市政路橋項目建設中的鋼纖維混凝土施工技術

史智強

(中鐵二十局集團第五工程有限公司，云南 昆明 650200)

1 引言

市政路橋工程是關乎民生的重要基礎工程。近年來，國家不斷加強監督路橋工程質量，保證可以為人們提供一個安全、穩定的出行環境，施工企業也越來越重視工程質量的把控，為了有效提高施工質量，不斷深入研究施工技術，另外也不斷重視施工材料的創新應用。鋼纖維混凝土材料是新興的建筑材料，這種材料因為可以克服普通混凝土材料的不足而被廣泛的應用到市政路橋工程中，也正是因為這種材料的使用，市政路橋項目質量水平得到了大幅度提升。鋼纖維混凝土材料被廣泛的應用到路橋工程中去，經過施工實踐證明取得了較好的效益，這標志著鋼纖維混凝土材料和施工技術將會成為市政路橋工程主要的施工材料和技術。

2 工程概況

本文主要以既有道路路面整修為例，闡述鋼纖維混凝土的實際應用。涉及的工程路面主要材料為普通水泥混凝土，在沒開展整修施工前，路面應用普通混凝土完成澆筑，部分地基出現了嚴重的下沉現象，多處路面出現斷裂和破碎的現象。為了適應城市發展，需要對路面進行整修，整修寬度為7 m，需要整修路面的長度為112 m。針對這些情況，施工設計方決定采用鋼纖維混凝土對路面進行整修。其中針對基層處，采用C15素混凝土進行澆筑補強，首先對原先破壞的路面進行鑿除清理，鑿除深度控制在25 cm內，并對基底壓實至滿足設計要求強度，然后用C30的混凝土進行鋼纖維混凝土施工，鋼纖維混凝土材料的厚度為20 cm。路橋補修現場圖如圖1所示。

3 材料選擇及配合比設計

3.1 主要原材料

設計文件要求鋪裝參數標準為28 d抗磨度必須超過300 h/cm，抗折強度必須超過7.5 MPa，抗剪強度必須超過11.0 MPa。在施工過程中主要應用的施工材料有如下。

圖1 路橋補修工程現場

(1)水泥:應用P.O 52.5水泥，使用的過程中，為了保證施工質量，施工前必須對水泥進行安定性等檢驗，保證水泥相關參數達到施工要求。

(2)外加劑:混凝土中加入的外加劑必須符合相關技術要求的高效減水劑，保證加入外加劑后，混凝土減水率在25%以上。

(3)骨料:骨料最大粒徑控制在20 mm左右，控制砂細度模數在2.4～2.8范圍內。

(4)鋼纖維:鋼纖維的必須達到CFCS38:92的相關要求。

3.2 鋼纖維配合比設計

鋼纖維的增強效果和鋼纖維的體積成正相關關系，也就是鋼纖維的摻入體積越大，鋼纖維的增強效果越好，但是也必須控制鋼纖維的摻入量在合理要求范圍內，一旦過多的摻入鋼纖維，增強效果不容易滿足相關施工要求。在開展鋪裝層的實際應用過程中，控制鋼纖維的體積摻量在1%～1.5%范圍之間。確定鋼纖維的摻入量后，通過鋼纖維的抗折強度以及其他因素就可以確定水灰比，具體的計算方法為：

ffim=Rtm(0.12c/w+0.31+βtmρfLf/df)

(1)

式(1)中：ffim單位為MPa，代表鋼纖維混凝土配制抗折強度；Rtm單位為MPa，代表水泥實測的28 d的抗折強度;c/w代表鋼纖維混凝土的水灰比;βtm代表鋼纖維對抗折強度的影響系數，需要根據相應的試驗確定；ρfLf/df代表鋼纖維的體積摻量和長細比。

在開展配合比試驗的過程中必須充分考慮抗折強度設計值。

4 鋼纖維混凝土施工技術

4.1 路基處理

在對路基進行處理前需要確定路基的地基承載力，如果該地基承載力超過120 kPa，那么首先需要清理表面雜填土，應用相應的技術和設備開挖路面，控制底部標高不超過-300 mm，應用自重為15 t的壓路機對路面進行碾壓，共計需要3次碾壓。完成一次碾壓施工后，應用試驗檢測進行壓實度驗證，保證基底壓實度必須超過95%。如果遇到不能應用壓路機進行碾壓的區域，可以應用打夯機進行夯實處理，超挖部分用普通混凝土補強。

(1)材料要求：①粗集料：粗集料宜采用質地堅硬、潔凈、無風化巖石加工而成的碎石或卵石，加工宜采用反擊破工藝，顆粒形狀趨于立方體為佳，0.075 mm以下的粉塵含量小于1.0%，最大粒徑19 mm,針片狀顆粒含量小于10%，最多不得超過15%，分級摻配符合連續級配要求。檢驗采用《公路工程集料試驗規程》(JT1058-2000)。②細集料：細集料采用質地堅硬、耐久、潔凈的機制砂，應有一定的粗細級配，這種機制砂含有較多的石粉，要在石料廠進行除塵處理。檢驗結果，砂當量75% ,視密度3.05 t/m3。③鋼纖維單絲抗拉強度>600 MPa，L=25～35 mm,長度、直徑與標稱值偏差<10%;沿3 mm鋼棒彎曲90壞斷率>90%;鐵銹粉及雜質含量<1%。單絲抗拉強度為700 MPa，L=25 mm,類型為剪切型，外觀形狀為波浪形。④水泥：除需要控制水泥中的氯離子含量以防止鋼纖維銹蝕外，鋼纖維混凝土對于水泥無特殊要求。采用42.5級普通硅酸鹽水泥，實測各項指標符合《道路硅酸鹽水泥技術標準》(GB13693-92)的各項技術要求。⑤外加劑：試驗使用了NF高效減水劑，實測1%劑量摻入時，減水率14%。為提高混凝土的抗凍性，鋪面混凝土最好使用引氣劑，但是試驗證明鋼纖維混凝土的抗凍性即使不加引氣劑也遠遠好于普通混凝土。除減水劑之外未摻其他外加劑。

4.2 定位放樣和支模

本文涉及工程在施工過程中最主要的目的就是控制混凝土標高，一般都是通過控制側模板標高的方式進行控制，將混凝土的厚度控制在設計要求范圍內。側模標高控制可以采用測量掛線或者設置灰餅的方法，為了有效控制標高，相鄰標高控制點就是掛線點或者灰餅之間的距離必須小于150 cm。在對安裝模板工作前，必須保證線路連接完好，將掛線合理的放置在側模板上，保證其位置穩固。

4.3 運輸

運輸鋼纖維混凝土的過程中，混凝土的含氣量以及塌落度都可能會有所損失，另外拌和物的稠度也會有下降趨勢。運輸過程中鋼纖維在振動的作用下發生下沉，這一現象嚴重影響鋼纖維混凝土的均勻性。所以盡量采取有效的措施縮短鋼纖維混凝土的運輸距離，如果條件允許，可以采用泵送的方式進行運送。

4.4 摻加鋼纖維

為了保證鋼纖維的摻入量在規定范圍內，嚴格計算鋼纖維的摻加量。摻入鋼纖維之前，首先確定混凝土的標號是否滿足設計和施工要求，在摻入鋼纖維的過程中，采用混凝土罐車進行運輸，應有專門的工作人員進行監督，保證在運輸環節不會出現意外情況。鋼纖維摻入時必須保證罐車處于工作狀態，一般來說，鋼纖維的摻入可以通過兩種方式進行：手工方式和分散機，摻入時應嚴格控制摻入速度不能大于40 kg/min。完成摻和后，開啟攪拌罐，嚴格控制攪拌罐的轉動速度在3～5 min范圍內。

4.5 鋼纖維混凝土的振搗

澆筑及鋪好的混凝土，需要對鋼纖維混凝土進行充分的振搗處理，有效提高混凝土的密實度，進而保證鋼纖維的密實度和混凝土密實度相互符合。在施工過程中，需要在鋼纖維混凝土的表面進行提漿作業，主要應用的工具有振動棒和振動梁。在混泥土達到初凝之前，針對表面漏出的鋼纖維，需要應用漿頭進行覆蓋。在開展振搗的過程中，嚴格控制振搗時間，保證振搗插入的深度都可以達到相應的施工要求，有效避免漏振和漏振過振現象的發生。

4.6 整面

采用真空脫水工藝時，脫水后可以用振搗梁復振一次，并用滾杠拉一次，以確保板面平整度。不采用真空脫水工藝時，應用大木抹多次抹面至表面無泌水為止。抹面結束后，用拉槽器在面板表面橫向拉槽。鋼纖維混凝土面板設有多種接縫，脹縫240 m道，設傳力桿鋼筋及鋼筋支架，脹縫與路中心線垂直，縫中不得有連漿現象，縫隙內應及時鋪設填縫材料。縮縫5 m道，深度為1/4～1/5板厚且不少于6 cm,縫寬為4～6 mm。切縫時間根據施工氣溫確定，先試切縫以鋼纖維不刮壞邊沿為度，縱縫設置拉桿。

4.7 成型

鋼纖維混凝土的主要特點為：骨料細、分布亂、砂率較大，所以在進行鋼纖維混凝土施工的過程中，通常應用真空吸水工藝，為了避免鋼纖維外漏，需要應用機械進行抹平。為了防止拉毛造成鋼纖維外漏，一般應用壓紋機壓紋工藝進行處理。完成拆模后，對于外漏的鋼纖維必須及時處理。

4.8 鋼纖維混凝上的養護與抹光

完成以上施工后，需要暫停4 h。如果混凝土還處于初凝的狀態，說明已經達到了施工標準。可以應用抹光機在混凝土表面進行兩次碾壓，完成粗抹操作以后，再應用提漿和挫毛處理技術進行處理。施工完成后混凝土路面要采用塑料薄膜等材料覆蓋養護，一般來說，施工現場可能會有塑料薄膜被刺破，為了防止這種現象的發生，同時也是為了滿足隔水目的，可將雙層塑料薄膜鋪設在鋼纖維混凝土的上面。

5 鋼纖維混凝土技術效益分析

普通混凝土摻入適量的鋼纖維所形成的一種多相符合材料被稱為鋼纖維混凝土。這種混凝土不僅具有普通混凝土的優勢，還改善了普通混凝土的一些特性,比如抗拉性能、抗疲勞性以及抗彎性能，使得這種混凝土具有更好的抗裂縫能力和更好的耐磨性。只有較好的抗裂性才能緩解路面鋪裝過程中出現的邊角損壞以及早期龜裂等問題。另外，在路橋施工過程中，鋼纖維混凝土的應用可以減少縮縫數量，提高行車平溫度，有效延長路橋使用壽命。

6 結論

鋼纖維混凝土是近年來一種新型復合材料，隨著施工工藝不斷完善，該施工材料被廣泛地應用到路橋項目的施工中去。在開展路橋施工的過程中，鋼纖維混凝土的應用可以有效改善符合路面結構，提高路面使用性能，有效降低工程造價。總之，鋼纖維混凝土施工技術是保證國內路橋施工項目質量的重要條件和方法。