鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用分析

李建軍

山西路橋第三工程有限公司 山西忻州 034000

交通運輸?shù)陌l(fā)展對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的推動作用。鋼纖維混凝土技術(shù)是道路橋梁工程中的常見技術(shù)形式，能夠進一步提升施工質(zhì)量，在具體施工時，相關(guān)工作人員需要對鋼纖維性能進行深入分析。鋼纖維混凝土性能優(yōu)于普通混凝土，具有強度高、適應(yīng)性好等特點，延長主體工程的使用時間。將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用到道路橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域中具有重要意義，其可以有效提升道路橋梁工程的使用性能和效果。

1 鋼纖維混凝土技術(shù)概述

所謂鋼纖維混凝土技術(shù)，簡單來講就是在原本基本成分混凝土中，添加一定量的鋼纖維，以此配出一種新型混凝土材料，這種混凝土材料在實際應(yīng)用中，因原本鋼纖維處于亂向分布，將其與基本成分混凝土結(jié)合起來，能夠起到進一步強化混凝土穩(wěn)定性的作用，有效防止開裂問題，同時也會起到對混凝土韌性、耐久以及耐磨等方面特性的強化作用。除此之外，鋼纖維在混凝土中的成分所需成本相對比較低，但在承重方面的應(yīng)用效果卻很明顯，在澆筑上也具有相對簡單方便等方面的優(yōu)勢[1]。

2 鋼纖維混凝土材料性能

鋼纖維混凝土材料是將短鋼纖維按適當比例摻加在常規(guī)混凝土材料中并使其亂向分布而得到，屬于新興多相復合材料。通過將短鋼纖維摻入混凝土材料內(nèi)能起到預防微小裂縫和宏觀裂縫的目的，并有效改善混凝土材料的抗彎折、抗拉、抗沖擊、抗疲勞等性能。其工程性能優(yōu)勢包括以下方面：①較好的抗彎折、抗拉、抗壓、抗沖擊性：鋼纖維混凝土材料中短鋼纖維分布不規(guī)則，能有效提升鋼纖維混凝土材料的抗彎折、抗沖擊性能，試驗結(jié)果顯示，鋼纖維混凝土與常規(guī)混凝土材料相比，其抗彎折性能能提升50%～150%，抗拉極限強度提升40%～50%，鋼纖維混凝土中鋼纖維的摻加量約為0.5%～2.0%，混凝土材料中摻入鋼纖維，其整體抗壓破壞形式顯著改善，混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度明顯增強；②良好的抗裂及抗剪性：常規(guī)混凝土所具有的開裂荷載和極限荷載相當，而鋼纖維混凝土即使在開裂荷載的作用下，其極限荷載也能持續(xù)增強，通常情況下，鋼纖維混凝土體積增大后，其開裂荷載、極限荷載和韌性均增大；根據(jù)鋼纖維混凝土剪切性能試驗結(jié)果，其基體發(fā)生位移后，承載力強度仍然可以達到400～800MPa的水平。③鋼纖維混凝土材料還具有較強的伸縮性、抗凍性和耐磨性，其能較好地控制因溫度應(yīng)力所引起的道路橋梁裂縫問題，并能顯著改善混凝土收縮變形性能，使混凝土材料抗拉彈性模量明顯增大[2]。

3 鋼纖維混凝土技術(shù)優(yōu)點

對于鋼纖維混凝土技術(shù)，其使用優(yōu)點首先體現(xiàn)在抗韌性能較好。相關(guān)研究表明，與傳統(tǒng)混凝土技術(shù)相比，鋼纖維混凝土的自身強度更大，抗壓性能更強。相關(guān)人員在實驗當中，選擇長度、寬度相同的普通混凝土與鋼纖維混凝土，并利用撓度測量設(shè)備進行分析，發(fā)現(xiàn)在相同重量機械設(shè)備碾壓之后，鋼纖維混凝土的抗韌性能要更強。鋼纖維混凝土的優(yōu)點還體現(xiàn)在抗裂性較好，鋼纖維與混凝土進行結(jié)合之后，可以提高混凝土自身的抗裂性，從而不斷提高鋼纖維混凝土的使用性能。有相關(guān)實驗選擇100t剛性壓力機，并分別選擇普通混凝土與鋼纖維混凝土進行分析，觀察在相同壓力下兩種材料的抗裂性。發(fā)現(xiàn)鋼纖維混凝土的自身結(jié)構(gòu)更為完整，可以避免外界壓力而引發(fā)的混凝土變形等問題，從而減少裂縫的發(fā)生，提高混凝土的抗裂性能。

4 鋼纖維混凝土技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

4.1 施工準備

①在橋梁鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用前，要保證各項準備工作按照要求進行，要開展性能的分析和研究，能夠達到工程的標準和要求，以消除所存在的故障問題和缺陷，設(shè)置專業(yè)的質(zhì)檢管理崗位和人員，能夠消除所存在的質(zhì)量問題，提高工程的質(zhì)量水平。②積極落實各項鋼纖維材料的質(zhì)量檢查方式，保證橋梁各個結(jié)構(gòu)部分的性能符合要求，從而可以提高橋梁的運行性能和標準[3]。③橋梁結(jié)構(gòu)鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用要考慮到當?shù)氐膶嶋H情況，選擇合適的施工方式，這是保障工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

4.2 原材料的配比

①水泥的選擇。首先選擇普通硅酸鹽水泥作為水泥的原材料，并且選擇5～25mm連續(xù)級配石子作為混凝土的天然粗骨料，而天然細骨料選擇了天然河砂，細度模數(shù)為2.89。②水和外摻劑的選擇。鋼纖維混凝土在制作過程中，相關(guān)工作人員需要對用水量進行嚴格控制，最常用的加入要求范圍為130～180kg/m3，實際水灰比數(shù)據(jù)要求為0.4～0.55。另外，在其他施工環(huán)節(jié)中，如果能夠確保鋼纖維混凝土材料質(zhì)量與相關(guān)標準要求同步，工作人員還需要添加外加劑，如減水劑、早強劑等，促使鋼纖維材料綜合性能大幅提升。③鋼纖維混凝土施工技術(shù)的配合比。鋼纖維混凝土材料在制作時，需要根據(jù)實際情況確定各項配合比參數(shù)。根據(jù)實際強度和設(shè)計參數(shù)等內(nèi)容明確適配抗壓強度和抗拆強度等參數(shù)；確定水灰比時，可以根據(jù)適配抗壓強度對數(shù)據(jù)進行計算，一般需要將其控制在0.45～0.50，保證混凝土強度以及水灰比等能夠得到綜合分析；在實際鋼纖維體積率計算中，需要根據(jù)材料抗折強度等規(guī)定執(zhí)行計算操作，并將該類參數(shù)控制在1.0%～1.5%之間；確定單位體積水量的加入情況，并根據(jù)實際工況開展驗證操作[4]。

4.3 鋼纖維機械加工及配置要求

如果僅僅依靠混凝土的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)整體的硬度和強度都不能滿足工程建設(shè)的需要，如果盲目地從水泥中加入纖維的量，就會導致混凝土在攪拌過程中結(jié)塊。因此，必須嚴格、科學地確定混凝土中鋼纖維的摻量。混合料出料前，應(yīng)充分控制分散機功率，其值應(yīng)控制在0.75～11.0。同時，根據(jù)混凝土設(shè)計類型和鋼纖維用量，明確材料坩堝類型的位置和選擇，滿足不同施工現(xiàn)場的特殊要求，保證施工的整體質(zhì)量水平。技術(shù)人員應(yīng)首先確定鋼纖維與細骨料的混合比，根據(jù)混合比的要求確定所用機器的類型和規(guī)格，并考慮所使用的機器必須是DUPLO反向DESCARGA或強制性機器。

4.4 混凝土拌和

為保證攪拌均勻，將攪拌量設(shè)計為總量的80%，并選用強制拌和機，以此避免鋼纖維在混凝土中出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象。同時，該工程為使鋼纖維充分發(fā)揮出實際作用，選用了粘合性更高的水泥，并利用分散機進行布料，以先干拌后加水濕拌為原則，混凝土干拌30s后將一半鋼纖維加入干拌1min，待干拌結(jié)束后加入混凝土輔料，使水泥漿與各類添加料有效結(jié)合，最后加水進行濕拌，在濕拌過程中加入適量減水劑，濕拌時間不宜過長，因此應(yīng)＜1.5min，使鋼纖維混凝土拌和更加合理。

4.5 切縫處理

橋面在鋪設(shè)鋼纖維混凝土施工完成之后，要根據(jù)設(shè)計方案和標準進行橫向縮縫的設(shè)置。一般來說，在與橋墩間隔距離為30m的部位需要設(shè)置橫縫結(jié)構(gòu)。在具體的設(shè)計中，要考慮到工程的具體情況，了解到環(huán)境的溫度，然后采取合理的設(shè)計方案，以提升工程的質(zhì)量。灌縫材料選擇也是非常重要的，保證灌縫施工的質(zhì)量合格。要深入檢查灌縫施工的材料質(zhì)量，有任何材料的質(zhì)量問題都要進行處理，不能影響整個橋梁工程的質(zhì)量。

4.6 鋼纖維混凝土的鋪設(shè)

第一，路橋結(jié)構(gòu)加固。鋼纖維混凝土技術(shù)在橋墩及樁結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用，可起到減輕橋墩重量的作用，避免道橋在施工過程中道路表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)脫落問題。從施工角度分析，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)具體情況對鋼纖維進行分類，選擇剪切鋼纖維或削切鋼纖維，起到加固橋墩的作用。上述兩種形式均能提升橋墩的牢固度，具有明顯的抗震效果。從柱結(jié)構(gòu)施工角度分析，相關(guān)施工人員需要對鋼纖維外露情況提高重視程度，一旦發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即進行捶打，保證柱結(jié)構(gòu)外表面的平整度和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮強化柱結(jié)構(gòu)的效果。第二，橋面鋪裝。現(xiàn)階段將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用到橋面鋪裝施工中，除了能夠優(yōu)化橋梁整體結(jié)構(gòu)外，還能夠避免裂縫問題出現(xiàn)，起到延長道路橋梁使用壽命的效果。就目前情況來看，相關(guān)施工人員需結(jié)合項目的實際需求分析，在施工前確保原材料質(zhì)量檢測合格，待材料合格后入場。材料的使用應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，在鋼纖維混凝土施工中，為了確保道路橋梁工程的質(zhì)量，需要確保鋼纖維混凝土材料不能暴露，如果出現(xiàn)暴露問題，施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的解決措施，從根本上保證橋面質(zhì)量。第三，邊坡加固。在實際道路橋梁工程建設(shè)過程中，周圍環(huán)境直接可影響道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，若項目周圍環(huán)境較差時，項目在建設(shè)期間應(yīng)注意周圍環(huán)境的保護，確保項目建設(shè)質(zhì)量。將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用到防護隧道以及邊坡中，可呈現(xiàn)出多重優(yōu)勢，在隧道結(jié)構(gòu)中應(yīng)用鋼纖維混凝土材料可避免內(nèi)外應(yīng)力對隧道造成的影響，確保隧道質(zhì)量符合驗收標準[5]。施工人員在項目實際施工過程中，應(yīng)同時注意隧道內(nèi)外應(yīng)力的變化，根據(jù)隧道需求計算出所需混凝土澆筑的厚度，并按照規(guī)定的鋼纖維混凝土標準進行使用，強化道路橋梁的基本穩(wěn)定性。第四，防凍和修復路面。道路施工結(jié)束且正常通車運行后，在部分因素影響下，路面還會出現(xiàn)較多明顯的凹陷和開裂問題。鋼纖維混凝土是較好的修復材料，進行路面修復施工中，鋼纖維混凝土可對凹陷以及開裂的路面進行修復，提高路面穩(wěn)定性。施工人員在實際路面修復過程中，應(yīng)根據(jù)被修復部位的實際情況確定材料的需求，再進行后續(xù)路面修復操作。鋼纖維混凝土體積率應(yīng)超過1.8%，保證最佳修復，可有效起到避免路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水化熱問題，影響施工路面質(zhì)量。如果應(yīng)用鋼纖維混凝土及時，路面的抗凍性能以及熱傳導率同樣可以得到提升，效果十分明顯[6]。

4.7 施工養(yǎng)護

施工養(yǎng)護工作要注重兩個重點：①養(yǎng)護方法，一般情況下施工企業(yè)應(yīng)當安排專人負責養(yǎng)護，在施工過程中要預埋冷水管，避免混凝土內(nèi)外部溫差過大導致出現(xiàn)裂縫等問題，選擇表面覆蓋或者灑水等處理的方式，能夠提升鋼纖維混凝土材料的綜合性能，保證工程的質(zhì)量合格，且外部美觀性達到標準的要求。②養(yǎng)護時間，如果在常溫狀態(tài)下，鋼纖維混凝土養(yǎng)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(yǎng)護時間進行調(diào)整。另外，在條件允許的情況下建議先進行養(yǎng)護實驗，目的是確認養(yǎng)護的具體時間，這樣能夠進行科學、客觀的養(yǎng)護，有利于鋼纖維混凝土最終質(zhì)量[7]。

5 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度越來越快，人們生活質(zhì)量也隨之有了很大提升，在交通出行方面的頻率也隨之增加，因此路橋工程質(zhì)量也就成為當前人們在保證自身出行安全中重點關(guān)注的一項內(nèi)容，而鋼纖維混凝土具有抗拉、抗壓等優(yōu)點，不僅可以滿足人們出行方面的要求，而且還能確保整個道橋工程的施工質(zhì)量，具有很好的應(yīng)用意義。