關于鋼纖維混凝土橋面施工技術淺析

王守方

【摘要】橋面鋪裝即行車道鋪裝，其作用在于車輪輪胎履帶直接磨損行車道板，保護橋體免受雨水侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起分布作用。因此行車道鋪裝要求有一定的強度，能防止開裂并有良好的耐磨性。傳統的橋面鋪裝材料逐漸不能適應當前交通發展的需要，經常出現破損和開裂，使養護維修工作量逐年增大，面層更換周期短。近年來由于鋼纖維的摻入，大大改善了水泥混凝土的力學性能，使鋼纖維混凝土的橋面鋪裝具有良好的效果。

【關鍵詞】橋面 鋼纖維混凝土 耐久性 新型

筆者通過對鋼纖維混凝土橋面的施工技術和存在問題的研究、分析，為以后相同類型的橋面作充分的技術準備。

一、鋼纖維混凝土橋面的優點

鋼纖維增強混凝土，簡稱鋼纖維混凝土，它是在普通混凝土中摻入一定量的短而細的鋼纖維，拌制均勻而成。混凝土內摻入鋼纖維主要是改善和提高普通混凝土的力學性能，尤其是增強混凝土的抗拉強度，推遲受拉區裂縫的出現。另外對混凝土的抗剪、抗沖擊及其抗震強度都有顯著的提高。鋼纖維混凝土橋面鋪裝具有良好的抗裂性、抗沖擊性、疲勞性、韌性、延長性及耐磨性，而且縮縫小，平整度好，行車舒適平穩，可數倍提高混凝土橋面的壽命，是一種發展前景廣闊的新型橋面鋪裝形式。

二、鋼纖維混凝土橋面對材料的選擇

由于市場上鋼纖維的性能和價格都不統一，現主要對市場上普通的剪切型、鋼絲型和銑削型三種進行研究比較：

1、剪切平直型鋼纖維這種鋼纖維抗拉強度大多為380Mpa。

2、剪切異型鋼纖維，這種鋼纖維有多種形狀，如波浪型、凹凸型、凸痕型、扭曲型等，抗拉強度一般均為600Mpa以上。

3、銑削型銑鋼纖維，這是采用鋼錠為原料，用銑刀進行切削制而成，特點是軸向有扭曲，截面呈三角形，切割時由于刀具的擠壓，有一個面形成粗糙面，端部彎折成尾鉤。

4、鋼絲型鋼纖維，采用鋼絲切割而成，兩端帶鉤，呈弓形，該產品抗拉強度達1000Mpa以上。鋼絲型鋼纖維和銑削型鋼纖維，不易結團，而且纖維分散得較均勻。目前市場價格由高至低依次為鋼絲型，銑削型，剪切異型，剪切平直型。

通過其特點的分析，使用性能和經濟性綜合比較，得出使用銑削型鋼纖維是最佳選擇。

三、鋼纖維混凝土橋面鋪裝與結合面的處理

在實際施工的鋼纖維混凝土橋面鋪裝一般是澆注在預制梁頂部整體化層之上，這樣鋼纖維混凝土橋面鋪裝層與結構層之間存在一結合面。如果這個結合面處理不好，橋面就容易出現早期破裂。因為在處理早期破壞橋面時，往往可以看到大塊的橋面輕易的被撬起，可以證明，層間結合面處理質量的好壞直接影響到鋼纖維混凝土橋面鋪裝的使用壽命。

對梁頂面徹底鑿毛并清理是處理結合層的傳統方式，傳統的處理方式缺點是功效低，需花費大量的人力、物力與時間，盡管如此，但還是難以保證結合層面的黏結達到整體的混凝土的效果。分層澆筑的混凝土還存在一個收縮差異及層間結合面會儲存一定剪應力的問題，一旦有其它外力疊加，就可能出現分層現象。因此，在分層澆筑的情況下，應采取以下三種保證措施：

1、先保證預制梁安裝的質量，特別是大跨徑橋梁多層預制梁的安裝，如鋼拱橋，先進行橫梁的安裝再到T型梁即預制的橋面板的安裝，且通常是先簡支后連續的橋面體系。當其中一種梁的安裝質量不保證，都會影響到鋼纖維混凝土橋面的使用。T型梁直接與鋼纖維混凝土連結形成行車道板，所以T型梁的支承面一定要與橫梁緊密接觸，且梁要垂直。

2、設置層間剪力筋，剪力筋一般預埋在預制梁頂部，且錨固在預制梁的鋼筋上，把預埋剪力筋制作成U型，直徑采用10mm，每平米1 1根，按65-70cm的間距預埋。同時剪力筋也可起到幫助鋼筋網架立定位的作用。

3、調平層混凝土澆筑后（包括預制梁和現澆連續梁及梁間濕接縫），將其表面拉毛，粗糙度即紋理深度達到6mm。在澆筑橋面混凝土前要把預制梁梁面的灰塵、砂等雜物徹底清除干凈。采用梁面拉毛加剪應力筋聯結的措施就可保證分層澆筑的橋面達到整體的效果。

四、鋼纖維混凝土橋面鋪裝鋼纖維的用量

鋼纖維用量并不是越多越好，在實際應用時，選擇鋼纖維的用量要考慮的因素還有施工操作和經濟性的兩方面的問題。

筆者在某大橋工地上對鋼纖維混凝土攪拌問題做了工藝試驗，結果發現，在鋼纖維混凝土攪拌時，體積率超過1.2%以上時，有相當多的鋼纖維結團。這樣會影響橋面平整度的施工，而且橋面通車后經過一段時間的磨蝕，橋面鋼纖維外露量較大，外觀質量較差。但是，國內外資料表明，鋼纖維混凝土中纖維體積率低到一定程度時不起增強作用。對于不同品種、不同長徑比的纖維，最低體積率略有不同。對于剪切型鋼纖維，0.5%是國內外廣泛認可的最小體積率。而銑削型纖維最小體積率為0.32%。總體上看，最小值規定為0.4%是較為合適的。綜上所述，對于大規模采用鋼筋加鋼纖維混凝土的橋面鋪裝，在現有的鋼纖維材料和設備條件下，鋼纖維的摻量（體積率）推薦為0.4%-1.0%之間。

五、鋼纖維混凝土橋面鋪裝縱縫、縮縫的布置

1、橋面鋪裝層平面設計宜用矩形分塊，縱縫和橫縫應盡量垂直相交，縱縫兩側的橫縫不得互相錯位或間隔設置。

2、縱縫施工縫間距由橋面寬度確定，一般不大于15m。單向坡三車道或小于三車道完工的橋面可不設縱縫。

3、橋面鋪裝層通常只設橫向縮縫，一般不設脹縫。橫縫間距應根據當地氣溫、橋梁跨度、大小和橋面長度及鋼纖維的體積率等因素確定。通常橫縫間距為l0-20m，橫縫的寬度為4-8mm。縫的深度為鋪裝層的1/3 - 1/4（ 20 - 30rnm）。縫間可采用瀝青馬蹄脂等填縫材料澆灌封閉。

4、采用鋼纖維混凝土連續橋面鋪裝時，無論橫縫如何布置，靠橋臺處梁端或墩上立柱（橫梁）處必須設置橫向縮縫，并從構造上給予加強。

混凝土進行振搗時，混凝土中鋼纖維會產生一定趨勢的運動，其特點是沿著模板或振動器的方向平行分布，且自動下沉，其余的再人工精平時，基本上已把它剔除掉。從已做好且已通車多年的六景大橋等橋面的觀察來看，隨著表面混凝土被磨去，個別豎立鋼纖維會露頭，但都很容易被彎折貼在地面，不會對輪胎造成損害。

對于外露在表面的鋼纖維的確會銹蝕，但從已通車的橋面情況來看，由于外露鋼纖維所占面積很少，表面生銹不會對混凝土產生影響，對外觀也沒有大的影響。且在車輪經常碾壓的地方，外露的鋼纖維也不會生銹。

總之，鋼纖維混凝土是一種具有優良力學性能的特種混凝土。橋面混凝土由于加入了一定數量的鋼纖維，由于鋼纖維在混凝土中的均勻分布，在受載過程中限制了混凝土基體的開裂，因而使橋面混凝土對防止龜裂及抗滲、抗折、抗彎等指標有了一定的提高，延長了橋面混凝土的壽命。