探究鋼纖維混凝土在現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的應(yīng)用

李 飛

（隴東學(xué)院， 甘肅 慶陽 745000）

0 引言

以往現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁主用材料是普通混凝土，物理力學(xué)性能基本能滿足使用需求。但隨著時(shí)代的發(fā)展，普通混凝土已無法滿足現(xiàn)代工程的質(zhì)量要求，說明普通混凝土構(gòu)筑的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的價(jià)值下滑，這時(shí)為了滿足現(xiàn)代人需求，研究領(lǐng)域通過長(zhǎng)期研發(fā)得出了鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土區(qū)別于普通混凝土，不但包含普通混凝土的功能，還因?yàn)殇摾w維的存在，使得材料本身的功能、性能更進(jìn)一步，所以鋼纖維混凝土得到了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工企業(yè)的青睞。在這種情況下，出于材料推廣、發(fā)揮材料作用等目的，企業(yè)有必要展開相關(guān)研究[1]。

1 鋼纖維混凝土性能特點(diǎn)

1.1 耐磨性強(qiáng)

在現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的使用過程中，橋梁本身會(huì)承受各種各樣的摩擦，長(zhǎng)年累月下摩擦力會(huì)導(dǎo)致橋梁各部位出現(xiàn)損傷，且損傷會(huì)越來越大，達(dá)到一定程度后對(duì)橋梁的美觀與使用會(huì)造成不利影響[2]。現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)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(xiàn)凹陷、開裂等損傷，當(dāng)這些損傷規(guī)模達(dá)到一定程度，路面車輛行駛時(shí)就會(huì)顛簸，不利于車輛駕駛者的交通體驗(yàn)，同時(shí)存在一定的安全隱患，因此如何避免這種現(xiàn)象發(fā)生是現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工企業(yè)需要注意的事項(xiàng)。而鋼纖維混凝土具備良好的耐磨性，在性能水平上遠(yuǎn)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(xiàn)損傷，這有利于橋梁路面平整與使用壽命。

1.2 抗裂性強(qiáng)

任意混凝土工程在施工與使用中都有可能出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，該現(xiàn)象一旦發(fā)生就會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成較大影響，不利于工程的后續(xù)使用，這一點(diǎn)在現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁上也不例外。而以往現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)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(duì)較弱，受施工時(shí)擾動(dòng)力及使用中相關(guān)因素的影響容易開裂，且一旦開裂，裂縫就會(huì)不斷延伸，最終可能導(dǎo)致橋梁局部塌陷，安全性大幅下跌。但借助鋼纖維混凝土，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)開裂的概率會(huì)大幅降低，因?yàn)殇摾w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(qiáng)材料整體的韌性、受力能力，總體可以優(yōu)化材料整體的力學(xué)性能，所以不易受外力或因素影響，這樣橋梁結(jié)構(gòu)就不容易開裂[3]。

1.3 抗震性強(qiáng)

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁作為大規(guī)模工程，在建造時(shí)必須考慮抗震性問題，即地震這種自然災(zāi)害隨時(shí)隨地都有可能發(fā)生，且具有較強(qiáng)的破壞力，而橋梁作為地面工程，在地震災(zāi)害中必然會(huì)受到影響，若橋梁的抗震性弱，就使得橋梁易倒塌、抵抗時(shí)間短，大概率造成嚴(yán)重安全事故與經(jīng)濟(jì)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(jié)合橋梁工程中的抗震結(jié)構(gòu)（類如剪力結(jié)構(gòu)等）能夠讓現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)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(zhǎng)倒塌時(shí)間，最大限度的提高了橋梁使用時(shí)的安全性。

2 鋼纖維混凝土基本應(yīng)用方法與施工工藝

因?yàn)椴煌F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程所處環(huán)境、施工要求等存在差異，無法一概而論，所以為了保障應(yīng)用方法與施工工藝的針對(duì)性，下文將結(jié)合案例展開相關(guān)論述，主要介紹案例大致情況，再分析具體應(yīng)用方法、施工工藝的操作流程、要點(diǎn)與要求。

2.1 案例概況

某現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程全長(zhǎng)302m、路面寬27m、總高44m，屬于大規(guī)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(yè)經(jīng)過分析與統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)環(huán)境對(duì)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(zhì)量滿足現(xiàn)實(shí)要求。在這種情況下，經(jīng)介紹該橋梁工程施工企業(yè)了解到鋼纖維混凝土，隨后通過取樣測(cè)驗(yàn)等手段確認(rèn)鋼纖維混凝土可滿足現(xiàn)實(shí)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(yīng)用方法

為了保障鋼纖維混凝土的作用能充分發(fā)揮，該現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工企業(yè)認(rèn)真研究了該材料的基本應(yīng)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(yīng)用之前需要確認(rèn)原料配比，原料配比工作步驟為：①確認(rèn)適配強(qiáng)度，即需要施工企業(yè)結(jié)合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求來計(jì)算鋼纖維混凝土的適配強(qiáng)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(duì)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(jié)合適配強(qiáng)度來設(shè)計(jì)，但無論具體用量如何，都不能導(dǎo)致材料水灰比＞0.5；③結(jié)合鋼纖維用量確認(rèn)其他原材料用量，包括用水量、水泥用水量、砂石用量等；④進(jìn)行樣品實(shí)驗(yàn)，即經(jīng)過以上三個(gè)步驟原料配比工作就基本完成，但為了驗(yàn)證有必要在最后依照配比制作出樣品，隨后要進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在于測(cè)量樣品的抗彎拉強(qiáng)度，且每組樣品要進(jìn)行3次左右的實(shí)驗(yàn)。另外，如果在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原料配比存在問題，樣品抗彎拉強(qiáng)度不足，就要立即調(diào)整配比，調(diào)整中要參照實(shí)驗(yàn)記錄確認(rèn)調(diào)整參數(shù)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(yīng)用有效的關(guān)鍵，即無論是原材料還是鋼纖維混凝土成品，在實(shí)際應(yīng)用中都可能被環(huán)境因素影響而出現(xiàn)質(zhì)量上的變化，使得材料無法繼續(xù)使用，還造成了一定經(jīng)濟(jì)損失，因此施工企業(yè)必須做好材料管理工作。材料管理工作要注重三個(gè)要點(diǎn)：①材料必須存放在指定的環(huán)境中，并且做好環(huán)境管理工作，如材料存放環(huán)境中不能存在水跡、溫度不可過高；②要安排專人定期對(duì)材料進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)處理，并且向企業(yè)相關(guān)部門報(bào)備，避免材料出現(xiàn)空缺；③材料出庫(kù)或入庫(kù)時(shí)要避免接觸影響因素，以免造成材料損壞，或者導(dǎo)致不良因素混入材料而造成不良影響[5]。

2.2.3 施工養(yǎng)護(hù)

與普通混凝土一樣，鋼纖維混凝土在施工完成后要及時(shí)得到養(yǎng)護(hù)，否則不能很好的凝固，因此施工企業(yè)要做好施工養(yǎng)護(hù)工作。施工養(yǎng)護(hù)工作要注重兩個(gè)重點(diǎn)：①養(yǎng)護(hù)方法，一般情況下施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)安排專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)，過程中要預(yù)埋冷水管，以免降低鋼纖維混凝土的內(nèi)部溫度，避免混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)過快，導(dǎo)致混凝土不能很好凝結(jié)。同時(shí)也要在混凝土表面覆蓋草席等保溫設(shè)施，避免水分凝結(jié)，導(dǎo)致混凝土凍裂現(xiàn)象發(fā)生，這一點(diǎn)在寒冷季節(jié)尤其重要。另外，養(yǎng)護(hù)過程中要注意補(bǔ)水，可以定期在表面噴灑水來實(shí)現(xiàn)目的；②養(yǎng)護(hù)時(shí)間，如果在常溫狀態(tài)下，鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)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(duì)養(yǎng)護(hù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整[6]。另外，在條件允許的情況下建議先進(jìn)行養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)，目的是確認(rèn)養(yǎng)護(hù)的具體時(shí)間，這樣能夠進(jìn)行科學(xué)、客觀的養(yǎng)護(hù)，有利于鋼纖維混凝土最終質(zhì)量。

2.3 施工工藝

在現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程施工中，該施工企業(yè)對(duì)鋼纖維混凝土施工工藝做出了明確的規(guī)定，即鋼纖維混凝土施工工藝分為攪拌、澆筑兩個(gè)部分，各部分的具體要求見下文。

2.3.1 攪拌工藝

因?yàn)閿嚢韫に囮P(guān)系到鋼纖維混凝土原料的結(jié)合程度，所以對(duì)鋼纖維混凝土的整體質(zhì)量有直接影響，不良攪拌可能導(dǎo)致鋼纖維分布不均，結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，因此在鋼纖維混凝土實(shí)施中要重視攪拌工藝[7]。該施工企業(yè)對(duì)攪拌工藝的要求為：①采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，排除人工攪拌時(shí)的不穩(wěn)定性影響；②攪拌時(shí)要先對(duì)攪拌機(jī)內(nèi)壁噴水，依照順序投放原原料，順序?yàn)殇摾w維→碎石→砂→水泥，水則是在整個(gè)攪拌過程中不斷加入，有必要時(shí)可以在最后投放添加劑；③攪拌時(shí)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(shí)間保持在3min左右即可，最多不能超過4min；④原料投放時(shí)必須控制投放量，因此要在攪拌前進(jìn)行原料稱重，依照標(biāo)準(zhǔn)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(guān)鍵。該企業(yè)對(duì)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(yùn)輸車將鋼纖維混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，過程中要注意車輛晃動(dòng)不能過大，否則可能會(huì)導(dǎo)致鋼纖維混凝土離析，無法繼續(xù)使用，同時(shí)在運(yùn)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(jìn)行澆筑，不可出現(xiàn)類似潑灑的行為，否則會(huì)出現(xiàn)混凝土澆筑不均、混凝土離析現(xiàn)象；③在整個(gè)澆筑過程中要檢查鋼纖維混凝土內(nèi)鋼纖維是否存在結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)必須及時(shí)處理，否則不利于混凝土成型質(zhì)量；④澆筑后需要第一時(shí)間進(jìn)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(jìn)行，過程中要依照 15cm/層的標(biāo)準(zhǔn)漸進(jìn)、分層、分階段的進(jìn)行振搗，且振搗也要按照方案來移動(dòng)，避免出現(xiàn)振搗不充分的現(xiàn)象。另外，在振搗過程中鋼纖維混凝土表面可能會(huì)出現(xiàn)浮水、浮沫現(xiàn)象，針對(duì)這種現(xiàn)象振搗人員要及時(shí)清除；⑤振搗完成后要第一時(shí)間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.4 施工效果

依照應(yīng)用方法與施工工藝，該工程對(duì)鋼纖維混凝土現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、抗彎拉強(qiáng)度等性能達(dá)標(biāo)，剪力墻等抗震結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力超過工程所在地地震烈度等級(jí)一級(jí)，符合國(guó)家規(guī)范要求[8]。同時(shí)在整個(gè)過程中，該橋梁工程并未出現(xiàn)鋼纖維混凝土的異常問題，因此應(yīng)用方法與施工工藝有效，可保障工程質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上，本文對(duì)鋼纖維混凝土在現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，介紹了鋼纖維混凝土的性能特點(diǎn)，說明鋼纖維混凝土具有良好的應(yīng)用價(jià)值，值得推廣。隨后文中結(jié)合案例，分析了鋼纖維混凝土的應(yīng)用方法以及施工工藝，依照方法與工藝流程、要點(diǎn)與要求進(jìn)行施工可提高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程質(zhì)量，并對(duì)質(zhì)量作出強(qiáng)有力的保障。