探究鋼纖維混凝土在現澆預應力混凝土橋梁中的應用

李 飛

（隴東學院， 甘肅 慶陽 745000）

0 引言

以往現澆預應力混凝土橋梁主用材料是普通混凝土，物理力學性能基本能滿足使用需求。但隨著時代的發展，普通混凝土已無法滿足現代工程的質量要求，說明普通混凝土構筑的現澆預應力混凝土橋梁的價值下滑，這時為了滿足現代人需求，研究領域通過長期研發得出了鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土區別于普通混凝土，不但包含普通混凝土的功能，還因為鋼纖維的存在，使得材料本身的功能、性能更進一步，所以鋼纖維混凝土得到了現澆預應力混凝土橋梁施工企業的青睞。在這種情況下，出于材料推廣、發揮材料作用等目的，企業有必要展開相關研究[1]。

1 鋼纖維混凝土性能特點

1.1 耐磨性強

在現澆預應力混凝土橋梁的使用過程中，橋梁本身會承受各種各樣的摩擦，長年累月下摩擦力會導致橋梁各部位出現損傷，且損傷會越來越大，達到一定程度后對橋梁的美觀與使用會造成不利影響[2]。現澆預應力混凝土橋梁中最常見的摩擦損傷主要是路面損傷，如橋梁路面因不斷的摩擦而出現凹陷、開裂等損傷，當這些損傷規模達到一定程度，路面車輛行駛時就會顛簸，不利于車輛駕駛者的交通體驗，同時存在一定的安全隱患，因此如何避免這種現象發生是現澆預應力混凝土橋梁施工企業需要注意的事項。而鋼纖維混凝土具備良好的耐磨性，在性能水平上遠超普通混凝土，基本可以抵御橋梁使用中的各種摩擦力，很少出現損傷，這有利于橋梁路面平整與使用壽命。

1.2 抗裂性強

任意混凝土工程在施工與使用中都有可能出現開裂現象，該現象一旦發生就會對工程質量造成較大影響，不利于工程的后續使用，這一點在現澆預應力混凝土橋梁上也不例外。而以往現澆預應力混凝土橋梁出現裂縫的概率比較高，原因在于橋梁使用的混凝土在抗裂性上相對較弱，受施工時擾動力及使用中相關因素的影響容易開裂，且一旦開裂，裂縫就會不斷延伸，最終可能導致橋梁局部塌陷，安全性大幅下跌。但借助鋼纖維混凝土，現澆預應力混凝土橋梁出現開裂的概率會大幅降低，因為鋼纖維混凝土具有良好的抗裂性，即該材料中的鋼纖維能夠加強材料整體的韌性、受力能力，總體可以優化材料整體的力學性能，所以不易受外力或因素影響，這樣橋梁結構就不容易開裂[3]。

1.3 抗震性強

現澆預應力混凝土橋梁作為大規模工程，在建造時必須考慮抗震性問題，即地震這種自然災害隨時隨地都有可能發生，且具有較強的破壞力，而橋梁作為地面工程，在地震災害中必然會受到影響，若橋梁的抗震性弱，就使得橋梁易倒塌、抵抗時間短，大概率造成嚴重安全事故與經濟損失。在這種情況下，鋼纖維混凝土本身具備良好的抗震性，再結合橋梁工程中的抗震結構（類如剪力結構等）能夠讓現澆預應力混凝土橋梁抗震性整體提升，不容易在地震中倒塌，且能夠盡可能延長倒塌時間，最大限度的提高了橋梁使用時的安全性。

2 鋼纖維混凝土基本應用方法與施工工藝

因為不同現澆預應力混凝土橋梁工程所處環境、施工要求等存在差異，無法一概而論，所以為了保障應用方法與施工工藝的針對性，下文將結合案例展開相關論述，主要介紹案例大致情況，再分析具體應用方法、施工工藝的操作流程、要點與要求。

2.1 案例概況

某現澆預應力混凝土橋梁工程全長302m、路面寬27m、總高44m，屬于大規模橋梁工程。目前，該工程開展在即，但在混凝土類材料選型上遭遇困難，原因在于施工企業經過分析與統計發現，現實環境對于橋梁性能有較高的要求，而市面上常用材料并不能保障工程質量滿足現實要求。在這種情況下，經介紹該橋梁工程施工企業了解到鋼纖維混凝土，隨后通過取樣測驗等手段確認鋼纖維混凝土可滿足現實要求，因此引入了鋼纖維混凝土作為工程主用材料[4]。

2.2 應用方法

為了保障鋼纖維混凝土的作用能充分發揮，該現澆預應力混凝土橋梁施工企業認真研究了該材料的基本應用方法，具體如下。

2.2.1 原料配比

鋼纖維混凝土屬于混合材料，因此在材料應用之前需要確認原料配比，原料配比工作步驟為：①確認適配強度，即需要施工企業結合設計強度要求來計算鋼纖維混凝土的適配強度，這樣才能予以原料配比方向；②明確鋼纖維用量，即鋼纖維是鋼纖維混凝土的主要原材料，對材料的性能水平有較大影響，因此必須明確鋼纖維的用量。鋼纖維用量要結合適配強度來設計，但無論具體用量如何，都不能導致材料水灰比＞0.5；③結合鋼纖維用量確認其他原材料用量，包括用水量、水泥用水量、砂石用量等；④進行樣品實驗，即經過以上三個步驟原料配比工作就基本完成，但為了驗證有必要在最后依照配比制作出樣品，隨后要進行力學性能實驗，實驗重點在于測量樣品的抗彎拉強度，且每組樣品要進行3次左右的實驗。另外，如果在實驗中發現原料配比存在問題，樣品抗彎拉強度不足，就要立即調整配比，調整中要參照實驗記錄確認調整參數與策略。

2.2.2 材料管理

材料管理工作是保障鋼纖維混凝土應用有效的關鍵，即無論是原材料還是鋼纖維混凝土成品，在實際應用中都可能被環境因素影響而出現質量上的變化，使得材料無法繼續使用，還造成了一定經濟損失，因此施工企業必須做好材料管理工作。材料管理工作要注重三個要點：①材料必須存放在指定的環境中，并且做好環境管理工作，如材料存放環境中不能存在水跡、溫度不可過高；②要安排專人定期對材料進行檢查，如果發現異常要及時處理，并且向企業相關部門報備，避免材料出現空缺；③材料出庫或入庫時要避免接觸影響因素，以免造成材料損壞，或者導致不良因素混入材料而造成不良影響[5]。

2.2.3 施工養護

與普通混凝土一樣，鋼纖維混凝土在施工完成后要及時得到養護，否則不能很好的凝固，因此施工企業要做好施工養護工作。施工養護工作要注重兩個重點：①養護方法，一般情況下施工企業應當安排專人負責養護，過程中要預埋冷水管，以免降低鋼纖維混凝土的內部溫度，避免混凝土內部水分蒸發過快，導致混凝土不能很好凝結。同時也要在混凝土表面覆蓋草席等保溫設施，避免水分凝結，導致混凝土凍裂現象發生，這一點在寒冷季節尤其重要。另外，養護過程中要注意補水，可以定期在表面噴灑水來實現目的；②養護時間，如果在常溫狀態下，鋼纖維混凝土養護時間不得少于7d，不建議超過10d，但如果溫度過高或過低，就要適度對養護時間進行調整[6]。另外，在條件允許的情況下建議先進行養護實驗，目的是確認養護的具體時間，這樣能夠進行科學、客觀的養護，有利于鋼纖維混凝土最終質量。

2.3 施工工藝

在現澆預應力混凝土橋梁工程施工中，該施工企業對鋼纖維混凝土施工工藝做出了明確的規定，即鋼纖維混凝土施工工藝分為攪拌、澆筑兩個部分，各部分的具體要求見下文。

2.3.1 攪拌工藝

因為攪拌工藝關系到鋼纖維混凝土原料的結合程度，所以對鋼纖維混凝土的整體質量有直接影響，不良攪拌可能導致鋼纖維分布不均，結構局部出現質量缺陷，因此在鋼纖維混凝土實施中要重視攪拌工藝[7]。該施工企業對攪拌工藝的要求為：①采用強制性攪拌機進行攪拌，排除人工攪拌時的不穩定性影響；②攪拌時要先對攪拌機內壁噴水，依照順序投放原原料，順序為鋼纖維→碎石→砂→水泥，水則是在整個攪拌過程中不斷加入，有必要時可以在最后投放添加劑；③攪拌時間要得到有效控制，即碎石投放后要攪拌1min、水泥投放后要攪拌2min，整體攪拌時間保持在3min左右即可，最多不能超過4min；④原料投放時必須控制投放量，因此要在攪拌前進行原料稱重，依照標準分批擺放，每次只能投入一分，以免原料分布不均。

2.3.2 澆筑工藝

澆筑是鋼纖維混凝土的核心工藝，這一步驟非常關鍵。該企業對鋼纖維混凝土澆筑的全過程提出了具體要求：①每攪拌好一批鋼纖維混凝土，就要用運輸車將鋼纖維混凝土運至施工現場，過程中要注意車輛晃動不能過大，否則可能會導致鋼纖維混凝土離析，無法繼續使用，同時在運輸中必須遮蓋鋼纖維混凝土，以免不利因素混入其中造成不良影響；②在澆筑過程中，必須依照施工順序緩慢的進行澆筑，不可出現類似潑灑的行為，否則會出現混凝土澆筑不均、混凝土離析現象；③在整個澆筑過程中要檢查鋼纖維混凝土內鋼纖維是否存在結團現象，如果發現必須及時處理，否則不利于混凝土成型質量；④澆筑后需要第一時間進行振搗，這一步驟是為了讓鋼纖維混凝土原料均勻分布，振搗要使用插入式振搗器或平板式振搗器進行，過程中要依照 15cm/層的標準漸進、分層、分階段的進行振搗，且振搗也要按照方案來移動，避免出現振搗不充分的現象。另外，在振搗過程中鋼纖維混凝土表面可能會出現浮水、浮沫現象，針對這種現象振搗人員要及時清除；⑤振搗完成后要第一時間進行養護。

2.4 施工效果

依照應用方法與施工工藝，該工程對鋼纖維混凝土現澆預應力混凝土橋梁工程進行了質量檢測，檢測結果顯示橋梁結構強度、剛度、抗彎拉強度等性能達標，剪力墻等抗震結構的綜合抗震能力超過工程所在地地震烈度等級一級，符合國家規范要求[8]。同時在整個過程中，該橋梁工程并未出現鋼纖維混凝土的異常問題，因此應用方法與施工工藝有效，可保障工程質量。

3 結語

綜上，本文對鋼纖維混凝土在現澆預應力混凝土橋梁中的應用進行了研究，介紹了鋼纖維混凝土的性能特點，說明鋼纖維混凝土具有良好的應用價值，值得推廣。隨后文中結合案例，分析了鋼纖維混凝土的應用方法以及施工工藝，依照方法與工藝流程、要點與要求進行施工可提高現澆預應力混凝土橋梁工程質量，并對質量作出強有力的保障。