鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用

王 國 強

(山西路橋建設集團有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

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鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用

王 國 強

(山西路橋建設集團有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

解釋了鋼纖維混凝土技術的基本概念，介紹了鋼纖維混凝土技術的施工工藝流程，并從橋面鋪裝、承受荷載部位、鋼筋混凝土樁三方面，闡述了鋼纖維混凝土在橋梁施工中的應用，指出鋼纖維混凝土技術具有實用性強、建設成本低、對環境影響小等優點。

鋼纖維混凝土，橋梁，橋面鋪裝，鋼筋混凝土樁

0 引言

城市公共基礎建設對道路橋梁施工的高質量要求促進了整個橋梁施工技術的發展，傳統的鋼筋混凝土不能滿足人們的基本需求，鋼纖維混凝土技術就是在這種環境下應用而生的。它極大地降低了橋梁建設中對環境的毀壞程度，節省了建設成本，顯著提升了橋梁的承重能力，避免了橋梁主體裂縫的延伸，總體上保證了橋梁施工建設的質量要求。本文將結合筆者的工作經驗，深入探討鋼纖維混凝土技術在橋梁施工中的應用。

1 鋼纖維混凝土技術的基本概念

鋼纖維混凝土是指將短鋼纖維亂向分布摻入普通混凝土中形成的新型多相復合材料。其中亂向分布的短鋼纖維使鋼纖維混凝土避免了橋梁主體裂縫的延伸，提升了橋梁的承重能力的基礎，有效的增加了橋梁的抗壓和抗彎性能。短鋼纖維主要包括剪切、溶抽和切斷等類型，不同品種和類型短鋼纖維與混凝土結合可以產生不同性能的鋼纖維混凝土，具體施工條件下應當采用不同的結合形式。

一般向普通混凝土中摻加1%～2%的短鋼纖維就可以形成鋼纖維混凝土，其中的強度超過425號的水泥為首選水泥，水泥直接關系著鋼纖維混凝土的質量，是調節混凝土坍落值和增加橋梁抗沖擊韌性的核心要素。鋼纖維混凝土中的外加劑一般選用要求其含氯鹽成分為零，此外，必須通過試驗保證質量的合格性[1]。

案例一：在A城市的某一橋梁施工中，橋梁基本要求為：橋長150 m，橋面和路線為90°的交角，橋梁中心樁號選擇K232+182。橋梁設計人員依據實際情況決定橋面鋪裝采用9 cm的鋼纖維混凝土進行，在橋梁的上部結構設計中卻采用另外的預應力混凝土T梁，其跨徑為40 cm。這種多類型的混凝土搭配應用可以保證橋梁建設的質量要求，也增加了工程的有序性。

2 鋼纖維混凝土技術的工藝流程以及在橋梁施工中的應用

2.1 鋼纖維混凝土技術的工藝流程

鋼纖維混凝土技術要想發揮最好的作用離不開科學有效方法理論的指導，怎樣從施工的每一個環節加強工程質量是橋梁施工中最重要的問題。合理流暢的施工工藝既能節省施工時間，也能保證施工質量，在整個工程中占據重要地位，鋼纖維混凝土技術的工藝流程可以簡單地描述為以下的幾個部分:

1)選擇適宜的攪拌機。

分析鋼纖維混凝土的基本特性可以發現，具有兩個錐頭反轉式的攪拌機或者強制性攪拌機是最好的選擇，它可以最大程度的減免短鋼纖維使用量過大時產生的攪拌機超負荷運轉情況，也就能保證短鋼纖維在混凝土中能夠徹底攪拌，與水泥實現完美融合，從而提升鋼纖維混凝土的質量[2]，保證在橋梁施工利用時能夠產生最大的效益。

2)合理分類鋼纖維。

短鋼纖維在攪拌過程中容易出現打結成團的現象，嚴重影響施工效率，合理分類短鋼纖維材料，通過分批放入攪拌機可以實現快速無障礙的攪拌過程，顯著提升施工效率。此外，在短鋼纖維進入攪拌機之前需要進行振動篩選，保證短鋼纖維與水泥的完全混合。例如，常規短鋼纖維在獨立裝置中進行攪拌，超短型的鋼纖維利用分散機進行分散，分散的力度保持在15 kg/min～55 kg/min之間[3]，并在攪拌機的入料口設置一個振動篩進行混合，經實踐證明，這樣可以節省5%的施工時間。所以一般鋼纖維的攪拌要求先進行鋼纖維和水泥的攪拌，持續90 s，然后進行3 min的加水攪拌過程，合理攪拌時間和順序是攪拌質量的保證。

3)鋼纖維混凝土的振搗與澆筑。

鋼纖維振搗器的選擇關系著鋼纖維混凝土的抗收縮性，一般要求為平面光滑無凹面的振搗器。實踐中經常會發現凹面振搗器無法對混凝土全部方位進行振搗，在振搗器周圍還會聚集一堆短鋼纖維，利用平面光滑無凹面的振搗器可以有效避免這種情況的發生，保證面面俱到。鋼纖維混凝土的澆筑有很多的澆筑技巧，合理利用這些澆筑技巧可以增加混凝土的整體性和連續性，對加固橋梁有著重要意義。例如，在短鋼纖維倒料過程中嚴格按照15 cm～20 cm的標準進行[4]，盡量避免澆筑接頭凸出，保證鋼纖維混凝土連續完整排列。

4)鋼纖維混凝土的成型。

含砂量過大、粗骨料細以及雜亂纖維分布嚴重制約了鋼纖維的應用，這就對選擇適宜鋼纖維混凝土施工機器提出了更高的要求。根據筆者的實踐經驗，橋梁施工選擇適當的壓紋機可以保證路面的光滑和平整，紋理壓制可以有效減免纖維外露和拉毛現象的發生，從而提升了橋梁的質量。

5)鋼纖維混凝土的接縫處理。

高水平的抗裂性和收縮性簡化了鋼纖維混凝土施工過程中的接縫處理，在施工工程中工作人員可以采用攤鋪機對整個封閉路面進行整體鋪筑，一般以整幅式的路面為主，不用單獨設計縱縫的位置。在鋼纖維混凝土的強度達到整體強度的一半以后，施工人員只需要對鋼纖維混凝土進行簡單的切鋸縮縫操作就可以，大大降低了施工時間。

2.2 鋼纖維混凝土技術在橋梁施工中的應用

1)鋼纖維混凝土技術在橋面鋪裝時的應用。

相較于傳統混凝土橋面厚度，鋼纖維混凝土構造的橋面厚度只有原來的50%～60%，低厚度減輕了橋梁的自重，橋梁的受力狀況也相應的發生改變，這樣可以顯著提升鋼纖維混凝土抗裂性能、耐久性能以及抗折性強度，一方面加大橋梁自身的剛度，另一方面提高了路面的舒適度。根據筆者的橋梁建設經驗，正規橋梁鋼纖維混凝土的設計一般將路面建設成兩層結構甚至是三層結構，在兩層結構的模式中，橋梁上部建設應用鋼纖維混凝土，下部則給予普通混凝土，橡膠瀝青混凝土就是其中常見的一種；在三層結構的模式中，上部和下部給予鋼纖維混凝土建設，中間部分利用普通混凝土建成[5]，值得一提的是三層模式的鋼纖維混凝土的施工難度遠高于兩層模式，所以只有在機械發達的地區才有較多地應用。

2)鋼纖維混凝土技術在橋梁上端承受荷載部位的應用。

橋梁在正常營運中常常出現橋梁墩臺和橋面板裂縫以及表層剝落的狀況，這是由長期行車荷載作用導致的。針對這種情況，筆者建議利用鋼纖維混凝土提升結構的整體性和抗震性，具體實施可以通過噴射機噴射來完成，噴射厚度保持在5 cm～20 cm之間。鋼纖維混凝土的短鋼纖維選擇剪切鋼纖維，摻量在1.0%～1.5%之間；水泥可以選擇硫鋁酸鹽快硬水泥，外加劑一般選擇TS型速凝劑有助于提升結構早期的抗裂性[6]。除此之外，噴混凝土和鑿毛的方法可以保證舊混凝土和新混凝土之間的關聯性和整體性。在橋梁上部結構采用鋼纖維混凝土作為主梁，或在應力集中區局部加固，以改善結構的受力性能，有效控制結構變形，減輕結構自重，滿足結構整體的使用要求。鋼纖維混凝土一方面可以提升橋梁的結構性能以及外表的美觀程度，另一方面可以大幅度減少上部結構所用的材料，相應的減少下部的墩臺數量，從而節省了施工成本，在保證橋梁特殊使用要求的同時，顯著提升了經濟效益。

3)鋼纖維混凝土技術在鋼筋混凝土樁中的應用。

通過鋼纖維混凝土對樁頂進行局部加強，可以顯著增加樁頂的抗沖擊的韌性，減少樁頂在錘入設計深度之前就出現破裂的狀況。通過鋼纖維混凝土對樁尖進行加強，可以保證樁尖的入土能力以及穿透能力[7]，這也能夠顯著降低錘擊樁的次數，同時在一定程度上保證了打擊速度。如果通過鋼纖維混凝土對樁頂和樁尖進行加強，樁身部位還是需要預應力以及非預應力鋼筋混凝土。

3 結語

鋼纖維混凝土技術相比于傳統的鋼筋混凝土技術有著顯著的優點，憑借優越的性能節省了施工成本，提升了施工質量，降低了對環境的損害。隨著城市化進程的不斷推進，橋梁建設會有越來越重要的地位，鋼纖維混凝土技術的應用也將越來越廣泛，發揮的作用也會越來越大。可以預見的是在未來會有更多的橋梁施工建筑單位運用鋼纖維混凝土技術，這也就促進橋梁質量和橋梁施工技術的共同提升。

[1] 趙華鋒.淺析鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2011(12):154.

[2] 孔令健,劉欣楠.鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的應用[J].交通建設與管理,2014(6):1-2.

[3] 晏小明,徐道根.鋼纖維混凝土技術在公路橋梁施工中的應用[J].交通建設與管理,2014(18):134-136.

[4] 賈榮菊.鋼纖維混凝土技術在橋梁施工中的應用[J].交通世界,2016(3):90-91.

[5] Huo Z.Shrinkage-compensating Hybrid Steel Fiber Reinforced Concrete and Its Application in Pumping and Jacking of Steel-pipe Arch Project[J].Construction Technology,2014(15)：26-28.

[6] Zhang K.Application of Steel Fiber Reinforced Concrete in Bridge Construction[J].Transportation Standardization,2014(6)：17-19.

[7] Chen J.Large Volume Steel Fiber Reinforced Concrete Jacking Technology of Zhun-Shuo Yellow River Bridge[J].Construction Technology,2014(32)：89-91.

On application of steel fiber concrete technique in bridge construction

Wang Guoqiang

(YangquanBranch,ShanxiRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper interprets the basic concept of the steel fiber concrete technique, introduces it construction craft and procedure, illustrates its application from the deck pavement, loading bearing positions, and reinforced concrete piles, and points out the technique is highly practical with lower construction cost, so it has little influence on environment.

steel fiber concrete, bridge, deck pavement, reinforced concrete pile

1009-6825(2016)18-0144-02

2016-04-14

王國強(1977- )，男，工程師

TU528.72

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