普通混凝土，鋼纖維混凝土在受力時更難發(fā)生破壞，可以承受更大的壓力，這使得鋼纖維混凝土在需要高強度結構的工程中具有很大的應用潛力。然而，鋼纖維的加入也會增加混凝土的重量，在工程設計中需要額外考慮，尤其是對于需要輕負荷或要求減輕結構自重的設計。

（2）具有較強的抗壓、抗彎折和抗拉性能。在受到外部力量的作用后，如地震等自然災害或機械沖擊，普通混凝土結構容易產(chǎn)生斷裂和破壞，而鋼纖維混凝土具有更好的韌性和抵抗力，能夠吸收和分散應力，減緩結構的受損程度，保護了工程的安全性和可靠性[1]。

（3）通過摻入適量的鋼纖維，砼的沖擊韌性可以提升50-100 倍，這使得鋼纖維混凝土在需要抵抗撞擊或爆炸沖擊的工程中具有更廣的應用空間，如護坡、地下結構和防護墻等。

（4）鋼纖維混凝土具有更好的彈性特性，能夠更好地承受荷載并減少變形，從而更有效的保持混凝土道路的形狀穩(wěn)定性和減少收縮程度。在同等使用年限下，鋼纖維混凝土道路相比普通混凝土道路更具有更強的耐久性。

2.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用的意義

2.1 節(jié)約成本

在目前社會需求快速增長的背景下，道路橋梁工程面臨著越來越大的施工難度。而鋼纖維混凝土作為一種新型材料，為道路橋梁項目的施工提供了有效的解決方案。首先，通過鋼纖維的添加能增加混凝土的強度、韌性與抗裂能力，使橋墩與路基能夠更好地承受重載和外部沖擊，降低了其由于溫度變化、荷載變化等原因引起的開裂和損壞風險，減少了維修和更換的需求，從而節(jié)約了維護成本。其次，采用鋼纖維混凝土作為橋面與路面的使用材料，可以顯著減輕結構的自重，減輕了對支撐結構的要求。而且鋼纖維混凝土的輕量化特性使得道路橋梁的施工更為便捷，減少了原材料的使用量和運輸成本[2]。

2.2 加強鋼筋混凝土樁以及路面、橋面的性能

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土樁在承受沖擊力時容易發(fā)生破壞，而鋼纖維混凝土通過增強樁頂和樁尖的抗沖擊韌性可以顯著提升樁的穿透能力。這意味著在施工過程中，鋼纖維混凝土樁能夠更好地抵抗外力的沖擊，確保樁的穩(wěn)固性和可靠性。而且，相比傳統(tǒng)施工方法中需要重復錘擊的步驟，鋼纖維混凝土可以直接使用機械設備進行施工，節(jié)省了大量的時間和人力資源，還能大幅提升樁頂和樁尖的力學性能，使其具有更強的抗沖擊韌性，進而規(guī)避了傳統(tǒng)作業(yè)方式下可能出現(xiàn)打入樁頂時產(chǎn)生裂縫的情況，大幅提升了工程施工質量與效率。另外，把鋼纖維混凝土技術運用于路橋工程中，可以有效提升路面與橋面的抗裂性能與抗凍性能，為民眾提供更為舒適、安全的使用體驗。

3.鋼纖維混凝土施工技術的應用措施

3.1 材料的選擇

在進行鋼纖維混凝土施工時，選擇適合的材料是至關重要的。首先，需要挑選強度和基礎材料接近的鋼纖維材料，以確?；炷恋恼w強度和性能。其次，鋼纖維的含量需要控制在0.46%-1.96%范圍內，以保證鋼纖維在混凝土中發(fā)揮出最佳的增強效果。再者，鋼纖維的長度與寬度也需要符合一定的要求，過長或過短的鋼纖維都會影響混凝土的均勻性和強度，需要結合現(xiàn)場的具體要求挑選合適的鋼纖維材料，以保證纖維的分散特性有效發(fā)揮。

3.2 材料的分配和分散裝置

需要嚴格依照原設計方案確定配合比，并參照現(xiàn)場的實際情況開展排水試驗，確定最為合理的排水比例，以確?；炷恋牧鲃有院托阅?，以滿足工程項目施工的需求。通常，機械設備的功率需要設置在0.75-1.0kW 范圍內，分散速度為每分鐘20-60 千克，這樣可以確保鋼纖維在混凝土中充分分散，避免纖維團塊的形成，從而提高混凝土的均勻性和強度[3]。

3.3 鋼纖維混凝土攪拌

在開始攪拌之前，必須根據(jù)設計要求確定好混凝土的配合比，并且為了確保混凝土配合比的準確性，需要采用電子秤對原材料加以精確稱重。在原材料的攪拌過程中，應當按照砂、鋼纖維、碎石與水泥的順序逐步添加原材料。在正式進行混凝土攪拌前，應當實行試拌操作。通過試拌可以確定混凝土所需的合理水量與拌和時間。在鋼纖維混凝土攪拌過程中，常常使用強制式拌和機進行攪拌，如此可以更好地實現(xiàn)原材料的混合，并確保鋼纖維均勻分散于混凝土中。一般情況下，攪拌1min 的時間是比較合適的。除了基本的原材料外，根據(jù)需要還可以添加一些外加劑來改善混凝土的性能。在添加外加劑之后，需要進行兩分鐘的水濕拌，以確保外加劑充分溶解和混合。

3.4 鋼纖維混凝土澆筑

在開展混凝土澆筑前，必須確?；旌狭弦呀?jīng)充分拌和均勻。這樣可以避免出現(xiàn)原材料分層或均勻性不足的問題，從而影響到混凝土的強度和穩(wěn)定性。在倒料過程中，應當嚴格把控每次倒料的距離，通常應在15-20 厘米范圍內。鋼纖維混凝土的澆筑操作應該做到緩慢、均勻、連續(xù)，這樣可以確?；炷猎谀０逯芯鶆蚍植?，有利于混凝土的流動性和排氣性，避免出現(xiàn)空洞或者夾層現(xiàn)象。在整個澆筑過程中不得停頓，停頓會導致混凝土的凝固和不均勻，從而影響到施工質量和混凝土的強度[4]。

3.5 鋼纖維混凝土振搗

平板振搗器是一種常用的振搗設備，通過產(chǎn)生高頻振動來讓混凝土內部顆粒緊密排列和沉降，從而提高混凝土的密實性和強度。但是要注意，過度的振搗力度也會造成反效果，導致混凝土的分層和空鼓現(xiàn)象。因此，在進行振搗時，應當選擇適當?shù)恼駬v力度，以達到最佳的振搗效果。

3.6 鋼纖維混凝土成型

若想防止產(chǎn)生質量問題，混凝土的成型環(huán)節(jié)十分重要，必須要掌握施工要點，對于纖維分布不均、粗骨料粒徑不合格與含砂比例高的問題，可采取真空吸水法。還可通過抹平表面來防止鋼纖維暴露在外，如此不僅能夠確保道橋工程外形美觀，還可提升施工質量。

3.7 鋼纖維混凝土接縫

在接縫處理時，需要按照相關標準規(guī)定進行施工。為了達到?jīng)]有接縫或采用整幅式接縫的效果，可以使用攤鋪機進行操作。在進行伸縮切割時，要根據(jù)混凝土的強度和設計標準來確定切割時間和頻率。同時，在施工過程中，需要注意現(xiàn)場的封閉操作，避免灰塵和雜物進入混凝土縫隙中，從而影響接縫的質量。

4.鋼纖維混凝土技術在橋梁工程中的應用

4.1 做好橋面鋪裝作業(yè)

橋面結構層一般分為兩層或三層，通過合理安排各層材料的特性和功能，可以增強橋面對承載荷載、抗裂、耐磨和抗變形等方面的能力。在兩層結構中，上層采用鋼纖維砼材料，可以提高混凝土的抗拉強度和抗裂性能。而下層則使用普通砼，以提供穩(wěn)定的基礎支撐。三層結構則更進一步，對上層與下層都使用鋼纖維砼，以增加整體的強度和耐久性。而中層則使用普通混凝土，起到連接上下層的作用，使整個結構更加堅固穩(wěn)定。在此方面的應用中，需保證鋼纖維砼的鋪筑厚度為普通砼的1/2 或者是3/5，該比例可以保持合適的層次結構，充分發(fā)揮鋼纖維混凝土的優(yōu)勢。在進行橋面鋪設之前，首先需要鋪筑一層優(yōu)質砂漿，這一步驟可以在橋面與鋪裝層之間形成良好的粘結層，提高橋面的整體強度和穩(wěn)定性。然后，按照水平分層的原則進行澆筑，確保每一層的厚度均勻，并且不超過四十厘米。澆筑完成后，工作人員應當進行均勻的振搗處理，排除混凝土內部空隙和氣泡，提高混凝土的密實性和強度。此外，還需要對砼結構層進行養(yǎng)護處理，如覆蓋養(yǎng)護膜、噴灑養(yǎng)護劑等，以確?；炷林饾u水化和固化，達到預期的強度和穩(wěn)定性[5]。

4.2 優(yōu)化橋梁結構體型

通過優(yōu)化橋梁結構體型，可以保證整體結構受力均勻，防止出現(xiàn)局部應力集中的問題。在鋼纖維混凝土施工中，操作人員需要合理控制鋼纖維的添加量，以及攪拌時間和攪拌強度等參數(shù)，以保證鋼纖維在混凝土中均勻分布，并與混凝土牢固地結合，以增加混凝土的韌性和抗裂性能，提高整體結構的剛度和穩(wěn)定性。另外，還要加強坐漿厚度的控制。坐漿層的厚度太薄會使得結合面形成空隙，降低結構的承載能力和穩(wěn)定性；而太厚則容易引起墊塊偏移等問題。為了確保坐漿質量符合要求，施工人員需要根據(jù)設計要求合理控制坐漿層的厚度，并對坐漿材料進行嚴格篩選和摻配，以確保其黏結度和可塑性。施工人員必須要盡可能避免在高溫的夏季實行澆筑，高溫環(huán)境會使混凝土迅速凝固，增加溫度裂縫的發(fā)生風險。因此，在澆筑環(huán)節(jié)，應當使用降溫劑、覆蓋遮陽網(wǎng)等方式來有效降低混凝土的溫度，從而保證混凝土結構具備良好的穩(wěn)定性與剛度，減輕溫度荷載對結構的不利影響，提升道路橋梁的整體性能。

4.3 加固橋梁墩臺

在加固橋梁墩臺時，可選擇使用轉子Ⅱ型噴射機進行鋼纖維混凝土噴射施工。這種施工方法可以將鋼纖維混凝土均勻地噴射到橋梁墩臺表面上，形成一層厚度為5-20 厘米的保護層，有效地增強橋梁墩臺的抗震性能，提高結構的承載能力。為了進一步提高橋梁墩臺的抗裂性能，還可以在施工中加入適量的快硬硫鋁酸鹽水泥和S 型速凝劑，以此增強混凝土的早期強度和硬化速度，有效防止裂縫的產(chǎn)生和擴展。對于已經(jīng)建成的橋梁墩臺，定期檢測其抗震端的強度是至關重要的。若察覺到部分抗震端存在質量缺陷，如裂縫、破損或強度下降等，就應當及時加以修補。在修補過程中，選擇優(yōu)質的混凝土作為修補材料，確保修復部位與原有結構的牢固連接，可以防止抗震端的缺陷引起橋墩結構的抗震性能下降，保障橋梁的安全運行。除了對抗震端進行修復外，還應特別關注橋梁墩臺彎度區(qū)域。這些區(qū)域往往承受較大的力和變形，容易出現(xiàn)缺陷和損傷。因此，在施工過程中需要進行動態(tài)調整和加固處理。針對存在缺陷的部位，可以采用加厚的方式，即增加混凝土的厚度，提升這些特殊部位的抗震能力，以此延長橋墩結構的使用壽命。最后，在橋墩結構的設計中，相關人員應該按照施工規(guī)范標準和實際施工條件，選擇最優(yōu)的框架結構，合理設計縱面梁的強度，控制好連梁跨度，把墩臺結構分成多個均勻的小段。此種設計能夠增強橋梁墩臺的整體穩(wěn)定性和承載能力，提高道路橋梁工程的伸展性和安全質量，有效減少結構的變形和應力集中，提升橋梁墩臺結構的抗震性能和整體質量。

4.4 增強樁頂與樁尖結構

鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的應用可以顯著提高施工質量和保證工程的安全性。對于樁頂和樁尖結構的施工作業(yè)，合理運用該技術，能夠有效增加樁頂?shù)目箾_擊能力和韌性，從而防止樁尖由于設計深度提升而發(fā)生破裂的情況，同時還能加快施工的速度和改善施工效果。為了增強樁頂與樁尖結構的穩(wěn)定性，對于樁身部分，可以選用預應力鋼筋砼或整體澆筑性鋼纖維砼。這些材料具有較高的強度和耐久性，能夠有效提升樁的穿透力和承載能力，確保建筑的牢固性。若是道路橋梁工程需要穿越隧道，就需要將鋼纖維砼技術與襯砌工藝、噴射鋼纖維技術聯(lián)合起來綜合應用，利用鋼纖維混凝土技術對隧道加以支護，可以提高側壁的穩(wěn)固性，提高整體隧道的安全水平，同時運用普通混凝土施工技術對隧道進行襯砌，進一步加固和保護隧道結構。另外，還需要注意對路橋面層進行必要的防水處理，在路橋面層上修建保護層，能夠有效地防止地下水的侵蝕，保持路橋結構的完整性和穩(wěn)定性。

4.5 發(fā)揮鋼纖維混凝土技術在邊坡施工中的作用

通過使用噴射機械來噴射鋼纖維混凝土集料，可以確保鋼纖維混凝土充分填充邊坡的空隙和裂縫，并形成一個堅固且連續(xù)的混凝土結構，提高邊坡的強度和穩(wěn)定性。不僅如此，鋼纖維混凝土技術還能夠提高邊坡的防滲能力。在實施施工之前，施工技術人員需要對道路橋梁工程周邊地質條件進行深入分析，以精準評估邊坡當前的滲漏情況。一旦發(fā)現(xiàn)滲漏問題，就可選擇適當?shù)幕炷僚浜媳壤齺硇迯土芽p，有效阻止水分滲透到邊坡內部，并防止裂縫擴大，從而保護邊坡的穩(wěn)定性與結構完整性。對于那些滲漏較為輕微的邊坡，施工人員可選擇使用高壓單管鋼纖維混凝土旋噴施工方法。這種施工方法是利用高壓力將鋼纖維混凝土材料噴射到邊坡表層，形成一個致密的保護層，有效防止水分滲透和表層開裂和脫落問題的發(fā)生。這種方法操作簡便，施工速度快，并且能夠在保證邊坡結構穩(wěn)定性的同時提供良好的防滲效果。此外，翻砌技術也是處理邊坡結構中對接縫的一種常用方法。施工技術人員可以利用翻砌技術在縫隙中填入優(yōu)質的鋼纖維砼材料，以實現(xiàn)對接縫的修復和加固。

5.鋼纖維混凝土技術在道路工程中的應用

5.1 混凝土路面碾壓

鋼纖維作為一種增強材料，能夠增加路面的強度與韌性，從而提高其抗裂性和耐久性。常見的鋼纖維比例為0.6%的B 型與0.53%的F 型鋼纖維，這些鋼纖維具有良好的拉伸強度和抗彎能力，能夠在混凝土中形成三維分布網(wǎng)狀結構，有效地抵抗裂縫的擴展。在施工作業(yè)中，工作人員需要對路面的壓實進行監(jiān)督和控制，確保路面的緊實程度和平整性。只有通過適當?shù)膲簩?，鋼纖維混凝土才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，使其性能得到最大程度的提升。同時，還需要注意施工過程中的溫度和濕度控制，避免因溫度變化引起的開裂問題。使用鋼纖維混凝土技術實行路面碾壓處理，不僅能夠減少建材的使用，而且還能提高路面性能，并且鋼纖維砼路面結構厚度通常僅有普通砼結構的大約55%，實際應用價值較高。

5.2 混凝土罩面

混凝土罩面施工是一種通過覆蓋鋼纖維混凝土層來修復混凝土路面，從而解決路面質量問題的有效方法?；炷谅访嬖陂L期使用和受到各種載荷的作用下，會發(fā)生開裂、剝落、變形等問題，影響道路的使用壽命和行車安全。而采取混凝土罩面施工能夠有效修復這些問題，提高路面的使用壽命。在進行混凝土罩面施工時，常用的方法包括以下三種：

（1）直接式施工，是指將鋼纖維混凝土直接澆筑在原有路面上，形成新的保護層，這種方法施工簡單、工期短，適用于較小面積的修復工程。

（2）分離式施工，是指在原有路面上鋪設隔離層，然后在隔離層上澆筑鋼纖維混凝土層，形成獨立的路面結構，這種方法可以隔離原有路面的裂縫和缺陷，提供更加穩(wěn)定的修復效果。

（3）結合式施工是應用最廣泛的方法，其通過同時采用普通混凝土罩面和鋼纖維材料罩面，能夠提高路面結構整體承載能力，增加了路面的抗裂性能和耐久性，提升了修復效果。

5.3 路面防凍

鋼纖維混凝土具備優(yōu)秀的導熱性，因此在路面防凍養(yǎng)護方面發(fā)揮著重要作用。如果路面存在凍傷裂縫等問題，施工人員可結合具體情況，選擇合適的鋼纖維混凝土材料修補路面。此外，在易于發(fā)生路面凍傷的區(qū)域，也可通過鋪設鋼纖維混凝土來提升路面的防凍能力，如此可以有效地延長路面的使用壽命，減少凍害對道路交通的影響。

結語：

總而言之，各種先進的現(xiàn)代化施工技術的研發(fā)應用，讓道路橋梁工程建設質量更加可靠，同時，還提高了工程建設效率。其中，鋼纖維混凝土技術因為具有多方面的優(yōu)勢，從而得到了廣泛的關注和應用，施工單位必須要掌握此技術的應用要點，確保在實際應用時能夠揚長避短，將該技術的優(yōu)勢與特點充分發(fā)揮出來，提升我國道橋工程的總體建設水平。