鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁施工的應(yīng)用

王苗苗

（唐山市交通運(yùn)輸局公路工程處，河北唐山 063000）

1 鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

1.1 橋面鋪裝的應(yīng)用

（1）橋梁橋面進(jìn)行鋪裝時(shí)經(jīng)常采用鋼纖維混凝土進(jìn)行施工，鋼纖維混凝土橋面的厚度約為普通混凝土橋面的一半?；炷林袖摾w維的含量約為1%，采用鋼纖維混凝土橋面可以提高橋梁的抗壓性、耐久性，同時(shí)可以增加橋梁的剛度，使其更好地滿足行車要求。因此在橋面施工時(shí)被廣泛應(yīng)用[1]。

（2）在進(jìn)行鋼纖維混凝土橋面施工時(shí)，多采用分層施工的方式，大多分為兩層和三層。其中在兩層橋面施工時(shí)，鋼纖維混凝土位于上層，其厚度占比為總橋面厚度的50%，下層使用普通混凝土施工，在三層橋面施工時(shí)，鋼纖維混凝土位于上層和下層，中間層采用普通混凝土施工，與兩層橋面相比，三層橋面施工技術(shù)更難。因此，在施工中多分為兩層施工，只有設(shè)備齊全，且施工場(chǎng)地條件好的工程中會(huì)分三層施工。

1.2 上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

（1）橋梁常年處于外界環(huán)境中，在環(huán)境和行車荷載的作用下時(shí)常會(huì)產(chǎn)生不同程度的病害，其中最為常見的就是混凝土裂縫，此類病害多發(fā)生在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中。因此，施工單位需要對(duì)此類問題進(jìn)行解決，針對(duì)這種情況，施工單位可以采用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，鋼纖維混凝土可以有效地提升橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和抗震能力。在進(jìn)行施工時(shí)，可以采用噴射機(jī)完成，噴射的鋼纖維混凝土層的厚度應(yīng)控制在5～20cm，材料選擇中鋼纖維材料宜使用剪切鋼纖維，水泥宜選用硫酸鋁酸鹽快硬水泥，外加劑選用速凝劑，增強(qiáng)鋼纖維混凝土的早期抗裂性，材料準(zhǔn)備完成后，方可開始噴射混凝土施工，最后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[2]。

（2）在橋梁建設(shè)過程中，施工單位也可以使用鋼纖維混凝土進(jìn)行施工，以鋼纖維混凝土作為主梁，可以充分提高橋梁結(jié)構(gòu)的受力性能，減少上部結(jié)構(gòu)的變形。同時(shí)，鋼纖維混凝土的用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于普通混凝土，這可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，為企業(yè)帶來使用效益。因此，在橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中采用鋼纖維混凝土正在逐步變?yōu)橼厔?shì)。

1.3 樁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在橋梁樁基礎(chǔ)的施工中采用鋼纖維混凝土，可以明顯改善樁基礎(chǔ)的穿透性，提高樁身的抗沖擊能力，但是樁基礎(chǔ)施工需要的混凝土量巨大，如樁基礎(chǔ)施工全部采用鋼纖維混凝土，勢(shì)必會(huì)大幅增加企業(yè)的施工成本。為保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在樁基礎(chǔ)施工中，可以在樁身部位采用鋼筋混凝土，在關(guān)鍵部位施工時(shí)可以使用鋼纖維混凝土，這不僅可以降低企業(yè)的施工成本，還可以提升樁基礎(chǔ)的性能。

2 工程概況

河北省內(nèi)某橋梁工程設(shè)計(jì)總長度150m，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h，橋面寬度20.5m，設(shè)置為雙向四車道，工程地處交通要塞，行車量巨大，為滿足此處的行車荷載的要求，決定采用鋼纖維混凝土施工技術(shù)進(jìn)行橋面鋪裝，以提升橋面的承載力及穩(wěn)定性，下文將對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行分析。

3 鋼纖維混凝土施工技術(shù)

3.1 材料選擇

（1）鋼纖維混凝土施工之前，首先要進(jìn)行原材料的選擇。本次施工采用的鋼纖維，其力學(xué)性能要求不低于一級(jí)碳鋼的要求，同時(shí)要合理確定鋼纖維的長度、直徑、表面形狀等參數(shù)，如選用鋼纖維過長，則會(huì)影響混凝土的質(zhì)量，選用的鋼纖維過短，則不能起到強(qiáng)化作用。因此，結(jié)合試驗(yàn)分析最終選擇剪切型鋼纖維進(jìn)行施工，該材料的長度為3m，抗拉強(qiáng)度為400MPa，等效直徑為0.5mm，符合本次施工的要求[3]。

（2）本次施工采用的水泥為42.5標(biāo)號(hào)的普通硅酸鹽水泥，選用的礦粉為粉煤灰，粉煤灰的選擇標(biāo)準(zhǔn)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB 1596-2017），選用的細(xì)集料為河砂，粗集料為碎石，其細(xì)度模數(shù)的范圍宜控制在2.3～3.0，集料的質(zhì)量要求滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ 52-2011），選用的水為干凈的飲用水。

（3）確定各種原材料的質(zhì)量、規(guī)格型號(hào)后，結(jié)合本次施工的具體要求，進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)，材料的配比應(yīng)滿足水泥∶集料∶礦粉∶鋼纖維∶水=1∶4.31∶0.01∶0.21∶0.4，根據(jù)配比得到的鋼纖維混凝土其砂率宜不小于35.7，坍落度宜保持在140～160mm，抗壓強(qiáng)度不小于48MPa，抗折強(qiáng)度不小于8.5MPa。

3.2 橋面沖洗

鋼纖維混凝土澆筑施工前，施工單位要對(duì)橋面進(jìn)行清理工作，保持橋面的清潔、濕潤。首先對(duì)橋面存在的建筑垃圾、雜物進(jìn)行清理，然后對(duì)橋面的平整度進(jìn)行檢查驗(yàn)收，檢查后再用水對(duì)橋面進(jìn)行沖洗作業(yè)，沖洗完成后，要保證橋面上無水分殘留，尤其針對(duì)齒槽表面，需要將其水分排干，最后方可進(jìn)行澆筑施工[4]。

3.3 混凝土制備

（1）結(jié)合設(shè)計(jì)好的配合比進(jìn)行鋼纖維混凝土的拌和作業(yè)，本工程鋼纖維混凝土的拌和在拌和廠內(nèi)進(jìn)行。拌和過程中的投料順序應(yīng)按照粗細(xì)集料、鋼纖維、礦粉的順序進(jìn)行投放，其中鋼纖維的投放應(yīng)分三次進(jìn)行，每次投放時(shí)應(yīng)間隔一段時(shí)間，待所有的材料投放且干拌完成后，再向拌和機(jī)械中加入水進(jìn)行濕拌，拌和時(shí)間控制在7min左右，拌和完成后鋼纖維混凝土的坍落度應(yīng)在140～160mm。

（2）在鋼纖維混凝土拌和過程中，施工單位應(yīng)注意拌和中拌和機(jī)械預(yù)留20%的空間，以保證鋼纖維在混凝土中均勻分布，并在拌和過程中要詳細(xì)地記錄各種參數(shù)，如拌和速度、時(shí)間、溫度等，方便后續(xù)出現(xiàn)問題的檢查。待混凝土拌和完成后，需要及時(shí)用罐車將鋼纖維混凝土運(yùn)送施工現(xiàn)場(chǎng)，為避免材料在運(yùn)輸過程中發(fā)生離析，在向罐車卸料時(shí)，應(yīng)分次卸料，且罐車在運(yùn)輸過程中應(yīng)保持勻速行駛，不得驟然加速，同時(shí)運(yùn)輸過程中應(yīng)同步開啟罐車的攪拌功能，保證材料的均勻性[5]。

3.4 混凝土施工

（1）運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼纖混凝土要及時(shí)進(jìn)行澆筑，混凝土的澆筑采用泵送的方式進(jìn)行，待混凝土澆筑至施工場(chǎng)地后，為保證鋼纖維混凝土的二維分布，在攤鋪之前，應(yīng)采用平板式振搗器充分振搗鋼纖維混凝土材料。振搗施工中應(yīng)保持鋼纖維縱向條狀集束排列，充分發(fā)揮其作用，抵抗橋面的收縮應(yīng)力與行車荷載，振搗完成后應(yīng)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行檢查，確保振搗施工的全面性，不得出現(xiàn)漏振或過振的問題。

（2）振搗完成后，采用三軸混凝土機(jī)對(duì)材料進(jìn)行整平和壓實(shí)，整平施工時(shí)，針對(duì)機(jī)械無法施工的位置，施工人員可以采用適合長度的鋁合金尺進(jìn)行縱向和橫向的刮平，最終使混凝土達(dá)到平整的狀態(tài)，在混凝土整平后需要對(duì)其平整度進(jìn)行檢查。

（3）平整度檢測(cè)合格后，需要在其表面進(jìn)行刻槽施工，其主要目的是提升橋面的美觀度和摩擦力，保證行車安全，刻槽的深度和寬度需要滿足設(shè)計(jì)的要求，本次刻槽施工中，其深度為5～6mm，其寬度為3～6mm，每個(gè)槽體間的距離應(yīng)控制在20～30mm[6]。

（4）鋼纖維混凝土施工過程中，應(yīng)注意切縫施工，在橋面施工過程中，難免會(huì)預(yù)留施工縫。因此，需要進(jìn)行切縫作業(yè)，切縫的深度應(yīng)控制在2cm，施工時(shí)要盡量減少切縫的數(shù)量，使橋面形成整體，如必須切縫的位置，結(jié)合上述切縫施工的要求，進(jìn)行切縫處理。

3.5 養(yǎng)護(hù)

鋼纖維混凝土施工完成后需要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，在混凝土初凝后應(yīng)采用塑料膜進(jìn)行覆蓋，選用的薄膜材料應(yīng)具有一定的厚度及韌性，避免在覆蓋期間被輕易破壞，其覆蓋的寬度應(yīng)超過橋面60cm以上，在超過的部位需要采用沙土進(jìn)行壓實(shí)，來抵御風(fēng)對(duì)養(yǎng)護(hù)施工的影響，養(yǎng)護(hù)施工共持續(xù)21d，在養(yǎng)護(hù)期間要進(jìn)行交通封閉，禁止車輛和行人的通行，待鋼纖維混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，方可解除限制開放交通。

3.6 質(zhì)量控制措施

3.6.1 材料質(zhì)量控制

（1）鋼纖維混凝土材料中最重要的材料就是鋼纖維，如施工單位選購的鋼纖維材料存在質(zhì)量問題，則混合料的性能必定無法滿足設(shè)計(jì)要求。因此，要確保本工程鋼纖維混凝土的施工質(zhì)量，施工單位要先做好鋼纖維材料質(zhì)量的控制，針對(duì)鋼纖維材料的質(zhì)量控制，施工單位要做好鋼纖維材料的入場(chǎng)檢驗(yàn)工作，檢驗(yàn)鋼纖維材料時(shí)應(yīng)外觀檢測(cè)、幾何尺寸檢測(cè)、彎折性能檢測(cè)等三方面入手，具體檢測(cè)要求如下。

（2）對(duì)于鋼纖維材料的外觀檢測(cè)而言，本次施工采用的所有鋼纖維材料其外觀質(zhì)量必須符合要求，其表面不得存在質(zhì)量缺陷，且也不得粘貼影響鋼纖維本身及水泥材料的有機(jī)物，以避免影響其質(zhì)量。此外，鋼纖維表面不得存在嚴(yán)重的銹蝕問題，當(dāng)存在銹蝕現(xiàn)象時(shí)，銹蝕的纖維重量不得超過纖維總重量的1%；對(duì)鋼纖維材料的幾何尺寸而言，其長度的偏差不得超過設(shè)計(jì)要求的5%，鋼纖維直徑的偏差不得超過設(shè)計(jì)要求的10%，同時(shí)鋼纖維長度偏差與直徑偏差的比值不得超過設(shè)計(jì)要求的15%[7]。

（3）對(duì)于鋼纖維彎折性能的檢測(cè)而言，主要的檢測(cè)方法為抽樣檢測(cè)，每一批入場(chǎng)的鋼纖維材料，檢測(cè)人員從中依照隨機(jī)的原則選取10根加以檢測(cè)，檢測(cè)方法為先將鋼纖維纏繞于圓形鋼筋上，采用的圓形鋼筋其直徑宜不小于3mm，然后再手動(dòng)彎折鋼纖維材料，使其達(dá)到90°的折角后，檢查鋼纖維的斷絲情況，如經(jīng)檢測(cè)鋼纖維的斷絲數(shù)量在2根及以上，則檢測(cè)人員需雙倍抽檢，若斷絲數(shù)量仍不能滿足要求，則證明這批鋼纖維材料的彎折性能不滿足要求，不得入場(chǎng)使用。

3.6.2 混合料拌和控制

（1）鋼纖維混凝土材料的性能取決于材料的拌和過程，如鋼纖維混凝土拌和充分、合理，則混合料的性能就可以得以保證；如混合料的拌和過程不合理，則混合料拌和后可能會(huì)存在離析問題，其性能就無法滿足設(shè)計(jì)要求。因此，為保證鋼纖維混凝土的性能，本過程施工中施工單位要做好鋼纖維混凝土拌和過程的控制，針對(duì)鋼纖維混凝土的拌和，拌和站內(nèi)宜采用滾動(dòng)式拌和機(jī)，拌和時(shí)每一批鋼纖維混凝土的拌和量不宜過滿，保持在拌和機(jī)總量的80%即可，以避免因拌和量過大，無法充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

（2）在鋼纖維混凝土拌和過程中，施工單位要嚴(yán)格做好其監(jiān)督管理工作，鋼纖維混凝土拌和中必須先經(jīng)過2～3min的干拌，才能再加水充分拌和，如施工人員沒有經(jīng)過充分的干拌施工，直接加水拌和，就容易導(dǎo)致鋼纖維混凝土拌和中發(fā)生結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。而鋼纖維混凝土出現(xiàn)結(jié)團(tuán)后，混合料內(nèi)部的纖維團(tuán)會(huì)越來越緊，在后續(xù)澆筑時(shí)也難以分開，從而影響工程質(zhì)量。因此，如拌和過程中施工人員發(fā)現(xiàn)結(jié)團(tuán)問題，應(yīng)及時(shí)將結(jié)團(tuán)的纖維挑出，以避免影響后續(xù)鋼纖維混凝土的澆筑質(zhì)量。

3.6.3 澆筑時(shí)間控制

（1）由于鋼纖維混凝土中含有水泥材料，而水泥具有初凝和終凝時(shí)間，若混合料澆筑過程時(shí)間太長，則鋼纖維混凝土?xí)l(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。因此，本工程施工過程中施工單位要做好鋼纖維混凝土澆筑時(shí)間的控制，其澆筑時(shí)間的長短需根據(jù)施工當(dāng)日的環(huán)境溫度綜合確定，若當(dāng)日施工時(shí)外界氣溫在5～9℃，則鋼纖維混凝土從出料到澆筑完成的時(shí)間宜控制在2.75h內(nèi)；若當(dāng)日施工時(shí)外界氣溫在10～19℃，則鋼纖維混凝土從出料到澆筑完成的時(shí)間宜控制在1.25內(nèi)[8]。

（2）若當(dāng)日施工時(shí)外界氣溫在19～29℃，則鋼纖維混凝土從出料到澆筑完成的時(shí)間宜控制在0.85h內(nèi)；若當(dāng)日施工時(shí)外界氣溫在30℃以上，則鋼纖維混凝土從出料到澆筑完成的時(shí)間宜控制在0.75內(nèi)?？傊摾w維混凝土的澆筑時(shí)間應(yīng)依據(jù)當(dāng)日氣溫的增加而逐漸減少，因?yàn)闅鉁卦礁咪摾w維混凝土的凝結(jié)時(shí)間越短，若要求時(shí)間內(nèi)無法完成施工，則施工單位在拌和鋼纖維混凝土?xí)r，可向混合料中摻加適量的外加劑，以延長鋼纖維混凝土的凝結(jié)時(shí)間，從而延長澆筑時(shí)間。

4 結(jié)語

鋼纖維混凝土施工技術(shù)作為一種橋梁施工技術(shù)，其操作簡單，施工方便，可以很好地保證橋梁施工質(zhì)量，滿足使用要求，且伴隨人們對(duì)鋼纖維混凝土技術(shù)的日益重視，鋼纖維混凝土基礎(chǔ)理論也將不斷完善。