鋼纖維混凝土在現澆預應力混凝土橋梁中的應用

馬 偉

（江蘇省邗江交通建設工程有限公司，江蘇 揚州 225100）

1 鋼纖維混凝土的增強機理

鋼纖維混凝土是一種復合型材料，是將碳鋼或者不銹鋼進行纖維加工，再添加到混凝土中形成的，其具備良好的物理以及力學性能，且耐磨性比較強。鋼纖維混凝土的增強機理可以從兩個方面進行研究：首先，復合力學方面的研究。進行該方面理論研究的主要是一些西方的學者，其中，英國學者和美國學者將鋼纖維混凝土理解為多相體系，認為鋼纖維混凝土所具備的性能是由混凝土性能和鋼性能拼湊而成的。其次，纖維間距方面的研究。一名美國學者認為，在普通的混凝土材料中添加鋼纖維原料就可以達到增加混凝土剛性和柔韌性的目的，從而解決普通混凝土材料的裂縫問題。可以看出，混凝土的性能與鋼纖維息息相關。

2 鋼纖維混凝土的類型

按照不同的劃分標準，鋼纖維混凝土的類型主要可以從外形劃分、制造工藝劃分、幾何參數劃分等。如果從外形的角度來對鋼纖維混凝土進行劃分，可以分為平直型、波浪形、彎鉤型等；如果從制造工藝的角度來對鋼纖維混凝土進行劃分，可以分為剪斷型、剪切型等。

3 鋼纖維混凝土的性能

在混凝土基體建設活動中，鋼纖維混凝土可以改善抗彎、抗剪以及抗扭強度性能。相對普通混凝土材料而言，鋼纖維混凝土的抗韌性能會高出2～7倍。除此之外，在耐久性能方面也有所提高。混凝土中鋼纖維的體積率越高，那么各方面性能的優化程度也越高。而這些優良的物理和力學性能，可以提高橋梁建設施工過程中的節點、剪力墻的施工質量，減少甚至避免后期出現墻體裂縫的情況，提高整個橋梁的承載力和抗震能力，從而減少企業的成本投入，實現經濟效益和社會效益的統一。

4 鋼纖維混凝土技術在橋梁現澆預應力中的應用

4.1 做好原料的配比工作

工作人員需要對涉及的配比原料進行樣本檢測，檢測該原料是否存在質量問題或性能是否發生變化，然后選取少量原材料進行初步的配合比實驗。在實驗過程中，要把握各種影響因素，如濕度、溫度等，以提高實驗結果的準確性。在檢測工作完成之后，還要嚴格按照配比的步驟進行操作。首先，確定適配的強度。立足于鋼纖維混凝土的適配強度和設計強度之間的數據，并結合具體的施工技術水平來確定適配的強度。其次，確定鋼纖維的用量。用量要結合設計計劃以及工作者的具體經驗，在這個過程中水灰比值要小于0.5。再次，確定單位用水量、水泥用水量以及砂石用量。最后，再次對配合比數據進行核對。在核對時要進行強度實驗，比如考察鋼纖維凝土的抗彎拉強度，并采取分組實驗對比的方法，進行2組或3組實驗，采取不同的配合比，以此來檢測配比方案的可實施性。在這個過程中，建筑企業應該設立相關的部門負責，并加強原料配比的監管工作。鋼纖維混凝土配置數據如表1所示。

4.2 強化原材料的監管控制

在采購砂石原料時，企業要聘請專業的質量檢測人員，對廠家提供的貨物進行質檢，一旦發現問題，就要終止合作。簡而言之，建筑企業在進行原料采購時，不能只看重原料的價格，而是要從原料的質量出發，不貪圖便宜，避免出現更大的經濟損失。更重要的是，在原料采購活動完成后，還要注重原料的分類以及存儲環節，避免在存儲環節中由于自然環境而使原料發生質變，如高溫、潮濕等因素都有可能使原料發生質變，所以應該將原料置于溫和的環境中。

4.3 做好鋼纖維混凝土配比之后的養護工作

在鋼纖維混凝土配比工作完成后，首先，工作人員需要對配比好的鋼纖維混凝土進行質量檢測，并將檢測的數據詳細地記錄下來，查看是否符合國家的相關標準，是否符合工程的施工計劃。隨后，進入取樣環節，也就是使用一定的鋼纖維混凝土進行結構主體施工，在施工完成之后對已經凝結為具體形狀的鋼筋混凝土進行養護，以便后期觀察該鋼纖維混凝土的建設質量。在整個養護環節中，工作人員需要注意要保證取樣量不僅要符合相關標準，還要使取樣量的數量控制在整體鋼纖維混凝土數量的1/4～3/4。另外，還應保證養護時間的科學性，避免剩余的鋼纖維混凝土由于環境因素而發生干化或稀化的現象，并定期對已經成型的鋼纖維混凝土模型進行檢驗。

5 鋼纖維混凝土技術在橋梁現澆預應力中的施工工藝

5.1 攪拌工藝

在鋼纖維混凝土應用過程中，攪拌工藝水平同樣十分重要，它將直接影響鋼纖維在混凝土中的分布。如果攪拌工作不到位則會導致鋼纖維分布不均勻，從而影響整個混凝土內部鋼纖維的結構分布。因此在攪拌過程中，要嚴格按照相關標準進行。目前，企業在進行攪拌工作時，比較常用的設備是強制性攪拌機，在攪拌工作開始之前需要對攪拌機進行濕潤，然后再依次投放鋼纖維、碎石攪拌1min，接著放入砂和水泥攪拌2min，隨即在攪拌過程中不斷加入水，時間約為3min左右，最后放入添加劑即可完成攪拌工作。而在材料投放環節，工作人員要避免經驗操作，對投放的數量進行嚴格的稱重，按照比例投放，并且要采取抖動撒入原料的方式，不能直接倒入大量原料，否則原料不能均勻分布。

表1 鋼纖維混凝土配置數據

5.2 澆筑工藝

當鋼纖維混凝土攪拌工作完成后，要使用吊車將配比好的原料泵送到施工現場。在這一環節，需要注意鋼纖維混凝土的著落點，并對整個泵送過程進行實時的監控，一旦發生輸送故障，就要及時進行排除，避免時間過長導致鋼纖維混凝土發生質變。在進行澆筑工作時，工作人員要保證鋼纖維可以均勻分布在建筑物表層，禁止工作人員使用拋擲的方法，避免混凝土中的材料發生分離。而且在施工過程中，工作人員需要確認鋼纖維混凝土中是否存在鋼纖維結團的情況，一旦發生該問題，工作人員需要自己手動進行分解或剔除，以避免后期混凝土成型后出現蜂窩現象。混凝土澆筑示意圖如圖1所示。另外，在進行振搗工作時，要采取插入式振搗器和平板式振搗器相結合的施工方式，并且振搗工作要循序漸進，分層次、分階段的進行，以15cm/層的振搗標準開展施工工作，從而壓實混凝土中的鋼纖維，保證鋼纖維混凝土表面的平滑度。混凝土振搗示意圖如圖2所示。在整個澆筑工作完成后，還需要進行相關的養護工作，尤其是在天氣比較干燥的環境下，要加強鋼纖維混凝土的濕潤和養護工作。

圖1 混凝土澆筑示意圖

圖2 混凝土振搗示意圖

6 結束語

基于鋼纖維混凝土材料的優良性能以及其在現澆預應力混凝土橋梁中的有效應用，建筑企業應該加強在鋼纖維混凝土材料的應用與研究，并研發相對應的建設技術，從而推動橋梁建設工程向更高質量的方向發展。