道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用研究

萬 磊 吳學謙

（中交一公局第一工程有限公司，北京 100000）

1.鋼纖維混凝土技術概述

1.1 鋼纖維混凝土技術簡介

顧名思義，鋼纖維混凝土是一種將混凝土和鋼纖維按照嚴格配比混合制成的一種復合型材料。原本常見于建筑工程中的混凝土結構抗壓性較差，在長期承受外界壓力后可能會出現擠壓變形等問題，容易引起路橋面沉降、塌陷等事故。將鋼纖維融入混凝土結構中，能夠有效提升整體的結構強度、延展性和抗拉性能，大大提高混凝土基礎結構的穩定性。鋼纖維混凝土中有四種較為常見的鋼纖維結構，其效用、性能均有不同。施工單位需要結合本工程項目的建筑要求選用合適的纖維材料[1]。

1.2 鋼纖維混凝土的分類及性能

（1）切斷鋼纖維混凝土：綜合性能較強，抗拉性、耐高溫性都比另外3 種鋼纖維結構更強，應用范圍較廣。制作過程中，工作人員可以在鋼纖維表面上劃出幾道痕跡，增加表面摩擦力，可以使混凝土與鋼纖維之間的黏合更加牢固。使用前再將痕跡除掉，以免影響材料的抗拉性能。

（2）切削鋼纖維混凝土：這類混凝土結構通常會選用厚鋼板，切割面是三角形，厚度較大，其強度、堅固度和黏合性也會更好。

（3）剪切鋼纖維混凝土：選用剪切、冷軋過后的薄鋼板制成，其黏結性很好，常用于道路縫隙的修補、黏合作業中。

（4）熔抽鋼纖維混凝土：取熔融狀態下的鋼水與混凝土混合制作，因此表面極其不規則，且容易出現氧化情況，性能較差，應用范圍較窄。

2.路橋工程中鋼纖維混凝土的技術優勢

2.1 高強度

短鋼纖維和混凝土材料混合后，強度、延展性、抗變形能力都將會大大提升。在同重量的抗壓測試中，鋼纖維混凝土結構的強度明顯高于傳統混凝土材料，非常適用于路橋的建設工程，最大程度避免因路橋混凝土結構強度過低引起的路橋結構病害。但鋼纖維混凝土技術也會提高路橋自重，這一點需要施工人員格外關注[2]。

2.2 高抗裂性

在混凝土中融合鋼纖維后，雖然提升了整體結構的重量，但可以有效控制路橋裂縫、變形等現象發生。若混凝土結構的抗裂性能不好，路橋長期投入使用后，將會出現結構變形和路面沉降病害，橋頭位置也常出現跳車現象，極易引發交通安全事故。因此，鋼纖維混凝土技術優越的抗裂性能，可以大大提高路橋工程質量。

3.路橋工程中的鋼纖維混凝土技術要求

3.1 施工技術要求

在道路橋梁工程設計階段，施工團隊應派出專業技術人員進行現場勘測，分析當地氣候條件以及水文地質情況，掌握施工區域范圍內的地質、地貌結構和土壤特征后，確定符合工程質量要求的鋼纖維混凝土種類以及施工技術。由于鋼纖維混凝土結構的固化速度較快，所以實際施工時，必須加大現場的質量管控力度，并選用合理的輔助技術，以提高該技術的實際應用質量。如施工團隊可以在攤鋪作業中使用噴霧技術，控制混凝土的水分蒸發情況[3]。

3.2 材料選擇、配比要求

制備鋼纖維混凝土時，除了要選用合適的鋼纖維外，對水泥、外摻劑和水都有相應的要求。一般的工藝中，會選擇抗壓強度、防凍、抗裂性能較強的硅酸鹽水泥，加上符合工程質量要求的外摻劑，強化混凝土部分的性能。配比的參數要依據工程要求及工程用料來決定。以路橋工程的基本設計參數、強度需求、施工質量要求為基礎配比參數，計算出鋼纖維混凝土材料所需的其他參數，如抗拆、抗壓等。混凝土部分的水灰比參數以及外摻劑參數也應嚴格把控，如無意外，水灰比應在0.4 ～0.5，具體數值可以根據工程要求相應調整。

3.3 攪拌、運輸要求

攪拌工藝在鋼纖維混凝土制作環節中較為重要，也將會直接關系到結構的各項性能。攪拌時，要求嚴格按照工藝流程規范作業。配置后，混凝土材料的運輸工具以混凝土罐車為主，此時要求司機控制好車速，要求罐車始終處于較為平穩的狀態，同時注意罐內攪拌的溫度和攪拌速度，以防混凝土變質。

4.鋼纖維混凝土技術在路面工程中的應用

4.1 混凝土路面碾壓

在路面碾壓施工中，在混凝土結構中加入一定比例的鋼纖維，可以有效提高路面的強度和韌性，優化路面的力學性能。此時施工人員通常會選用0.6%的B 型鋼纖維和0.53%的F 型鋼纖維，混入路面碾壓所需的混凝土材料中，以此提高路面質量。在碾壓過程中，需要施工人員做好現場的質量監督工作，關注路面壓實的緊實度以及平整度，嚴控施工質量。利用鋼纖維混凝土技術進行路面碾壓施工，可以在節約施工材料的同時穩定提升路面性能，且鋼纖維混凝土路面結構的厚度只有常規混凝土結構的55%左右，實際應用性極強。

4.2 混凝土罩面

混凝土罩面施工可以有效解決混凝土路面的質量問題。通常，道路路面常年處于露天環境，長時間投入使用后，路面將會出現一些質量問題，這時采用混凝土罩面作業便可以有效修復路面，延長路面的使用年限。在鋼纖維混凝土罩面施工中通常分為直接式、分離式以及結合式3種，其中以結合式應用范圍較廣。這種處理方法會同時采用普通混凝土罩面與鋼纖維材料罩面，以提升路面的結構強度，強化路面修復的實際效果[4]。

4.3 復合式路面

復合式路面施工是一種較為特殊的道路路面施工工藝，一般來說，復合式路面會分為2 ～3 層結構，每層使用的混凝土材料有所不同，其造價成本低，建材耗量小，路面穩定性高，因此在各類道路橋梁建設工程中較為常見。鋼纖維混凝土技術也常應用于復合式路面施工中，如在三層的復合式路面施工時，將鋼纖維混凝土材料放置于中間層，便能有效提高路面的韌性、強度。如果是雙層路面，那么鋼纖維混凝土將會直接鋪設在路面基礎結構之上，要求原先路面結構60%的位置均有混凝土鋪設。一般來說，三層復合式路面的施工技術會更復雜一些，需要施工單位具有較高的機械化水平，但它的路面穩定性能極為優越，是路面施工的最佳選擇之一。

4.4 路面防凍

鋼纖維混凝土結構具有良好的導熱性，可以用于路面防凍養護作業中。若路面已經出現凍傷裂縫病害等情況，施工團隊就可以根據現場的實際情況，配置好滿足現場要求的鋼纖維混凝土材料，作用于路面裂縫處。另外，在常出現路面凍傷的位置，也可以鋪設鋼纖維混凝土，以提高路面的防凍性。

5.鋼纖維混凝土技術在橋梁工程中的應用

5.1 橋梁路面鋪裝

橋梁路面鋪裝中應用鋼纖維混凝土進行施工的方式與道路路面施工是極為相似的，其優勢也極為雷同，可以在降低橋梁路面厚度的同時提高橋面的穩定性能。橋梁路面鋪裝中，施工人員需要注意計算橋梁自重，例如切削鋼纖維混凝土結構中使用的厚鋼板，雖然性能極為優越，但本身自重較大，并不適用于所有的橋梁路面施工。因此，施工人員需要結合工程設計中要求的橋梁自重，選用合理的鋼纖維材料完成橋梁路面的鋪裝作業。橋面鋪裝的流程與傳統的工藝相同，要求提前做好實地勘測，利用水平儀找平以提高橋面平整度等。

5.2 混凝土樁施工

混凝土樁結構是整個橋梁的基礎構架，也是非常重要的一道工序。鋼纖維混凝土施工技術可以用于樁尖、樁頂，以提高樁體的穿透性、強度、抗沖擊性以及樁頂的韌性。傳統混凝土施工中，需要施工人員錘擊樁體以提高混凝土樁的結構強度，而應用鋼纖維混凝土，便能夠有效減少錘擊次數，大大降低了因錘擊而導致樁體受損的可能性，也有效避免了過度錘擊致使樁體被擊穿的現象。同時，鋼纖維混凝土的樁尖結構強度也可以大大提高樁體的進土效率，有效縮短了施工周期，并提升工程質量。鋼纖維混凝土造價成本較高，在實際施工過程中，除了樁尖、樁頂外的樁身，還可以采用傳統的鋼筋混凝土來替代，并不會對混凝土樁的整體結構造成影響，還可以有效降低施工的造價成本。

5.3 局部加固

相較于道路建設工程，橋梁施工中的細節較多，難度也更高，橋墩、橋樁等重點位置還需要額外加固，避免橋梁塌陷。在橋墩加固作業中，施工人員應選用剪切鋼纖維或是切削鋼纖維，可以有效地提高橋墩的穩固性和抗震效果。若在施工中，樁體結構中出現鋼纖維外露的情況，則需要施工人員對相應位置開展錘擊作業，保持橋墩、樁體表面的平整度，這樣才能鞏固其穩定性，強化樁體結構。一般來說，用于局部加固的鋼纖維混凝土材料中的鋼纖維占比不應超過0.9%，當施工人員按照加固點位的情況完成鋼纖維混凝土配置后，便可以使用噴射機將配置好的混凝土漿液噴射到加固點位，以完成橋梁的局部加固。另外，橋梁薄弱點位、裂縫病害等均可使用這種方式進行修復。

5.4 橋梁罩面

將鋼纖維混凝土技術應用于橋梁罩面中，可以有效抑制混凝土結構的溫度應力，避免橋梁罩面出現裂縫，保護好橋面。應用方式與路面罩面應用方式相同，需要使橋梁罩面與混凝土結構粘合在一起，構成一個全新的混凝土層，以提高橋面的使用壽命。

6.鋼纖維混凝土技術應用注意事項

鋼纖維混凝土材料在道路橋梁工程中的優勢極為明顯，但若想發揮出鋼纖維混凝土材質的最大效益，需要注意以下幾點。

（1）鋼纖維混凝土結構的厚度較小，強度卻比傳統混凝土高出許多，這就需要施工人員認真鉆研其基礎材質的性能質量，才能夠使其滿足工程要求。首先，要求選擇具有高抗凍性、耐磨性，但塑性相對較小的水泥原材料。鋼纖維混凝土材料配置完成后，還需要取樣質檢。為提高質檢精準性，需要選用3 組樣品完成兩次檢測，材料完全滿足工程需求后方能投入使用。若在配置環節后，發現骨料的含水量超出規定值，還需要對其進行烘干處理。

（2）鋼纖維混凝土施工結束后，也需要施工人員對其進行養護。待混凝土結構完全凝固后，需要施工人員對所有混凝土結構面進行檢查，主要查看表面平整度以及是否出現裂縫病害。若表面不存在嚴重問題，就可以開始進行為期7d 以上的混凝土養護工程。養護過程以維持混凝土表面濕潤為主，在混凝土表面鋪設經過濕潤處理的、具有較高持水性草袋等物體，以防混凝土表面受陽光暴曬、風雨的侵襲。

7.結語

與傳統路橋工程中的混凝土結構相比，鋼纖維混凝土明顯有著更加優越的性能，其極高的質量以及超強的環境適應性，能夠有效改善我國道路橋梁工程的建設質量。因此，建筑單位需加大對該技術的探索和鉆研力度，結合工程情況優化技術應用策略，開發更多的應用方式，發揮出該項技術在路橋建設工程中的最大價值。