道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用

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1 鋼纖維混凝土概念

鋼纖維混凝土作為一種新的土木工程施工材料，傳統(tǒng)混凝土的基本性能以及較好的抗折性能、抗沖擊性能、抗壓性能它都同時具備，這些性能使其在道路橋梁施工中發(fā)揮很大作用。而在道路路面、橋梁路面以及道橋局部加固等幾個環(huán)節(jié)中都應(yīng)用了鋼纖維混凝土技術(shù)，對提高道路橋梁工程質(zhì)量有明顯效果。

鋼纖維混凝土是一種新型的混凝土結(jié)構(gòu)，它是由鋼纖維混凝土與鋼筋混合而成。由于外部載荷的作用，使得混凝土構(gòu)件在承受外部載荷的作用下發(fā)生了較大的變形，從而給以后的公路橋梁的正常運行和維修帶來不利的后果?；炷林屑尤脘撡|(zhì)纖維能明顯提高混凝土的強度和延展性，從而提高混凝土的總體性能。加入不同的鋼種可以使混凝土的強度和硬度有很大的差別。一般情況下，切割型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽鋼纖維等都可以添加到混凝土中，由于鋼纖維的特性有差異，例如，切割型鋼纖維的原材料是一種較細(xì)的冷拔鋼，切割后將其與水泥結(jié)合，大大提高了混凝土的拉伸性能。

2 鋼纖維混凝土技術(shù)的含義及重要性

概括來說，鋼纖維混凝土技術(shù)指的就是在結(jié)合混凝土和鋼纖維的基礎(chǔ)上所形成的抗拉能力極強的混凝土技術(shù)。通過對鋼纖維的使用能較大程度的提升混凝土的強度，相當(dāng)于普通混凝土技術(shù)的好幾倍，還能提高抗拉能力。與普通的混凝土技術(shù)比較來看，鋼纖維混凝土技術(shù)的強度更高一些，所以才有更佳的沖擊性能?？傊?，普通混凝土的施工效果比鋼纖維混凝土要差很多，所以建造工程才對鋼纖維混凝土更加青睞。

3 鋼纖維混凝土要求及配比

3.1 鋼纖維混凝土路面施工的要求

在公路橋隧工程中，此類材料的凝結(jié)速度很高，所以在澆筑和鋪裝時必須加強質(zhì)量管理和質(zhì)量控制。一般情況下，可以使用噴淋方法進行潤濕，使路面質(zhì)量得到較好的提高。在鋪裝施工中，要選擇合適的防滑形式，才能最大限度地利用它，而不能直接利用風(fēng)力或直接進行治理。此外，鋼筋混凝土的尺寸必須嚴(yán)格控制在6m~10m，并且對于最大的鋼板的最大直徑也有一定的限定，通常為8m×12m，在使用的過程中要根據(jù)鋼的尺寸來進行計算，如果用的鋼鐵數(shù)量過多，就要注意選擇最大的，數(shù)量越小越好。

3.2 原料鋼纖維混凝土的比例

3.2.1 關(guān)于選用混凝土的規(guī)定

普通硅酸鹽混凝土作為建筑工程常用的建材，在過去的公路、橋梁工程中廣泛采用。近幾年，鋼纖維板在公路、橋梁等工程中逐步推廣，從而大大改善了結(jié)構(gòu)的整體強度。在國內(nèi)公路橋梁建設(shè)中，采用FRC可以顯著降低路面的鋪層厚度，而且其強度比一般的混凝土要好很多，尤其是在抗壓強度、抗凍性和抗磨能力等指標(biāo)上都表現(xiàn)出了優(yōu)異的效果，這對于提高公路橋梁的使用年限和行車的要求都是十分必要的。

3.2.2 對外加劑和水用量的選用

在生產(chǎn)鋼纖維混凝土?xí)r，必須嚴(yán)格控制水的用量，通常按照130kg/m3~180kg/m3的范圍控制水量，按照0.4~0.55的范圍控制水灰比。在此基礎(chǔ)上，在鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)中添加一定數(shù)量的摻合物，以改善其力學(xué)特性。

3.2.3 鋼纖維混凝土的施工工藝要求

與其他一般的混凝土材料相同，在制造鋼纖維混凝土?xí)r，必須先確定配合比例的摻量。首先，根據(jù)設(shè)計參數(shù)、強度、施工質(zhì)量等多方面的要求，最終得出抗拆強度、試配抗壓強度等參數(shù)；在計算混凝土的強度時，要考慮材料的彎曲強度，通常在1%~1.5%之間，然后通過對混凝土強度、水灰比的綜合分析，最后得出結(jié)論。

4 鋼纖維混凝土的特性

與常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)不同，鋼纖維板作為一種新的復(fù)合材料，它具有較好的抗沖擊能力和抗裂能力，可以降低傳統(tǒng)公路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)開裂概率。因此，鋼纖維混凝土技術(shù)在公路、橋梁工程中，具有較好的性能和使用前景。特別是其強度高，抗裂性好，抗沖擊能力好。

4.1 良好的抗拉強度

許多公路橋梁的開裂問題主要是因為強度不夠，延展性還需要提高。隨著公路橋梁施工的日益頻繁，其結(jié)構(gòu)的功能日益豐富，常規(guī)的混凝土材料已很難適應(yīng)這種需要。與普通的鋼筋混凝土相比，其強度要高得多。鋼纖維混凝土是將水泥和短鋼筋結(jié)合起來的一種新型復(fù)合材料，與常規(guī)混凝土比較，在相同質(zhì)量的情況下，鋼纖維混凝土具有更好的抗拉強度。根據(jù)現(xiàn)場使用的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)采用鋼纖維混凝土作為建筑材料，可以極大地減少結(jié)構(gòu)開裂的發(fā)生。因此，這種技術(shù)在大幅提高公路橋梁承載力的同時，也大大提高了橋本身的承載能力。

4.2 良好的抗裂縫性能

將少量的短鋼纖維板摻入到普通混凝土中制成的鋼纖維混凝土，其重量較輕，但對解決公路橋梁裂縫問題和變形問題具有重要意義。目前，公路橋梁承載的載物越來越多，承載能力也越來越強。同時，由于汽車的不斷增長，使得公路橋梁的畸變問題日益嚴(yán)重。鋼纖維混凝土具有較好的抗裂能力，對改善路面結(jié)構(gòu)的變形、裂縫等問題具有較好的效果，對改善公路橋梁的總體穩(wěn)定、延長公路大橋的使用年限、提高工程的整體質(zhì)量和安全性具有重要意義。

4.3 良好的外部沖擊性

與常規(guī)的水泥基相比，鋼纖維混凝土具有更好的抗沖擊性和抗壓性。根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明，采用2%的比例對短鋼絲網(wǎng)進行調(diào)控，可以使鋼絲網(wǎng)的抗撞性提高50%，極大地提高了公路橋梁的抗震性能。在發(fā)生諸如地震和其他自然條件下，公路大橋具有較好的抗震性能，若無鋼索支撐，很容易出現(xiàn)裂縫、破損甚至坍塌。因此，在提高公路橋梁的總體抗沖擊性和抗壓性上，對提高公路橋梁的綜合力學(xué)性能具有重要意義。

5 鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁建設(shè)中的運用

5.1 在公路鋪裝工程中的運用

目前，F(xiàn)RC技術(shù)在公路工程中得到廣泛的運用，通過特殊的施工技術(shù)，加速復(fù)合鋼纖維混凝土路面的成型。復(fù)合鋼纖維混凝土可分為兩層和三層，即在基層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上增加一層鋼纖維混凝土，然后在原來的混凝土中添加一層鋼筋混凝土，然后在原來的混凝土中添加混凝土，第三層則要在基層和基層之間鋪設(shè)鋼纖維混凝土，這樣才能達(dá)到“鋼纖維混凝土”的效果。

5.2 用于局部加固

鋼纖維混凝土技術(shù)也在局部加固中得到了廣泛的運用，但在公路、橋梁等領(lǐng)域，經(jīng)常會發(fā)生一些破壞，所以，如果要及時修復(fù)，必須要保證工程的質(zhì)量，采用鋼纖維混凝土技術(shù)進行填充，然后利用鋼纖維混凝土的高韌性，保證斷裂部位的強度與其他部位保持一致，從而改善工程建設(shè)的質(zhì)量。

另外，還可以阻止內(nèi)部的襯里。在完成預(yù)制的預(yù)制薄墻水泥箱梁后，有關(guān)單位應(yīng)對其進行加固，防止出現(xiàn)多種事故，減少工程的危險性。

5.3 在橋蓋上的運用

在橋體覆蓋工程中，還可以采用鋼纖維混凝土技術(shù)，由于鋼纖維混凝土中含有少量的鋼纖維混凝土，其整體力學(xué)特性會大幅度提高，可以有效地降低溫度應(yīng)力，防止橋面板開裂。因此，對于如何充分利用鋼纖維混凝土，可以更好地維護橋體的罩面，應(yīng)按具體的條件選擇：分離式、結(jié)合式和直接式的處理方式。覆蓋面層與橋面的水泥結(jié)合，最終再構(gòu)成一種新的水泥層，既可以改善橋面的服務(wù)功能，又可以在一定程度上延長道路的壽命。

5.4 增強構(gòu)件承載能力

在公路、橋梁等工程中，為了增強結(jié)構(gòu)的承載能力，某些構(gòu)件對結(jié)構(gòu)的強度有很大的影響。因此，在加強過程中，既可以充分地利用鋼纖維混凝土，又可以在構(gòu)件上填充鋼纖維混凝土，增強構(gòu)件的強度，增強構(gòu)件的承載能力，提高公路橋梁的使用年限，節(jié)省建設(shè)費用。

5.5 在工程預(yù)埋件中的運用

在大部分情況下，為了提高樁頭和樁尖的局部剛度，采用了鋼纖維混凝土，大大提高了樁的滲透能力，同時也提高了敲擊的頻率，降低了敲擊次數(shù)，節(jié)約了人力和資源，還可以節(jié)省資金。采用鋼纖維混凝土的優(yōu)點，是能夠大幅度改善樁的抗擊性和韌度，從而防止樁頂板斷裂，還大大增加了樁的入土性能，以及沖擊的質(zhì)量和速度。

5.6 架設(shè)

將FRC技術(shù)用于橋面鋪裝層，不僅可以確保整體結(jié)構(gòu)性能，降低裂縫發(fā)生的概率，而且可以充分提高橋面的使用年限和作用。目前已有不少建筑公司將此項技術(shù)用于公路橋梁的橋面鋪設(shè)，根據(jù)現(xiàn)場的需要，做好有關(guān)工程項目的分析，強化對原料的檢驗和分析，杜絕不合格的產(chǎn)品。為確保路面橋面鋪設(shè)的質(zhì)量，工人應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，以防止在使用過程中出現(xiàn)鋼纖維板裸露，從而提高橋面平整性。

5.7 號樁基和樁基的加固

利用FRC技術(shù)在橋墩、樁基等結(jié)構(gòu)的補強中，能夠得到最大程度的利用，既可降低墩身的自重，又改善了整個結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，防止結(jié)構(gòu)的脫落。施工技術(shù)人員應(yīng)按實際狀況進行合理的分類，并對其適當(dāng)?shù)倪x型，一般采用剪裁或切割的方法進行橋墩的強化。

這兩種結(jié)構(gòu)在提高橋梁加固性能和優(yōu)化抗震效果等方面均顯示出其優(yōu)越性。對樁體中鋼纖維暴露問題，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度關(guān)注，一旦出現(xiàn)問題應(yīng)及時進行錘擊，以最大限度地改善樁身和樁基的平整和穩(wěn)定，達(dá)到加固樁身的目的。

5.8 條圍巖與斜坡的保護

由于長期處于天然狀態(tài)，公路、橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性往往會受周邊環(huán)境的影響，若周邊環(huán)境較差，則應(yīng)在施工過程中對建筑物及周邊環(huán)境進行有效的保護，以提高路基施工的品質(zhì)，提高路基和護坡的防御力，防止山體崩塌等問題。采用鋼纖維混凝土技術(shù)在隧洞圍巖中，能較好地解決內(nèi)外應(yīng)力的作用，從而提高隧洞的整體施工水平。在實際工程中，必須引起注意隧道內(nèi)、外部的應(yīng)力的改變，精確地確定混凝土的澆注厚度，以及根據(jù)規(guī)范合理的采用鋼纖維混凝土，增強橋梁的穩(wěn)定性。

5.9 路面施工

單層施工、兩層施工是路面施工常用的兩種施工方式。兩層施工方式主要是在鋪裝道路橋梁路面過程中，中間層采用傳統(tǒng)混凝土材料，在道路頂層和底層鋪裝鋼纖維混凝土，在保證工程建設(shè)質(zhì)量的同時，將施工成本最大限度地降低，穩(wěn)步提升路面穩(wěn)定性，將路面開裂發(fā)生的概率大大降低。可見，兩層法比單層法需要投入更多的資金和鋼纖維材料，這兩種方法都已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多道路橋梁工程當(dāng)中。有的工程項目為了提升道路橋梁主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還會在路面碾壓施工中增加一些鋼纖維。

5.10 防凍和路面修復(fù)

很多道路橋梁經(jīng)過長期使用，會出現(xiàn)開裂、凹陷等不同類型的病害，在路面修復(fù)中應(yīng)用鋼纖維混凝土材料，可以快速修復(fù)凹陷、開裂等問題，有助于路面穩(wěn)定性的提升。施工人員在實際修復(fù)路面過程中，要以病害實際情況做好材料的確定，然后開展修復(fù)作業(yè)。通過使用鋼纖維混凝土，還可以很大程度上提升路面抗凍性能和熱傳導(dǎo)率，達(dá)到一定的防凍效果。

6 鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用注意事項

6.1 遵循連貫性原則

為了保證鋼纖維混凝土澆筑效果要盡量連續(xù)施工，預(yù)防出現(xiàn)鋼纖維和混凝土分裂的情況。為此，工作人員要堅持連續(xù)施工原則，保證鋼纖維和混凝土材料的充分結(jié)合。在振搗中，還要增加鋼纖維混凝土密實度，通?？梢允褂闷桨逭駬v器振搗。在完成鋪裝后，為了保證主體結(jié)構(gòu)美觀性還可以覆蓋膜。

6.2 原材料控制

6.2.1 合理選擇水泥材料

普通硅酸鹽水泥是道路橋梁建設(shè)中最為常用的水泥材料。當(dāng)前公路橋梁中已經(jīng)廣泛應(yīng)用鋼纖維混凝土材料，因其有著更好的性能，可以實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)抗壓強度和耐磨性提升的效果。在選擇水泥時，要注意控制水泥水化熱，盡量選擇低水化熱水泥。同時，要盡量選用同一生產(chǎn)廠家的水泥材料，盡量避免更換，影響材料性能。

6.2.2 合理選擇水和外摻劑

技術(shù)人員在制作鋼纖維混凝土過程中要嚴(yán)格控制水量。此外，在其他施工環(huán)節(jié)中，工作人員還可以適當(dāng)使用早強劑、減水劑等外加劑，確保鋼纖維混凝土材料質(zhì)量能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，提升鋼纖維材料的綜合性能。

6.2.3 合理配置鋼纖維混凝土材料

在制作鋼纖維混凝土材料過程中，技術(shù)人員要以實際情況為基礎(chǔ)，做好各項配比參數(shù)的確定，可以通過試驗確定最佳配比。通常需要計算適配抗壓強度數(shù)據(jù)，按照0.4~0.55的范圍控制水灰比。在計算實際鋼纖維體積率時，要按照規(guī)定執(zhí)行材料抗折強度等數(shù)據(jù)參數(shù)，通常按照1.0%~1.5%的范圍控制抗折強度。在經(jīng)過驗證試驗達(dá)標(biāo)后，可以正式投入生產(chǎn)。

7 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前很多道路橋梁施工中，都開始采用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用有助于道路橋梁工程整體質(zhì)量水平的提升，保證道路橋梁建設(shè)水平，這對于我國交通事業(yè)的進一步發(fā)展有積極意義。

在具體施工中需要深入研究分析鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的性能，分析施工技術(shù)要點，明確鋼纖維混凝土的特點和優(yōu)勢，在具體實踐中合理應(yīng)用。為了進一步優(yōu)化鋼纖維混凝土施工技術(shù)，提高該技術(shù)應(yīng)用價值，本文論述了鋼纖維混凝土的概念和特點，并分析了其應(yīng)用注意事項。