探析鋼纖維混凝土技術(shù)公路工程項目施工中的應(yīng)用方法

王叔陽

中交第一航務(wù)工程局有限公司，中國·天津 300450

以為鋼纖維混凝土技術(shù)為研究對象，主要分析了鋼纖維的類型、強度機理以及鋼纖維混凝土的基本性能，并從混凝土設(shè)計、設(shè)置鋼纖維分散裝置、攪拌投料順序和攪拌時間控制、澆筑和振搗、成型等多個角度來闡述了如何將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用于公路工程項目施工當(dāng)中，希望通過探討和分析可以為公路工程項目施工提供更多的參考與借鑒，更好地發(fā)揮鋼纖維混凝土強度高、成本低等相應(yīng)優(yōu)勢，為公路工程項目施工質(zhì)量的提升提供更多的保障。

公路工程；鋼纖維混凝土；施工要點；施工質(zhì)量

1 引言

經(jīng)濟社會的發(fā)展勢必會帶動交通事業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)階段公路工程建設(shè)規(guī)模越來越大，同時受汽車普及以及貨物跨地運流轉(zhuǎn)需求不斷增加等多重因素影響，公路項目施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷上升，在這樣的背景下合理應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)可以更好地保障公路項目施工的施工質(zhì)量，而在分析如何在公路施工項目中有效應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)之前，首先則需要了解鋼纖維混凝土的性能特點。

2 鋼纖維混凝土性能分析

2.1 鋼纖維的類型

鋼纖維的抗拉強度相對較高，但是在混凝土應(yīng)用的過程當(dāng)中粘結(jié)性相對較差，因此必須做好鋼纖維的表面處理，進而提高鋼纖維和水泥砂漿的粘結(jié)性，可以從這一點上來展開分析將鋼纖維的類型劃分為以下幾種，如圖1 所示。

圖1 鋼纖維的類型

首先為切斷鋼纖維，可以利用銑刀來做好后鋼板或軟鋼錠的處理，呈現(xiàn)出三角形截面，在保障其性能強度的同時提升粘接效果。其次為剪切鋼纖維，該種鋼纖維的主要材料為冷軋薄板，通過控制其剪切厚度、剪切寬度、抗拉強度的方式在保障其抗拉特性同時提高粘結(jié)性，相較于切斷鋼纖維，剪切鋼纖維與水泥砂漿的粘結(jié)性往往更勝一籌。最后為熔抽鋼纖維，該種鋼纖維是處理熔融后的鋼水制成，其抗拉強度往往會受到融鋼成分和熱處理條件以及手段等多重因素的影響，這種技術(shù)方法會在鋼纖維表面形成氧化層，這從一定程度上降低了鋼纖維和水泥砂漿的界面粘結(jié)性。

2.2 強度機理

鋼纖維混凝土技術(shù)最為明顯的特征則是在外力作用和荷載下，鋼纖維會和水泥基料形成統(tǒng)一整體，共同受力，這可以更好的提高復(fù)合材料的整體強度，這其中又可以將基料是否發(fā)生開裂了作為主要評判標(biāo)準(zhǔn)，將受力過程分為兩個階段，在開裂之前水泥基料受力更多，而在開裂之后鋼纖維則成為了受力的主要承擔(dān)者，復(fù)合材料的荷載能力往往會受鋼纖維的摻入量影響，當(dāng)鋼纖維的摻入量相對較高超過臨界值時，外力荷載承受力相對較強，但是很容易會出現(xiàn)變形，如果荷載超過額定數(shù)值則會出現(xiàn)鋼纖維斷裂或從水泥基料中脫離出來的情況。

2.3 基本性能

鋼纖維混凝土的性能特點是相對而言較為鮮明的，具體可以從以下幾點來著手展開分析和討論。

首先，將鋼纖維與混凝土基料有效融合形成復(fù)合材料可以更好的提高鋼纖維混凝土的物理學(xué)性質(zhì)，提升混凝土的強度，但同樣也會從一定程度上增加混凝土的重量。其次，在鋼纖維支持下混凝土的抗拉、抗壓、抗彎能力得到了明顯提升，據(jù)有效統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，鋼纖維混凝土相較于普通混凝土的抗拉強度可以提升40%～50%，抗彎強度可以提升50%～150%，收縮率可以減少10%～30%，同時其沖擊韌性指標(biāo)也會受鋼纖維摻入量的影響，如果摻入量控制合理則可以提升到50～100 倍左右。最后鋼纖維混凝土相較于傳統(tǒng)混凝土的抗裂和抗疲勞性以及抗剪性、抗凍性和耐磨性能也得到了明顯的改善[1]。

就現(xiàn)階段來看，鋼纖維混凝土已經(jīng)逐漸應(yīng)用于公路工程施工當(dāng)中，為公路工程施工質(zhì)量和效率的提升提供了更多的助力和保障，尤其是在路面工程施工和橋梁工程施工中鋼纖維混凝土的優(yōu)勢凸顯得更加明顯，可以有效的提高路面工程的強度和韌性，在新建路面施工中應(yīng)用可以起到較好的效果，除此之外，鋼纖維混凝土還可以應(yīng)用于路面罩面修補工作當(dāng)中，但是需要具體問題具體分析，對施工技術(shù)、施工方法做出有效調(diào)整和優(yōu)化，以下筆者也從公路施工項目出發(fā)，討論鋼纖維混凝土應(yīng)用過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)注意的要點問題。

3 鋼纖維混凝土在公路工程項目中的應(yīng)用路徑

鋼纖維混凝土在公路工程項目中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)注意以下幾個要點，如圖2 所示。

圖2 鋼纖維混凝土在公路工程項目中的應(yīng)用

3.1 鋼纖維混凝土設(shè)計

鋼纖維混凝土施工與普通和凝土施工一樣，保證各原材料配比科學(xué)才可以更好的突出鋼纖維混凝土的性能性質(zhì)特點，進而提高公路施工的施工質(zhì)量。一般情況下，在鋼纖維混凝土配合的過程當(dāng)中可以參考普通混凝土的配合比，但是還需要提前落實實驗工作，結(jié)合擬建區(qū)域的實際情況做好數(shù)據(jù)收集和分析，例如需要明確氣候氣溫特點、空氣濕度特點、地質(zhì)環(huán)境特點以及施工項目需求等多重要素，在此基礎(chǔ)之上科學(xué)選擇鋼纖維的品種，保障鋼纖維的強度，結(jié)合不同鋼纖維品種選擇混凝土。

一般情況下需要將鋼纖維混凝土極限抗拉強度控制在500MPa 以上，如果選用圓直或熔抽鋼纖維，則需要引入中低標(biāo)號混凝土，如果選用剪切鋼纖維則需要引入高標(biāo)號混凝土，而鋼纖維的含量一般可以控制在0.5%～2%的閾值空間內(nèi)，除此之外還需要注意以下幾點問題。

首先，需要分析鋼纖維的最小直徑，保證其數(shù)值大于0.4mm，直徑數(shù)值在0.45mm～0.7mm 屬于最佳直徑閾值范圍。其次，應(yīng)當(dāng)控制鋼纖維的長度，避免影響后續(xù)攪拌工作的正常開展。再次，在骨料選擇的過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)控制骨料粒徑，保證最大粒徑數(shù)值控制在10mm～20mm的閾值空間內(nèi)。最后，需要結(jié)合實際情況控制外加劑的類型和用量，在鋼纖維混凝土設(shè)計的過程當(dāng)中，需要思考如何保證鋼纖維潔凈、無銹、無油污，避免摻雜其他雜質(zhì)或碎屑影響施工質(zhì)量。在確定施工參數(shù)之后，需要嚴(yán)格按照前期設(shè)置數(shù)值落實施工工作，規(guī)范施工行為。

3.2 鋼纖維分散裝置選擇

在上文中也有所提及可以根據(jù)鋼纖維變形處理方法將鋼纖維分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、熔抽鋼纖維三種類型，而在鋼纖維混凝土施工當(dāng)中可以根據(jù)施工方法將其劃分為澆筑鋼纖維混凝土、噴射鋼纖維混凝土和灌漿鋼纖維混凝土三種類型，而無論是哪一種的鋼纖維混凝土在施工建設(shè)的過程當(dāng)中都需要著重關(guān)注鋼纖維分散裝置的選擇，保障鋼纖維分布均勻，通過分散裝置來做好鋼纖維分散，然后再進入攪拌機落實攪拌工作，否則很容易會出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團情況，混凝土的強度不均勻問題會逐漸凸顯出來。在分散裝置選擇的過程當(dāng)中需要充分考量功率、分散率等相應(yīng)參數(shù)。可以將其功率控制在0.75～1.0kw 的閾值范圍內(nèi)，保障其分散率達到20～60kg/min，為了保障后續(xù)施工質(zhì)量，也為了確保鋼纖維混凝土的強度，除了需要科學(xué)選擇鋼纖維的品種以外，可以在攪拌之前將鋼纖維和細骨料定量拌和，保障拌和均勻。

3.3 攪拌投料順序和攪拌時間控制

在混凝土拌和過程當(dāng)中投料順序?qū)τ诨炷临|(zhì)量會產(chǎn)生一定的影響，鋼纖維混凝土拌和也同樣如此。一般情況下，為了有效避免鋼纖維在拌和過程當(dāng)中出現(xiàn)結(jié)團情況，可以通過分級投料先干后濕的方式調(diào)節(jié)投料順序，先投入砂石，再投入鋼纖維，然后投入碎石，最后投入水泥。在混合料拌和一分鐘左右之后加入外加劑和水繼續(xù)拌和兩分鐘[2]。

為了保障攪拌質(zhì)量，確保鋼纖維混凝土強度，合理選擇攪拌機也是十分必要的，鋼纖維混凝土攪拌過程當(dāng)中對于攪拌機的性能要求更高，很容易會出現(xiàn)超負荷工作的情況，尤其是在鋼纖維摻入量過多的情況下時很容易會影響最終的攪拌質(zhì)量，因此可以引入強制式攪拌機或雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機，進而保障攪拌效果，在攪拌機選擇的過程中同樣需要具體問題具體分析，考察不同攪拌機的性能特點。

3.4 澆筑和振搗

澆筑和振搗環(huán)節(jié)是鋼纖維混凝土施工中的重點環(huán)節(jié)與核心環(huán)節(jié)，需要注意以下幾點問題，首先在鋼纖維混凝土澆筑過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)合理控制澆筑技術(shù)和澆筑手段，避免出現(xiàn)明顯澆筑接頭的情況，每次到料必須相壓15cm～20cm，同時需要保證澆筑工作落實的連貫性。

其次，在振搗環(huán)節(jié)需要引入振搗器落實振搗作業(yè)，但是與普通混凝土施工有所區(qū)別的則是鋼纖維混凝土施工在振搗過程當(dāng)中很容易會因為振蕩因素影響出現(xiàn)集束效應(yīng)，為了更好的保障鋼纖維分布均勻，傳統(tǒng)插入式振搗棒顯然無法滿足于鋼纖維混凝土振搗的實際需要，這時則可以引入平板振搗器。如果采用插入式振搗棒時則需要確保邊角混凝土振搗密實均勻，在此基礎(chǔ)之上利用鋼纖維的特性，通過實現(xiàn)鋼纖維縱向條狀級數(shù)排列的方式來更好的提高鋼纖維混凝土抵抗收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力、荷載應(yīng)力的影響[3]。

最后，在振搗過程當(dāng)中需要保證混凝土表面平整，同時避免鋼纖維出現(xiàn)外漏的情況，及時將鋼纖維壓入混凝土當(dāng)中，否則很容易會埋下施工安全隱患，同時也很容易會誘發(fā)鋼纖維銹蝕問題。

3.5 成型

鋼纖維混凝土具有骨料細、砂率大、纖維亂向分布等相應(yīng)的特點，為了保障鋼纖維混凝土的施工效果，提高混凝土的強度，則可以在路面施工的過程當(dāng)中引入真空吸水工藝，在此基礎(chǔ)之上配合相應(yīng)的機械設(shè)備落實抹平工作，有效避免鋼纖維外露情況，結(jié)合壓紋機的壓紋工藝避免在拉毛環(huán)節(jié)出現(xiàn)鋼筋外露問題。

3.6 接縫施工

相較于普通混凝土鋼纖維混凝土的收縮性是相對較小的，且抗裂性能也是相對較強的，在公路項目施工的過程當(dāng)中為了更好的保證施工質(zhì)量，能夠通過混凝土攤鋪機落實整幅式施工，避免接縫的出現(xiàn)，在落實養(yǎng)護工作的過程當(dāng)中做好觀察，當(dāng)鋼纖維混凝土強度達到50%以后需要切鋸縮縫。

4 結(jié)語

將鋼纖維混凝土應(yīng)用于公路工程施工中可以更好地發(fā)揮鋼纖維混凝土性能優(yōu)越、施工簡便、成本較低的優(yōu)勢，更好地滿足現(xiàn)階段人們的交通出行需求，確保道路工程建設(shè)的質(zhì)量和效率，需要引起關(guān)注和重視，相關(guān)單位在鋼纖維混凝土應(yīng)用的過程當(dāng)中需要做好鋼纖維混凝土的設(shè)計和分析，明確施工現(xiàn)場的實際情況，科學(xué)調(diào)整材料配比，選擇恰當(dāng)適宜的鋼纖維品種和混凝土，在此之后通過分散裝置的應(yīng)用、攪拌環(huán)節(jié)的管控以及澆筑和振搗環(huán)節(jié)的優(yōu)化，保障鋼纖維混凝土性能優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，進而確保鋼纖維混凝土的施工質(zhì)量，提升公路施工項目的質(zhì)量。