公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用研究

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【摘要】钢纤维混凝土技术作为一种新型技术，在公路桥梁施工中广泛应用。本文介绍了钢纤维混凝土的特点、工作机理以及施工方法等，对钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用进行分析研究，并提出了一些施工技术要点作为参考。

【关键词】公路；桥梁；施工；钢纤维混凝土技术；应用研究

[Abstract] steel fiber concrete technology as a new technology, is widely used in the construction of a highway bridge. This paper introduces the characteristics, the working mechanism of steel fiber concrete and construction method, to study and analyze the application of steel fiber concrete in the road and bridge construction, and puts forward some key points of construction as a reference.

[keyword] road; bridge; construction technology; steel fiber concrete; Application Research

中图分类号：TE834文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言

随着我国交通运输的日益发达，道路建设得到迅猛发展，对施工材料以及施工技术的要求也进一步提高，混凝土技术也趋向材料复合化方向发展。钢纤维混凝土技术就是在此基础上发展起来的一种复合材料技术[1]，即在混凝土中加入钢纤维以全面提高混凝土的各方面性能。由于钢纤维混凝土性能优越，在公路桥梁施工中广泛应用。因此，研究公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用具有十分重要的意义。

钢纤维混凝土概述

钢纤维混凝土是一种钢纤维与混凝土混制而成的新型的复合材料。可按照生产工艺划分为四种类型，包括熔抽钢纤维、切削钢纤维、剪切钢纤维以及切断钢纤维。其中熔抽钢纤维造价最低，性能最好，便于生产，最适合推广使用，是目前使用率最高的类型。

钢纤维混凝土的工作机理与复合材料机理相似[2]，将钢纤维混入混凝土中，使钢纤维被混凝土浆体包裹，呈网状均匀分布，承托石、砂等骨料，起到减少离析的作用，使混凝土的保水性、粘结性均得到了提高，从而加强了混凝土的韧性以及抗拉强度。通过实验证明，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的各项性能均有了大幅度提高[3]。除此之外，钢纤维混凝土还具有以下几点优势：①形变能力得到明显提高。钢纤维能够有效提高混凝土的抗拉弹性，使混凝土的长期收缩形变能力提高30%。②抗冲击能力得到明显提高。钢纤维混凝土将混凝土的韧性提高至少一倍，因此抗冲击能力也得到了明显提高。③抗冻、抗裂、抗疲劳以及耐磨能力均有明显提高。④有效抑制温度裂缝的生成和进一步扩展。⑤在强度等级相同的情况下重量更轻。

在公路桥梁施工中的应用

3.1在公路施工中的应用

（1）钢纤维混凝土可用于旧路面罩面的修补，一般采取的修补方式有分离式、直接式以及结合式。分离式是指通过建立隔离层将旧的路面层与钢线混凝土罩面层分离，发挥各自作用，互不影响。直接式适用于路面损坏程度较小的情况，是指将钢纤维混凝土直接铺于旧的路面之上。结合式是指将旧的路面层与钢纤维混凝土罩面层粘结在一起，共同发挥作用。另外，也可使用钢纤维混凝土修补受损罩面层，不过要适度降低钢纤维含量。

（2）钢纤维混凝土用于全新路面铺设时，混凝土钢纤维含量在0.8%-1.2%效果最佳，若道路设计为双车道可直接设计横缝，纵缝无需设计，且铺设厚度仅为普通混凝土的50%。钢纤维混凝土铺设方式一般有三层式与双层式两种，三层式的铺设方法为将道路分三层铺设，中间层为混凝土，上下两层为钢纤维混凝土，该铺设方式施工较为繁复，但结构合理，若铺设条件较高可优先考虑。相对三层式铺设方法而言，双层式铺设方法施工较为简单，即在道路上层铺设钢纤维混凝土即可。此外，钢纤维混凝土可用于多年冻土地区的路面修筑上，具有较好的抗冻效果，并且能够维持冻土平衡，减少吸热。

3.2在桥梁施工中的应用

（1）钢纤维混凝土用于桩尖以及桩顶部分，可使桩尖入土能力以及打击速度得到提高，同时也使桩顶抗冲击韧性得到增强，避免桩顶在打入过程中产生破裂。

（2）钢纤维混凝土可用于桥台桥墩的加固，桥台桥墩容易出现材料老化、混凝土空洞脱落，结构发生位移变形，出现各种形式裂缝等[4]。钢纤维混凝土能够对桥台桥墩出现的各种病害进行修补加固，并且具有较强的抗震性能。一般使用方法为，在混凝土中掺入TS型速凝剂、硫铝酸盐快硬水泥以及剪切钢纤维1%，使用转子Ⅱ型喷射机进行喷射，喷射厚度以5cm-20cm为宜。

（3）钢纤维混凝土用于桥梁上部结构中的主梁等承载部位，能够在减少用料的同时有效提高结构的受力性能以及抗拉强度，减少承载部位的承载力下降、破损以及开裂等现象，使桥梁结构重量更轻，跨度更大，得到进一步优化。

（4）钢纤维混凝土用于桥面铺装，能够在提高桥面抗裂性能的同时全面提高桥面的舒适性能以及耐久性能。此外，由于使用钢纤维铺设桥面，可减少铺设厚度，进一步较少了工程量以及材料是使用量，并且减轻了桥梁的承重负担。

施工过程中的技术要点分析

在工程施工过程中，施工技术的优劣直接关系到工程的质量。因此，在钢纤维混凝土施工过程中，按照施工步骤进行施工的同时，必须掌握施工技术要点，提高施工质量。

避免钢纤维出现结团现象。在将钢纤维投至搅拌机进行搅拌时，不可整箱或整袋一次性投入，以免出现钢纤维结团现象。正确做法为采用机械方法或钢叉将钢纤维搅散，充分将钢纤维分散均匀，使混凝土质量得到保证。

正确掌握投料搅拌顺序以及时间。使用强制型搅拌机进行搅拌，避免钢纤维出现结团现象。为防止过载，搅拌机的预留空间必须超过20%。在进行投料时，先投入砂，其次为钢纤维，再投入石子，最后为水泥。按照先干拌后湿拌的方式进行搅拌，其中干拌时间为1-2min，湿拌时间为2-3min，总体搅拌时间不宜超过5min。

运输过程中的注意事项。运输车应选用有自卸功能的运输车，防止钢纤维混凝土因坍塌度小、在运输过程中振动较大等原因造成钢纤维沉底[5]，导致钢纤维混凝土出现不均。除此之外，应选择合适的搅拌场地，并适时加速施工，原因在于钢纤维混凝土中含有减水剂，若拖延施工时间，则容易出现离析现象。

保证摊铺均匀，振捣压实。在进行钢纤维混凝土摊铺前应进行现成实验，确保摊铺系数能够控制在1.2-1.3范围内；在摊铺过程中确保摊铺均匀，为确保整体连续性，在进行钢纤维混凝土倒料时，保持15-20cm的相压距离；在进行振捣压实时，注意防止振捣过度，振捣顺序为，先进行边缘振捣再进项整平振捣，前者使用插入式振捣器，后则则使用梁式振捣器；避免使用插入式振捣器进行内部振捣。

路面压纹与养生。路面捣振压实后，以钢纤维不外露为基准进行表面抹平，再进行路面压纹，压纹方向为路线的横断面方向，压纹深度为1-2mm。混凝土强度达标后再使用切割机进行切割深度为3cm的切缝，缩缝和旧缝对齐，距离为5m/道。在混凝土中终凝后使用洒水方式养生，为使混凝土保持潮湿状态，可在铺面覆盖麻袋，10-15天后可进行混凝土强度测试，检测合格后可开放交通投入使用。

结束语

综上所述，钢纤维混凝土与普通混凝土相比，具有明显优势。用于公路桥梁等工程建设，可明显提高公路桥梁的抗裂能力、抗弯能力、抗剪能力以及抗拉能力，使其具有更强的耐久性与抗疲劳性，进一步提高了公路桥梁的工程质量。

【参考文献】

[1]徐超,彭刚,戚永乐,雷敏.三向应力状态下钢纤维混凝土动态特性试验研究[J].混凝土,2011,10(06):145-151.

[2]王林,胡秀章,黄焱龙,李永池.钢纤维混凝土动态抗拉强度的实验研究[J]. 振动与冲击,2011,21(10):324-330.

[3]彭刚,戚永乐,王乾峰,柏巍.复杂动载作用下钢纤维混凝土材料参数特征分析[J].土木工程学报,2010,03(02):746-750.

[4]康亚明,刘长武,韩小刚,王东.钢纤维几何尺寸对钢纤维混凝土损伤变形特性的影响[J].土木工程学报,2010,15(04):597-601.

[5]曹吉星,陈虬.钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法[J].土木建筑与环境工程,2010,17(04):1254-1260.