淺析鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用

摘要：中國經濟日益發展，橋梁施工建設作為經濟發展重要的配套設施目前也得到了長足的進步，鋼纖維混凝土技術是一種新型的建筑施工技術，它以其性能優越、操作性強、經濟實用的特性在建筑施工中得到廣泛地應用。本文以鋼纖維混凝土技術為切入點探討其在橋梁施工中的應用，以案例的形式提出鋼纖維混凝土的配置及所要注意的問題。

關鍵詞：鋼纖維混凝土技術 橋梁施工 應用

0 引言

市場經濟的發展帶來城市化建設進程的加快，中國基礎建設的日益增長的需求是與人民日益增長的物質文化需要相符的，特別2007年末金融危機席卷全球，各國經濟萎靡不振，中國也不例外，此時通過基礎設施建設拉動內需作為經濟復蘇的增長點成為關鍵之舉。在大背景下，公路及橋梁工程的建設日益增加，本文便以此為切入點，探討橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用。

鋼纖維混凝土是一種新型的符合材料，其性能優越、操作性強、經濟實用的特點決定了其在橋梁施工中的重要地位，特別是隨著路橋工程對于建筑材料的要求越來越高，鋼纖維混凝土在道路路面、橋梁結構、房屋建筑等工程領域被廣泛應用。本文將介紹鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面具體應用及所要注意的問題。

1 鋼纖維混凝土技術概述

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中均勻而多向配筋地摻入少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼的纖維，鋼纖維混凝土破壞時往往是鋼纖維從混凝土基體里拔出來，而不是拉斷。纖維的增強效果主要取決于基本強度、纖維含量(體積率)、纖維的長徑比以及纖維和基體混凝土間的粘結強度等因素。二十世紀四十年代，美、英等國在當時混凝土技術的基礎上做了許多關于鋼纖維來提高混凝土的特性的研究，一直到1963年，J.Romualdi和G.B.Batson提出纖維間距理論，鋼纖維混凝土技術開始了實用開發階段。

近些年來隨著中國基礎建設的蓬勃發展，鋼混凝土技術得到迅速成長。與傳統的混凝土技術不同，其結合了鋼纖維與混凝土的共同作用，混凝土內均勻地分布著鋼纖維，顯著地提高了混凝土的抗拉強度及抗變形能力，鋼纖維混凝土相比較傳統混凝土而言，改變了脆性混凝土材料的特性，提高混凝土的抗拉扭、抗裂、抗疲勞強度。具體而言，鋼混凝土具有以下幾個特點：①混凝土相同等級強度下，鋼纖維混凝土重量較輕。該特性大大提高了橋梁施工方面的效率，給施工帶來了極大的便利。②相比傳統的混凝土材料，鋼纖維混凝土具有抗彎、抗壓、抗拉等特點。據實驗數據顯示，鋼纖維混凝土相比傳統的混凝土而言，抗拉強度增強四到六成，抗彎強度更是增強一至兩倍。這與材料成分中所加入一定比例的鋼纖維是分不開的。③優越的形變能力及優越的抗疲勞能力。鋼纖維對提高混凝土的抗拉彈性模量效果極其顯著，使得混凝土的長期收縮形變能力更為優越，一般最高可以改善混凝土收縮率的三成。另外抗疲勞能力的增強使得橋梁施工質量能得到長期可持續的保證。

鋼纖維混凝土材料因為以上幾大特點，目前被認為是建筑施工材料中最適宜的材料之一，廣受建筑施工者的青睞，因此探討鋼纖維混凝土技術在實際橋梁施工方面的應用顯得極其有意義。

3 鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用

3.1 鋼纖維混凝土材料在橋梁施工過程中配比設計

在橋梁施工之前，使用鋼纖維混凝土技術重要環節便是鋼纖維混凝土的配合比設計，鋼纖維混凝土配合比設計必須要考慮到路面結構，這一點與普通的混凝土有原則上的區別。

3.2 鋼纖維混凝土在橋梁施工方面的應用案例

本文以廣東某大橋施工為案例。橋頭為軟弱地基，經粉噴樁處理，在橋臺連結處，路基與橋臺剛度差異較大，預計路基下沉量比橋臺下沉量要大，設計采用橋臺與路基連接處設置搭板枕梁，同時橋面和搭板枕梁采用鋼纖維混凝土，防止橋頭跳車。鋼纖維混凝土設計強度等級C40，抗折強度7.2MPa，稠度30－50mm，水泥用量不超過450kg/m3。

首先是進行材料選擇，第一步選用鋼纖維，鋼纖維力學性能要求不低于一級碳素鋼的要求；鋼纖維的長度、直徑、表面形狀和長徑比等也影響鋼纖維的抗拔力，太長，影響砼質量，太短，起不到增強作用；直徑太細，在拌和過程中易被彎折，太粗，則同體積含量時其增強效果差。根據已有經驗，結合設計要求，經過多次試驗，大橋用鋼纖維選用揚州揚中化纖廠生產的剪切型鋼纖維，長度3cm，抗拉強度400Mpa，等效直徑0.5mm。第二步是選用水泥，本工程選用普通硅酸鹽水泥。同時，選用了粉煤灰作為水泥的礦物活性材料，也就是外摻料，粉煤灰按國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596—79)檢驗。細骨料砂除了各項技術指標符合《普通混凝土用砂質量標準》(JGJ52—92)外，尚要求不含氯鹽成份，細度模數范圍2.3～3.0，我們選用福建青口產的淡水河砂，無貝殼，無氯鹽成份，細度模數3.0，中砂，表觀密度2680kg/m3。我們選定的施工配合比為水泥:砂:碎石:粉煤灰:鋼纖維:水=1:1.54:2.77:0.01:0.21:0.4，水泥用量420kg/m3，砂率35.7，坍落度40mm，28d抗壓強度48.8MPa，抗折強度8.5MPa。

接著則是鋼纖維混凝土的施工過程，過程包括：供料——拌合——運輸——振搗與澆注——找平修整——養護——控制。各種原材料采用自動計量裝置監測供料，采用強制式攪拌機二次投料法拌合，拌合時間經試驗比普通混凝土攪拌時間要延長2～3min；鋼纖維采用機械分散加入。為保證混凝土在運輸過程中不產生離析，我們采用自卸車運輸，接著就是振搗與澆注，大橋橋面和搭板枕梁鋼纖維混凝土按計劃一次澆注完畢。該環節需要注意的是鋼纖維混凝土流動性差，容易堆積、成團的特點決定澆注要采用多點澆注，連續澆注，不宜留施工縫。澆注完后，開始進行整平，混凝土表面收光時，切不可撒水泥，必要時可使用按水泥:砂﹦1:15 拌制而成的少量干水泥砂灰。一切完成之后就會進入養護與質量控制階段，鋼纖維混凝土的養護和普通混凝土養護一樣，覆膜保濕養護，控制主要針對于原材料、配合比等材料的質量以及數量，同時還應對抗壓、抗折及抗拉等強度進行實驗。

4 總結及其展望

混凝土強度總體水平是反映一個國家土建技術水平的重要標志。目前，中國在混凝土強度上的技術與歐美發達國家相比尚有相當大差距。最近有專家學者研究發現，美國在21世紀常用混凝土強度平均強度可達133MPa，并可研究出400MPa的超高強混凝土。鋼纖維是增加泥凝土強度最佳材料之一。

目前在鋼纖維混凝土技術被應用在橋梁建設過程中，依然會出現各種新問題，特別是在質量控制和鋼纖維混凝土材料的選配方面經常會碰到困難，因此在鋼纖維混凝技術在橋梁施工方面的應用過程中，一定要注意加強控制質量以及合理選配鋼纖維混凝土材料，不可置否，鋼纖維混凝土技術由于具有一系列的優良性能、潛在的綜合效益和巨大的技術發展力，可以預見其在未來必有廣闊的應用前景。

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