鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用

李成明

摘要：路橋建設(shè)在我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建筑領(lǐng)域有著重要的地位，所以確保路橋質(zhì)量就對(duì)于我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)有著重要意義。為了滿(mǎn)足路橋技術(shù)要求，一些先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用，就是路橋施工中必不可少的部分。鋼纖維混凝土具有良好的抗壓、抗沖擊、抗裂、抗堿性能，能顯著提升路橋工程整體質(zhì)量。鑒于此，圍繞鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討，闡述了其強(qiáng)度增強(qiáng)的機(jī)理，并從橋面鋪裝、路橋結(jié)構(gòu)加固、樁基礎(chǔ)加強(qiáng)、邊坡堆砌等方面進(jìn)行具體分析，最后總結(jié)了施工注意事項(xiàng)，旨在提高鋼纖維混凝土技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：路橋工程;鋼纖維混凝土;橋面鋪裝;樁基礎(chǔ)

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.57 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

鋼纖維混凝土是一種典型的復(fù)合型材料，相較于傳統(tǒng)的混凝土，其具備更強(qiáng)的承載力，同時(shí)耐久性也更好。路橋工程中使用鋼纖維混凝土后，原本的結(jié)構(gòu)外形并不會(huì)受到過(guò)多影響，即便進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)處理，表面也不會(huì)出現(xiàn)明顯的痕跡。除此之外，鋼纖維混凝土在施工中更具可行性，成本更低，并且能夠顯著提升施工效率[1]。

1、鋼纖維混凝土技術(shù)概述

1.1技術(shù)含義

鋼纖維混凝土是指將排列不整齊的短鋼纖維加入到普通混凝土中，從而形成符合新配方工程建設(shè)要求的復(fù)合材料，這也就是人們常說(shuō)的鋼纖維混凝土。從另一個(gè)角度來(lái)看，鋼纖維混凝土技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于可以有效提升混凝土的抗腐性與抗壓性，從而實(shí)現(xiàn)路橋抗壓力與荷載能力的提高[2]。當(dāng)然，鋼釬維混凝土的應(yīng)用還能促進(jìn)我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，并為國(guó)家?guī)?lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2鋼纖維混凝土的特點(diǎn)

第一，在同一等級(jí)強(qiáng)度下，鋼纖維混凝土與其它材料相比重量會(huì)輕一些。第二，由于設(shè)置了一定程度的比例鋼纖維，這也直接提高了混凝土的抗壓、抗彎強(qiáng)度，但通常單軸抗壓只能提升至四五成，而抗彎極限則可以上漲至原來(lái)的1.5倍。第三，鋼纖維混凝土自身具有一定的沖擊能力，且整體的沖擊韌性會(huì)比普通混凝土高出一倍以上。第四，鋼纖維混凝土也具備較強(qiáng)的變形能力，雖然在抗壓彈性模量等方面沒(méi)有展現(xiàn)出來(lái)，但對(duì)提高混凝土的抗拉彈性效果卻非常理想，因此自身的收縮能力也非常理想，通常可以改善混凝土收縮率的三成。第五，該混凝土還具備較強(qiáng)的抗裂能力與抗疲勞性。第六，鋼纖維混凝土可以有效阻止溫度裂縫形成了擴(kuò)展性能，自身的抗凍能力也非常強(qiáng)。

2、鋼纖維混凝土的性能

將常規(guī)的混凝土作為基礎(chǔ)材料，向其中摻入適量的鋼纖維，然后充分?jǐn)嚢瑁_(dá)到硬化狀態(tài)即成為鋼纖維混凝土材料。其具有突出的特性，具體如下。

2.1抗壓性能

傳統(tǒng)的混凝土材料并不具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度，而鋼纖維自身具有較大的強(qiáng)度，由于實(shí)現(xiàn)了混凝土與鋼纖維兩大材料的充分?jǐn)嚢瑁虼虽摾w維混凝土的力學(xué)強(qiáng)度顯著提升，具有優(yōu)良的抗壓能力以及較高的彎曲強(qiáng)度，因而被廣泛應(yīng)用于路橋工程中。

2.2抗沖擊性能

由于含有一定量的鋼纖維，鋼纖維混凝土具有較大的黏性，可以顯著提升路橋的抗沖擊能力，對(duì)于地震頻發(fā)區(qū)其作用尤為明顯。如果鋼纖維含量在0.8%～2.0%范圍內(nèi)，那么混凝土材料的沖擊韌性指標(biāo)將得到顯著的改善，即超過(guò)了100%，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗壓縮性能，在路橋運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可以有效避免結(jié)構(gòu)裂縫，還能抵御因溫度變化導(dǎo)致的路面裂縫。

2.3其他性能

除了以上兩點(diǎn)，鋼纖維混凝土還具有其他諸多優(yōu)點(diǎn)，例如良好的抗裂性、抗堿性、耐磨性等，而這也正是鋼纖維混凝土被廣泛應(yīng)用于路橋工程的重要原因。

3、鋼纖維混凝土的強(qiáng)度增強(qiáng)機(jī)理

在鋼纖維混凝土的構(gòu)成中，鋼纖維材料是必不可少的一部分，其可以與水泥實(shí)現(xiàn)良好的融合，從而共同抵御來(lái)自外部的壓力。此外，當(dāng)基料爆裂后，仍可以有效地承受外力，基于這一特性能夠保障鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性[3]。值得注意的是，若鋼纖維含量大于標(biāo)準(zhǔn)臨界值，那么整體結(jié)構(gòu)極易發(fā)生變形，在持續(xù)拉升作用下鋼纖維甚至?xí)粡慕Y(jié)構(gòu)中拉出，這會(huì)對(duì)鋼纖維混凝土整體結(jié)構(gòu)造成致命的損傷。鑒于此，工程人員需要高度重視鋼纖維混凝土的強(qiáng)度機(jī)制，采取合適的措施控制好鋼纖維含量，確保其質(zhì)量不受影響。

4、鋼纖維混凝土在路橋施工技術(shù)中的應(yīng)用建議

4.1鋼纖維混凝土的應(yīng)用

鋼纖維自身不僅具有較強(qiáng)的控制基力，而且還能有效控制路橋的裂縫。需要注意的是，如果處于受力初期，那么施工人員就需要保證水泥基料與鋼纖維都保持在同一外力作用下，其受力者是水泥基料，但如果水泥基料出現(xiàn)裂縫，那么鋼纖維就需要變?yōu)槭芰φ摺Ｔ谑┕み^(guò)程中，如果鋼纖維受力超出標(biāo)準(zhǔn)受力值之后，那么就會(huì)造成路橋面積的變形，從而造成材料破壞。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通混凝土，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，整體重量與強(qiáng)度間的比例會(huì)明顯增加;第二，抗壓限度會(huì)明顯上升，且整體的抗擊打性也會(huì)有所提升;第三，自我的恢復(fù)能力非常強(qiáng)，整體的抗疲勞也有明顯優(yōu)勢(shì);第四，在溫度的影響下，其還能有效控制路橋裂縫;第五，可以提升路橋的耐磨性與抗凍性[4]。

4.2路橋結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用

從路橋結(jié)構(gòu)加固上來(lái)看，噴射機(jī)可以說(shuō)是施工過(guò)程使用最頻繁的噴射工具，而5cm-20cm的鋼纖維混凝土是最合理的噴射范圍，且具有自動(dòng)修復(fù)的功能，其修補(bǔ)范圍包含有表面剝落、表面損害與橋面板裂縫等。在實(shí)際施工中，鋼纖維混凝土的應(yīng)用不僅能加固路橋結(jié)構(gòu)，而且還能起到一定的抗震效果，從而保證整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的合理與施工質(zhì)量。從傳統(tǒng)的路橋施工中可以看到，鋼纖維的休整主要以剪切為主，整個(gè)受力過(guò)程會(huì)適當(dāng)添加硫鋁酸鹽和TS速凝劑，目的是為了起到抗裂效果。

4.3樁基礎(chǔ)加強(qiáng)中的應(yīng)用

將鋼纖維應(yīng)用到路橋施工中的樁尖與樁頂工作中，其不僅能很大程度的提升局部硬度，而且還能保證樁基自身的穿透性。其次，適當(dāng)改變樁基的打擊速度還能有效減少錘擊的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)人力、物力上的節(jié)省，并有效降低路橋的施工成本，保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。鋼纖維混凝土在樁基加強(qiáng)中的使用不僅能體現(xiàn)出鋼纖維混凝土的優(yōu)勢(shì)，而且還能提升樁頂?shù)目箵舸蛐阅埽瑥亩鴾p少破裂等問(wèn)題出現(xiàn)。其次，施工單位在利用傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土為基礎(chǔ)時(shí)，首先需要與非預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土相結(jié)合，這樣才能發(fā)揮出施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

5、鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用

已有的路橋工程實(shí)踐表明，鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用效果良好，但由于這是一種較為新型的混凝土材料，工程經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，在施工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，這意味著工程人員應(yīng)當(dāng)持續(xù)深入研究鋼纖維混凝土施工技術(shù)，確保鋼纖維混凝土施工的順利進(jìn)行，提高該技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用水平[5]。

5.1橋面鋪裝

為了保證橋面鋪裝工作的順利進(jìn)行，必須做好前期準(zhǔn)備工作：①對(duì)橋面板進(jìn)行復(fù)測(cè)，獲得其標(biāo)高，當(dāng)浮漿混凝土過(guò)多時(shí)需要進(jìn)行清除，此外橋面鋪裝層的厚度也要控制在合理范圍內(nèi);②做好鋪裝層與橋面板的連接工作，由于空心板頂面較為粗糙，因此需要將其處理光滑;③對(duì)橋面進(jìn)行灑水處理，確保路面處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

當(dāng)前，鋼纖維混凝土施工技術(shù)廣泛已應(yīng)用于橋面鋪裝中，相較于在其他應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗(yàn)。在橋面鋪裝中，鋼纖維混凝土的顯著效應(yīng)主要體現(xiàn)在以下方面：①能夠顯著提升橋面的剛度與抗折性，滿(mǎn)足了橋梁的運(yùn)行需求;②在鋼纖維混凝土的作用下，橋面的裂縫得到了有效的控制，耐久性得到了保障，車(chē)輛的通行更加平穩(wěn);③在進(jìn)行橋面鋪裝施工時(shí)，僅需要少量的鋼纖維混凝土便可以顯著提升橋面的剛度，因此可以有效減小鋪裝厚度，橋梁的質(zhì)量也相對(duì)更輕，在運(yùn)行過(guò)程中受力更加均勻，有利于提高橋梁的穩(wěn)固性;④在鋼纖維混凝土的影響下，橋梁的受力結(jié)構(gòu)得到了明顯的改善，耐久性更好，在使用過(guò)程中也更為安全。

5.2結(jié)構(gòu)加固

安全性是所有路橋工程最基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，這與路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著很大的關(guān)聯(lián)。考慮到安全性原則，有必要對(duì)路橋做加固處理，應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬鋼纖維混凝土施工技術(shù)，它在優(yōu)化路橋結(jié)構(gòu)方面具有良好的應(yīng)用效果。在實(shí)際加固過(guò)程中，二號(hào)轉(zhuǎn)子噴射機(jī)是必不可缺的一種施工機(jī)械，其鋼纖維混凝土噴射厚度可以達(dá)到5～20cm，并且具有高效的修補(bǔ)功能，一方面可以完成對(duì)橋墩的修補(bǔ)，另一方面可以有效處理橋面板裂縫等各類(lèi)型病害。在對(duì)老舊路橋進(jìn)行改造時(shí)，要求鋼纖維的摻量為1/100，如果向其中摻入適量的硫鋁酸鹽以及TS速凝劑，還可以顯著提升結(jié)構(gòu)的抗裂性[6]。

5.3樁基礎(chǔ)加強(qiáng)

在路橋工程中，樁基礎(chǔ)是至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)部分，它對(duì)工程的整體穩(wěn)定性有直接的影響。在路橋施工過(guò)程中，鋼纖維混凝土被廣泛應(yīng)用于樁頂及樁尖部位，可以顯著增強(qiáng)樁基的局部強(qiáng)度，一方面可以提升樁基的穿透能力，另一方面可以改善樁基的打擊速度，減少錘擊次數(shù)。因此，樁基礎(chǔ)施工中采用鋼纖維混凝土可以顯著減少人力、物力的損耗，同時(shí)有效地控制費(fèi)用，從而提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

在進(jìn)行樁基礎(chǔ)加強(qiáng)施工時(shí)，鋼纖維混凝土是必不可少的材料，其可以有效增強(qiáng)樁頂?shù)捻g性，與此同時(shí)還可以加大樁尖的入土能力，保障了打擊質(zhì)量。在使用鋼纖維混凝土進(jìn)行施工時(shí)，如果橋梁工程較為老舊，樁身為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，則意味依然需要以傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋為主要施工方式，在此基礎(chǔ)上引入非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，進(jìn)而開(kāi)展鋼纖維混凝土的施工作業(yè)。

5.4邊坡堆砌

鋼纖維混凝土還可以被用于邊坡堆砌施工中。對(duì)于隧道工程中的襯砌施工而言，鋼纖維混凝土施工技術(shù)具有較高的可行性，它不僅可以顯著提升隧道的整體性能，還能有效地解決隧道滲水、漏水等問(wèn)題。如果所在施工區(qū)域地質(zhì)條件較差，如邊坡巖石節(jié)理產(chǎn)生裂隙等，必須采取支護(hù)措施，此環(huán)節(jié)需要使用普通混凝土，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼纖維混凝土噴射施工，以起到加強(qiáng)的效果。為了進(jìn)一步增強(qiáng)加固效果，可采用鋼纖維混凝土全截面噴射方式[8]。

結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前的路橋工程施工中，鋼纖維混凝土技術(shù)已經(jīng)逐步普及應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的混凝土技術(shù)，鋼纖維混凝土技術(shù)可以顯著提升混凝土的強(qiáng)度，大幅提升路橋的抗壓性能。國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也讓路橋施工項(xiàng)目有了量變向質(zhì)變的提速，同時(shí)對(duì)路橋新技術(shù)也提出了更高的要求，在這樣的社會(huì)發(fā)展下，傳統(tǒng)混凝土施工技術(shù)也已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前施工的需要，這也讓鋼纖維混凝土施工技術(shù)逐漸得到了路橋施工工程的重視。所以，為了中國(guó)路橋技術(shù)向世界一流邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的發(fā)展速度，工程技術(shù)人員可以，然后根據(jù)實(shí)際情況來(lái)掌握鋼纖維混凝土施工技術(shù)，也只有這樣才能保證工程施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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