鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用分析

周建國(guó)

（山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

0 引言

作為促進(jìn)城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，道路橋梁在承載交通流量和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮方面有重要作用。然而，傳統(tǒng)的混凝土材料在應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的交通荷載和惡劣的外部環(huán)境時(shí)，逐漸暴露出性能方面的不足。為了有效應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，鋼纖維混凝土技術(shù)逐漸嶄露頭角，并以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)引起了廣泛關(guān)注。基于此，文章主要對(duì)鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 鋼纖維混凝土的概念及分類(lèi)

鋼纖維混凝土是一種在混凝土中摻入鋼纖維的新型復(fù)合材料，其具有優(yōu)異的抗裂性和韌性，適用于道路橋梁等工程建設(shè)。根據(jù)鋼纖維的性質(zhì)、形狀和添加方式，鋼纖維混凝土可分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維和熔抽鋼纖維等類(lèi)型。

第一類(lèi)，切斷鋼纖維。這類(lèi)鋼纖維是通過(guò)將鋼材切割成一定長(zhǎng)度的纖維，然后將其摻入混凝土中，鋼纖維會(huì)在混凝土中網(wǎng)狀分布，從而有效控制裂縫擴(kuò)展，提高混凝土的韌性和抗裂性能。

第二類(lèi)，剪切鋼纖維。剪切鋼纖維是將鋼板或鋼絲通過(guò)剪切工藝制成細(xì)長(zhǎng)的纖維，其會(huì)在混凝土中形成一定的纖維網(wǎng)絡(luò)，能夠有效改善混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂性能，提高混凝土的承載能力。

第三類(lèi)，切削鋼纖維。切削鋼纖維是通過(guò)機(jī)械加工方法將鋼材切削成細(xì)小的切屑狀纖維，然后摻入混凝土中，這種類(lèi)型的鋼纖維能夠均勻分散在混凝土中，提高混凝土的韌性和耐久性。

第四類(lèi)，熔抽鋼纖維。熔抽鋼纖維是在鋼水冷卻過(guò)程中將鋼纖維抽拉而成的纖維，其表面常帶有細(xì)小的凹凸紋理，這種鋼纖維具有優(yōu)異的黏結(jié)性能，能夠有效地與混凝土黏結(jié)，提高混凝土的強(qiáng)度和韌性[1]。

2 鋼纖維混凝土的性能

2.1 較高的強(qiáng)度

以往，道路橋梁施工常使用普通混凝土，然而其強(qiáng)度和性能往往無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)期使用要求，在工程后期容易出現(xiàn)裂縫、凹陷等問(wèn)題，導(dǎo)致橋梁的穩(wěn)定性和耐久性受到威脅，甚至影響整體工程的可靠性。隨著鋼纖維混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，這一問(wèn)題得到了有效解決。鋼纖維混凝土以其卓越的高強(qiáng)度性能，為道路橋梁工程提供了新的解決方案。相較于傳統(tǒng)混凝土，鋼纖維混凝土在強(qiáng)度方面表現(xiàn)出色，能夠承受更大的荷載和外部壓力。這種高強(qiáng)度性能源于鋼纖維在混凝土中形成均勻分散的支撐網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅能提升混凝土的整體抗壓和抗彎強(qiáng)度，還能有效抑制裂縫擴(kuò)展，減緩?fù)獠繅毫?duì)混凝土的影響。鋼纖維混凝土在受力時(shí)能夠通過(guò)纖維之間的相互作用分散荷載，使荷載分布更均勻，降低結(jié)構(gòu)的局部破壞風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 良好的抗裂性

通過(guò)添加鋼纖維，混凝土裂縫控制的能力可得到顯著改善，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性。鋼纖維混凝土的抗裂性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，鋼纖維能夠在混凝土中發(fā)揮“橋梁”效應(yīng)，有效抑制裂縫的擴(kuò)展。當(dāng)裂縫出現(xiàn)時(shí)，鋼纖維能夠沿著裂縫的方向形成一個(gè)支撐框架，防止其繼續(xù)擴(kuò)展。

第二，鋼纖維混凝土可以起到吸收能量、緩沖沖擊的作用，從而減緩裂縫的擴(kuò)展速度，這一機(jī)制對(duì)鋼纖維混凝土的抗裂性能起到關(guān)鍵作用。

2.3 較強(qiáng)的抗外界沖擊力

研究表明，鋼纖維混凝土在面對(duì)外界沖擊力時(shí)能夠呈現(xiàn)出卓越的抗沖擊性能，特別是在短鋼纖維含量達(dá)到2%時(shí)，鋼纖維混凝土的抗沖擊性能相較于傳統(tǒng)混凝土可提高50 倍。在實(shí)際工程施工和日常使用中，道路橋梁往往面臨著外界的各種沖擊力，這些沖擊力可能來(lái)自交通流量的變化、惡劣天氣的影響，甚至是突發(fā)事故，會(huì)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性造成威脅，進(jìn)而影響交通安全。而鋼纖維的引入使得混凝土在受到?jīng)_擊時(shí)能夠更好地分散和吸收能量，能夠保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止局部損傷和破壞。

3 鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 施工材料的選擇

在道路橋梁工程中應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，材料的選擇為核心要素，直接決定工程的質(zhì)量與可靠度。

首先，應(yīng)選取符合規(guī)范要求的高品質(zhì)水泥作為混凝土，以確?；炷恋膹?qiáng)度與耐久性符合要求。在骨料的選擇方面，要保證其粒徑分布合理，具有良好的力學(xué)性能，以保證混凝土的穩(wěn)定性和抗壓強(qiáng)度。其次，鋼纖維類(lèi)型的選擇亦為關(guān)鍵。不同類(lèi)型、形狀及長(zhǎng)度的鋼纖維會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生直接影響，因此，需根據(jù)工程需求選擇適合的鋼纖維類(lèi)型，以確保其能有效地增強(qiáng)混凝土的抗裂性能以及強(qiáng)度。再次，適當(dāng)?shù)膿胶土?，如粉煤灰、硅灰等能夠改善混凝土的工作性能與耐久性，但需嚴(yán)格控制其摻量，以防止對(duì)混凝土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。最后，合理選擇添加劑，如減水劑、增稠劑等能夠調(diào)整混凝土的流動(dòng)性和黏度，從而提高施工效率與品質(zhì)。

3.2 攪拌和運(yùn)輸要點(diǎn)

在道路橋梁施工中，鋼纖維混凝土的攪拌和運(yùn)輸是直接影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在攪拌過(guò)程中，需要選擇具備高效攪拌功能的混凝土攪拌設(shè)備，以確保各種原材料，包括水泥、骨料和鋼纖維等能夠充分、均勻地混合。此外，還要嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間和速度，確保材料充分混合均勻，避免過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的攪拌時(shí)間影響混凝土性能。攪拌要按照一定的順序進(jìn)行，一般先將水、水泥和部分骨料攪拌成漿狀，再加入其余骨料和鋼纖維，以保證混凝土的均勻性。同時(shí)，要加強(qiáng)攪拌溫度控制，避免在高溫環(huán)境下攪拌，以免影響混凝土的性能，可以根據(jù)實(shí)際情況采取適宜的降溫措施[2]。

在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，應(yīng)選擇質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋼纖維混凝土運(yùn)輸車(chē)輛，確保鋼纖維混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生分層、分離等問(wèn)題；按照一定的順序進(jìn)行裝車(chē)，避免鋼纖維混凝土發(fā)生分層、凝結(jié)等情況。此外，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)盡量避免強(qiáng)烈的振動(dòng)，防止鋼纖維混凝土分層。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，要及時(shí)卸料，避免鋼纖維混凝土長(zhǎng)時(shí)間停留在運(yùn)輸車(chē)輛中性能下降。對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸，可以采取密封措施，防止鋼纖維混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中水分丟失。

4 鋼纖維混凝土技術(shù)在道路施工中的應(yīng)用策略

4.1 混凝土路面碾壓

采用鋼纖維混凝土材料鋪設(shè)道路路面，借助相應(yīng)的機(jī)械碾壓設(shè)備其進(jìn)行壓實(shí)處理，可以增強(qiáng)其密實(shí)度和耐久性?；炷翝仓戤吅螅话阈枰捎谜駝?dòng)碾壓機(jī)進(jìn)行壓實(shí)操作，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土的緊密性，減小孔隙和空隙，提高路面的承載能力和耐久性。

4.2 全截面混凝土路面

全截面混凝土路面的厚度一般比普通路面厚50%左右，因此其具備更高的抗壓、抗磨損能力，可以提升路面耐久性，延長(zhǎng)路面的使用壽命。路面厚度的增加意味著承載能力更高，因此這種路面能夠更好地適用于承受重型交通和高負(fù)荷運(yùn)輸，特別是在頻繁運(yùn)輸和交通流量較大的道路上。此外，全截面混凝土路面還可以減少路面損壞和磨損，維護(hù)和修復(fù)頻率也會(huì)隨之降低，能夠節(jié)省維護(hù)成本和時(shí)間。

在施工過(guò)程中，鋼纖維混凝土的澆筑、抹平和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)必須符合標(biāo)準(zhǔn)，以確保路面質(zhì)量和耐久性。此外，路面耐久性還與基礎(chǔ)的穩(wěn)固性有直接關(guān)系，因此施工前必須進(jìn)行充分的地基處理，以保證地基的承載能力。此外，溫度對(duì)鋼纖維混凝土凝固過(guò)程有重要影響。因此施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鋼纖維混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)溫度，避免溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)鋼纖維混凝土的強(qiáng)度和性能產(chǎn)生不利影響。

4.3 鋼纖維混凝土罩面

鋼纖維混凝土罩面是一種在道路表面覆蓋一層鋼纖維混凝土的應(yīng)用策略，此方法能顯著改善道路的摩擦性能和耐久性。通過(guò)在急轉(zhuǎn)彎、下坡以及有陡峭坡度的路段應(yīng)用鋼纖維混凝土罩面，可提供更強(qiáng)的抗滑性，減少車(chē)輛滑行風(fēng)險(xiǎn)。此外，罩面還能有效防止裂縫形成和擴(kuò)展，延長(zhǎng)路面壽命。然而，實(shí)施鋼纖維混凝土罩面需要嚴(yán)格控制施工工藝，確保罩面與基層黏結(jié)牢固，以避免剝離。綜合而言，鋼纖維混凝土罩面是一種在特定路段增強(qiáng)摩擦性能和耐久性的有效方法，能提高道路的安全性和可靠性。

4.4 復(fù)合式混凝土路面

復(fù)合式混凝土路面是一種創(chuàng)新的應(yīng)用策略，主要是將不同性能的材料，如鋼纖維混凝土和瀝青混凝土結(jié)合在一起，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從而提高路面性能。在復(fù)合式路面中，鋼纖維混凝土和瀝青混凝土的結(jié)合能夠產(chǎn)生良好的路面施工效果。鋼纖維混凝土具備高強(qiáng)度和抗裂性能，可有效提高路面的承載能力和抗變形能力，在承受重載車(chē)輛和惡劣氣候時(shí)表現(xiàn)尤其突出。此外，瀝青混凝土具有良好的密封性、耐久性和平滑度，可為駕駛提供更加平穩(wěn)的行車(chē)體驗(yàn)，減少車(chē)輛磨損和道路噪聲。然而，要保證復(fù)合式混凝土路面的施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)、材料選擇和施工控制，以有效確保兩種材料牢固黏結(jié)、層間協(xié)調(diào)，提高整體路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.5 路面防凍和修復(fù)處理

在寒冷地區(qū)，應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，能夠增強(qiáng)路面的抗凍性能。在低溫環(huán)境下，鋼纖維混凝土路面展現(xiàn)出更好的抗凍融循環(huán)能力，進(jìn)一步提高路面的耐久性。鋼纖維在混凝土中的均勻分布可以阻礙冰的形成，從而降低凍脹作用導(dǎo)致的路面損壞。此外，鋼纖維混凝土技術(shù)在路面修復(fù)處理中也能發(fā)揮重要作用。路面裂縫是道路維護(hù)中的常見(jiàn)問(wèn)題，鋼纖維混凝土的卓越強(qiáng)度和抗裂性能使其成為理想的修復(fù)材料選擇。施作鋼纖維混凝土修復(fù)層，可以填充和修補(bǔ)路面裂縫，增強(qiáng)修復(fù)層的耐久性，延長(zhǎng)道路使用壽命。

5 鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用策略

5.1 在橋面鋪裝中的應(yīng)用

在橋梁施工中，橋面作為承受車(chē)輛負(fù)載和環(huán)境作用的重要構(gòu)造，需要具備良好的耐久性和抗裂性。鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用于橋面鋪裝能夠顯著提升橋面性能，進(jìn)而提高橋梁的安全性和使用壽命。

將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用于橋面鋪裝時(shí)，首先需要挑選適合的鋼纖維類(lèi)型，常見(jiàn)的鋼纖維類(lèi)型有直徑型、鉤頭型等，不同類(lèi)型的鋼纖維具有不同的效果[3]。同時(shí)，應(yīng)充分考慮橋面的負(fù)載情況、使用場(chǎng)景和性能指標(biāo)要求等，進(jìn)而合理確定鋼纖維摻量。其次，在橋面鋪裝設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮混凝土的強(qiáng)度、耐久性和流動(dòng)性等多種因素，確定合理的配合比，以保證鋼纖維混凝土的性能。最后，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)工藝控制，以保證鋼纖維混凝土的性能得到充分發(fā)揮。

5.2 在拱橋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

拱橋是一種廣泛使用的橋梁形式，為進(jìn)一步提高拱橋結(jié)構(gòu)性能，可應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)。

首先，拱橋在承受流動(dòng)荷載和自重的過(guò)程中，容易產(chǎn)生裂縫。在混凝土中加入適量的鋼纖維，可以顯著增強(qiáng)混凝土的抗裂性能，從而有效抑制裂縫的形成與擴(kuò)展，提高拱橋的使用耐久性。

其次，拱橋?qū)Σ牧系膹?qiáng)度和韌性要求較高，傳統(tǒng)混凝土無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足這兩種性能需求。相比之下，鋼纖維混凝土能夠克服這一難題。在拱橋構(gòu)件中使用鋼纖維混凝土，不僅可以提高材料的強(qiáng)度，還能顯著增加其韌性，使拱橋在承受外部荷載時(shí)具備更好的整體性能。

最后，地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是一大挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于拱橋這種特殊結(jié)構(gòu)。鋼纖維混凝土的使用能夠顯著提高拱橋的抗震性能，降低地震對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

5.3 在樁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

樁結(jié)構(gòu)在橋梁工程中起著重要的支撐作用，在橋梁樁基施工中引入鋼纖維混凝土能夠提高樁身的強(qiáng)度和抗裂性，從而提升整體的穩(wěn)定性和耐久性。此外，鋼纖維混凝土還能夠降低樁體的溫度梯度，減緩溫度荷載引起的應(yīng)力集中。

在具體施工中，首先需要精確控制鋼纖維的加入量和分布，以確保其在混凝土中形成均勻分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其次，施工過(guò)程中需要適當(dāng)調(diào)整振搗參數(shù)，以保證鋼纖維在混凝土內(nèi)均勻分布。最后，對(duì)鋼纖維混凝土的養(yǎng)護(hù)和保護(hù)也至關(guān)重要，以保證鋼纖維混凝土在早期階段的強(qiáng)度發(fā)展和提升。需要特別注意的是，鋼纖維混凝土施工對(duì)施工設(shè)備和工具的要求更高，施工人員要掌握正確的施工技術(shù)與施工設(shè)備的使用方法，為鋼纖維混凝土施工質(zhì)量提供保障。

6 結(jié)語(yǔ)

在日益增長(zhǎng)的交通需求和復(fù)雜的環(huán)境挑戰(zhàn)下，鋼纖維混凝土展現(xiàn)了其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，不僅能夠改善傳統(tǒng)混凝土的局限性，還能為道路橋梁的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性提供可靠的解決方案。然而，鋼纖維混凝土的應(yīng)用仍需進(jìn)一步研究和實(shí)踐，以?xún)?yōu)化材料配合比和施工工藝，實(shí)現(xiàn)最佳性能。通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新和探索，鋼纖維混凝土技術(shù)必將為道路橋梁工程的發(fā)展注入新活力，為未來(lái)城市交通建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。