現(xiàn)代鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

吳 漫

(河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州 450002)

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現(xiàn)代鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用

吳 漫

(河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州 450002)

介紹了鋼纖維混凝土的新特性，從配比設(shè)計(jì)、鋼纖維投放、橋面鋪裝、混凝土樁澆筑等方面，闡述了鋼纖維混凝土的施工技術(shù)，并總結(jié)了鋼纖維在路橋施工中的應(yīng)用要點(diǎn)，旨在延長(zhǎng)路橋的使用年限。

鋼纖維混凝土，路面，橋梁，抗彎強(qiáng)度

道路橋梁承載了各區(qū)域的交通，路橋是否能符合設(shè)定的安全指標(biāo)關(guān)乎長(zhǎng)久的通行安全。最近幾年路橋日常承載的噸位正在增長(zhǎng)，這就增添了潛在的病害隱患。維修路橋耗費(fèi)了較高資金且阻礙了順暢的日常通行。在建設(shè)路橋中，鋼纖維混凝土可被廣泛選用且表現(xiàn)出新優(yōu)勢(shì)。完善現(xiàn)存的施工就要摒除不合適的舊式思路，在最大范圍內(nèi)優(yōu)化調(diào)配資源。鋼纖維混凝土在根本上提升了建設(shè)路橋的質(zhì)量，注重施工細(xì)節(jié)以此來(lái)避免突發(fā)的路橋故障。

1 鋼纖維混凝土的新特性

建設(shè)路橋的過程中，鋼纖維混凝土即可提升拉伸性能及承載性，同時(shí)提升了自身的強(qiáng)度。在常規(guī)混凝土內(nèi)添加了合適比例的鋼纖維材質(zhì)從而制作出復(fù)合狀態(tài)下的新式混凝土，這種混凝土擁有更優(yōu)的質(zhì)量。截止20世紀(jì)末，鋼纖維混凝土特定的路橋技術(shù)趨向于成熟，相比于常見的砂石水泥混凝土，鋼纖維材質(zhì)擁有獨(dú)特的自身優(yōu)勢(shì)[1]。

1)鋼纖維混凝土本身具有更優(yōu)的重量及強(qiáng)度比值。鋼纖維材質(zhì)的路橋含有更薄的表層厚度，建設(shè)路橋的步驟也可避免縱向裂縫，僅僅設(shè)定了橫向裂縫，橫向縫隙含有30 m精確的彼此間隔。選取新式材質(zhì)，在最大范圍內(nèi)創(chuàng)造更優(yōu)的拉伸性路面且增添路段抗沖擊的性能。

2)鋼纖維制作出來(lái)的新式混凝土相比擁有更優(yōu)的抗彎抗拉屬性，抗沖擊也將變得更強(qiáng)。在混凝土材質(zhì)中分布了散亂且不連續(xù)的鋼纖維，這種分布形態(tài)應(yīng)能提升抗彎及抗剪的鋼材屬性。實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)值表明：?jiǎn)屋S鋼纖維相比于普通材質(zhì)可提升至1.3倍的極限強(qiáng)度；與此同時(shí)，極限狀態(tài)下的抗彎強(qiáng)度也將提升至原先的2倍。相比于普通材質(zhì)，鋼纖維原材擁有韌性及優(yōu)良的抗沖擊性質(zhì)，新式混凝土通常內(nèi)含2%的鋼纖維。

3)鋼纖維混凝土縮減了原先的路橋損耗，延長(zhǎng)路橋壽命。常態(tài)的路橋損耗關(guān)乎本體的抗剪及耐磨特性，也關(guān)系到抗疲勞的屬性。經(jīng)過對(duì)比可知，鋼纖維混凝土表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)。例如：新式混凝土可降低30%總的伸縮性，可達(dá)500 MPa常規(guī)的承載強(qiáng)度，基體提高了抗剪切性能。此外，若外溫不斷更替那么鋼纖維也將增添抵抗伸縮的性能，可抑制溫度變更帶來(lái)的裂痕延長(zhǎng)。

2 施工必要的新技術(shù)

2.1 設(shè)定最佳的配比

混凝土及鋼纖維要設(shè)定最佳的比值，這種比值關(guān)系到路段自身的抗彎、路面設(shè)定的厚度、抗彎折的總強(qiáng)度。運(yùn)算的公式為：設(shè)定的抗彎強(qiáng)度×(強(qiáng)度系數(shù)×鋼纖維固有的長(zhǎng)度直徑×鋼纖維的體積+1)。經(jīng)過對(duì)比可知，最合適的配比關(guān)系著總的水灰比、澆筑范圍及體積率。此外，抗彎性還關(guān)乎設(shè)定的強(qiáng)度系數(shù)。針對(duì)于拌合物，確認(rèn)比率時(shí)應(yīng)設(shè)定強(qiáng)度測(cè)驗(yàn)以此來(lái)確定性能。

2.2 攪拌并投放鋼纖維

在攪拌過程中先要選取并投入石料，在這之后再去放置鋼纖維。確定攪拌是均勻的，然后再去增添水泥及碎石。分級(jí)投放是為阻止緩慢的結(jié)團(tuán)狀態(tài)。投放鋼纖維及后續(xù)攪拌混凝土?xí)r，可選取分散投放的步驟并依照先干后濕的總體次序。有次序的投放應(yīng)能避免凝結(jié)偏大的團(tuán)塊。投放鋼纖維以前，先要攪拌得出均勻及定量的混凝土而后摻入細(xì)骨料及特定比值的鋼纖維。

2.3 鋪裝橋身及橋面

路面及橋面可摻入1%左右的鋼纖維混凝土，設(shè)定這一比值的鋪裝層可獲取最佳狀態(tài)下的抗裂性，行走在橋面上也會(huì)覺得舒適。要從根本上提升橋體的強(qiáng)度，先從慎重的鋪裝入手。可選復(fù)合的橡膠瀝青及耐磨材質(zhì)，同時(shí)摻入兩類原材。與此同時(shí)，橋梁也可增添原先的抗彎強(qiáng)度。鋼纖維還可有序防控表層的滑脫及墩臺(tái)顯露的裂痕。若摻入了剪切型的纖維材質(zhì)，可增添快凝水泥及鋁酸鹽制作成的速凝劑，及早提升抗裂的橋身性能。

建造橋梁本身時(shí)，可選鋼纖維材質(zhì)用作構(gòu)建墩臺(tái)及上側(cè)橋梁。鋼纖維可用作構(gòu)建上側(cè)的主梁，它強(qiáng)化了局部區(qū)段聚集的應(yīng)力。借助上側(cè)的加固，在更大范圍內(nèi)改進(jìn)了橋梁可承受的性能并避免了緩慢的變形。橋體減輕了固有的自重，更大跨度的新式橋梁也更為實(shí)用且美觀。建造上側(cè)橋梁若選用纖維混凝土則會(huì)縮減必備的墩臺(tái)總數(shù)，防控了表層潛在的裂痕[4]。

2.4 對(duì)混凝土樁的澆筑

鋼纖維混凝土針對(duì)于樁尖及樁頂都是適用的，然而路橋總體卻較少采納澆筑斷面。從經(jīng)濟(jì)視角看，混凝土樁澆筑若選取常規(guī)混凝土更能降低成本。鋼纖維原材在制作混凝土樁時(shí)可強(qiáng)化抗沖擊，韌性也會(huì)更強(qiáng)。這樣做避免了打樁前期暴露的樁基裂隙，樁尖也更易入土。澆筑混凝土樁選取了纖維混凝土，加快打擊速率。然而，仍可沿用非預(yù)應(yīng)力的樁身建造步驟。條件準(zhǔn)許時(shí)，整體澆筑可選全斷面狀態(tài)下的鋼纖維土樁。

3 應(yīng)用中的要點(diǎn)

鋪設(shè)路面橋面先要除去浮動(dòng)著的表層混凝土，增添濕潤(rùn)的上側(cè)水層并且鑿毛應(yīng)當(dāng)徹底。去除表層附帶的雜質(zhì)，這樣是為密切銜接橋體面板及上覆的鋪裝層。鋼筋綁扎之前應(yīng)能精確定位，不要遺漏各類的鋼筋綁扎。測(cè)量了高度后，還要留出上側(cè)最合適的空間以此來(lái)防控突發(fā)的爆漿[5]。要確認(rèn)模板支撐是穩(wěn)定的并且緊密串聯(lián)接頭。詳細(xì)來(lái)看，施工時(shí)應(yīng)注重如下要點(diǎn)。

3.1 分散鋪設(shè)鋼纖維

若沒能分散橋體或路段上覆的鋼纖維，鋼纖維將很易凝結(jié)為偏大團(tuán)塊。若局部聚集了偏多混凝土卻沒能被分散，整體將會(huì)缺失均衡的受力。攪拌及投料前還應(yīng)再次核驗(yàn)鋼纖維以便于確保精準(zhǔn)的總長(zhǎng)，對(duì)此可借助分散機(jī)。選取裝置時(shí)要適當(dāng)衡量分散力及功率，最好設(shè)為每分鐘50 kg。為獲取最優(yōu)的分散狀態(tài)，入口料斗還可添加必要的振動(dòng)篩。

相比于其他類的混凝土，鋼纖維混凝土并不傾向于流動(dòng)，為此運(yùn)送混凝土?xí)r將會(huì)損耗偏多。混凝土內(nèi)含氣體及水分，隨著運(yùn)輸里程增加這些水氣都將損失掉。在這種狀態(tài)下，材料原先的粘稠度將降低。鋼纖維是很致密的，運(yùn)輸中的振動(dòng)帶來(lái)了下沉的原料，這樣一來(lái)鋼纖維混凝土很容易離析并降低了材質(zhì)原本的均勻性。對(duì)此可設(shè)定短途運(yùn)送，條件準(zhǔn)許時(shí)優(yōu)選泵送的步驟[6]。

3.2 及時(shí)查看攪拌程序

鋼筋混凝土及新式纖維土質(zhì)是有差異的，具體來(lái)看，鋼質(zhì)混凝土應(yīng)等完成了攪拌才可融入水泥骨料，然而鋼纖維特質(zhì)的土體可伴隨外加劑及水泥一并攪拌。在攪拌過程中，要隨時(shí)查驗(yàn)工藝流程及耗費(fèi)的攪拌總時(shí)間。纖維混凝土要融匯于其他材料中，依照預(yù)設(shè)的碎石、鋼質(zhì)纖維及水泥各自的比例來(lái)投放。攪拌2 min后，添加足夠的水再攪拌3 min。這時(shí)，混凝土將縮減固有的坍落度，提升了攪拌的總質(zhì)量?？蓛?yōu)選反轉(zhuǎn)性的強(qiáng)制攪拌機(jī)。

3.3 振搗及后期的澆筑

鋼纖維混凝土施工過程中，振搗盡可能不借助振搗棒，因?yàn)榘纬稣駬v棒時(shí)將會(huì)增添原先的集束效果[7]，經(jīng)過振動(dòng)篩之后，混凝土將混同至原材中。選取攪拌機(jī)時(shí)也應(yīng)遵照給定的規(guī)格。為獲取最優(yōu)的攪拌狀態(tài)，最好選用反轉(zhuǎn)的雙錐出料攪拌裝置，這種裝置擁有強(qiáng)制攪拌的屬性。若摻入了較大比例的鋼纖維且設(shè)定較小的坍落度，則優(yōu)先選取這種規(guī)格的攪拌機(jī)。混凝土內(nèi)含并不均衡的鋼纖維，在工藝影響下，伸縮縫及布設(shè)的施工縫應(yīng)能盡量重疊于彼此。結(jié)束了振搗后還要抹平混凝土表層，避免暴露的鋼纖維緩慢銹蝕。鋼纖維混凝土材料見圖1。

4 結(jié)語(yǔ)

相比于其他常用混凝土，鋼纖維混凝土有著更優(yōu)的耐沖擊及抗剪抗彎屬性，這種材質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的抗壓強(qiáng)度也是優(yōu)良的?，F(xiàn)階段針對(duì)更廣范圍的路橋施工都可選用鋼纖維混凝土的新技術(shù)。相比普通的混凝土，鋼纖維材質(zhì)的混凝土差異還是較大的。在現(xiàn)實(shí)施工中應(yīng)能把控施工場(chǎng)地的真實(shí)狀態(tài)，發(fā)揮最佳的混凝土性能。要注重避免混凝土緩慢的開裂及其他病害，延長(zhǎng)路橋運(yùn)用的時(shí)限并且便于日常的出行。

[1] 仝 蕓.路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用[J].山西建筑,2013，39(4):158-160.

[2] 呂志堅(jiān).簡(jiǎn)述現(xiàn)代鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技,2013(4):281.

[3] 溫昌鑫.分析鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用[J].廣東科技,2012(7):99-100.

[4] 魯 強(qiáng).淺談路橋施工中鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012(17):99-100.

[5] 葛文宇.淺談鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(5):151.

[6] 王立生,陳川峰.試析路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用[J].江西建材,2015(7):212，216.

[7] 張宗團(tuán).路橋施工中現(xiàn)代鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用解析[J].江西建材,2015(15):162，167.

On application of modern steel fiber concrete technique in road and bridge construction

Wu Man

(HenanZhongyuanExpresswayCo.,Ltd,Zhengzhou450002,China)

The paper introduces the new features of the steel fiber concrete, illustrates the construction technique for the steel fiber concrete from the proportional ratio, release of steel fiber, bridge deck pavement, and concrete pile grouting, and sums up the application for the steel fiber in the road and bridge construction, so as to prolong the lifespan of roads and bridges.

steel fiber concrete, roadbed, bridge, anti-bending strength

1009-6825(2016)13-0146-03

2016-02-25

吳 漫(1974- )，男，高級(jí)工程師

TU528.572

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