鋼纖維混凝土在大橋維修加固工程中的應用

吳 鑫, 王憲斌

1 中交四航局一公司(510500) 2 廣西醫科大學基建處（530021）

鋼纖維混凝土是一種性能優良的新型高強復合材料，不但可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節省工程造價等具有重要的經濟效益和社會效益，為提高道路補強與改造提供了良好的途徑。

鋼纖維混凝土(簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入適量的短鋼纖維混合而成的一種新型復合材料。由于鋼纖維的摻入,在混凝土基體中隨機分布的短鋼纖維阻礙混凝土內部微裂縫的擴展，同時阻滯宏觀裂縫的發生和發展。

1 基本要求

1.1 鋼纖維混凝土的材料

1）鋼纖維。選用30mm的強拉構鋼扭曲型(LHSF)鋼纖維,通過施工實踐表明,該類型鋼纖維剛度略大一些,散落性好,利于施工,攪拌時較均勻。選用LHF32類型。

2）粗集料。粗集料粒徑以纖維長度的一半為宜,采用10～20mm石料。針片狀顆粒含量不大于6%，含泥量不大于0.3%。

3）細集料。選用優質中砂,砂的細度摸數2.3～2.9,含泥量不大于0.5%。

4）水、河水。

5）外加劑。為了提高混凝土的和易性,提高密實度的早期強度,采用FDN—2H減水劑。

1.2 施工配合比的確定

采用綜合平衡法分析鋼纖維混凝土各組成材料用量對混凝土各項指標的影響，可以找出最佳配合比。

1）水灰比選取 0.43；2）砂率取 43%；3）鋼纖維體積率取1.0%。

2 工程實例

某二級公路橋水泥混凝土路面修補工程段全長964 m，行車道寬9 m，修補前橋面鋪裝普遍存在著損傷，如開裂、不平整、積水等缺陷。原橋面鋪裝的構造形式為:下層6～13 cm厚的250號混凝土+2 cm瀝青混凝土，此次橋面改造擬采用6～13 cm鋼纖維混凝土（加鋼筋網）+6 cmSMA瀝青混凝土。

2.1 施工工藝

2.1.1 鋪裝層下的梁面或平層的處理

根據大橋的具體情況，采取了3種處理方式:①T梁引橋部分澆筑整體層時，插入型d 10mm剪力鋼筋，間距為75 cm×75 cm，分別伸入整體層6 m和鋪裝層5 m。剪力筋作成型，一方面是增加在鋪裝層內的錨固長度，另一方面考慮施工車輛需要行走，必須將部分剪力筋彎倒，同時不留出尖角以免損傷輪胎。采用這種處理方式時，混凝土表面應進行拉毛，并清除浮漿。②在變更設計下達前，部分區段已澆筑了整體化層。處理方法是將混凝土面鑿花，徹底清除浮漿，并按75 cm×75 cm的間距在混凝土面鉆孔，插入d l2mm鋼筋棒，用環氧樹脂固結。③主橋箱梁頂面沒有調層，由于梁頂預應力筋較多，不便鉆孔插埋鋼筋，只能采取“地毯式”鑿毛的方法，徹底鑿出新鮮混凝土面。

2.1.2 標高帶及鋼筋網的設置

模板用角鋼，陰角朝上安裝，滾筒和角鋼保持接觸，便于控制高程。角鋼底用水泥砂漿填塞，一方面增強模板剛度，一方面防止漏漿。角鋼每隔1.5 m設一個測點，測量精度±lmm。為了增強防裂效果，鋼纖維混凝土鋪裝層內設置了直徑10mm，間距15 cm×15 cm的鋼筋網。鋼筋網距混凝土頂面3 cm，以便于切縫。鋼筋網用架立筋支撐，并焊牢。網下保證3 cm的凈空。架立筋的密度不少于4根／m。

2.1.3 運輸與澆筑

混凝土運輸采用自卸運輸車，運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得超過1.5 m，以防混凝土離析。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，振搗的持續時間以混凝土停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥漿為準，且不宜過振。

2.1.4 切縫

縱向不切縫，橫向縮縫從墩頂起每10 m一條，并和防撞欄縮縫對齊。切縫時間必須恰到好處,過早會因鋸片振動，使碎石和鋼纖維與水泥黏結松動,形成不可愈合的早期損壞；過遲則易造成混凝土先行收縮開裂。混凝土做面完畢后，及時采用濕法養護，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態，養護10 d～15 d。與此同時做好封閉交通，待強度測試達到規定要求后即可開放交通。

2.1.5 養護

在混凝土終凝前，用噴霧器灑霧水養生。手指按混凝土無痕跡時，再覆蓋濕麻袋，水流不致沖壞表面時，再在麻袋上淋水。麻袋至少覆蓋7 d，然后淋水養護至14 d。這段時間混凝土面不準堆放任何雜物，不許通行車輛。

2.2 施工質量控制

鋼纖維混凝土的質量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環節進行控制外，還應重點對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制,同時按規定對每天所澆筑混凝土的28 d抗折、斷塊抗壓強度進行檢驗，均達到了設計要求，使平整度、坍落度、主要技術指標得到有效控制。

3 結語

通過本工程實例和大量應用實踐表明,鋼纖維增強鋼筋網混凝土橋面鋪裝能顯著提高混凝土抗拉抗剪等性能，大大提高橋面的抗裂性、耐磨性，減薄鋪裝厚度,加強橋面鋪裝與伸縮縫的連接強度,延長橋梁的使用壽命，減少維修次數，對后期營運、養護有利，而其造價并不比改性瀝青混凝土的橋面高。因此，從長遠來看，具有良好的經濟效益。只要有一套科學的施工方法并認真操作,鋼纖維混凝土橋面的平整度完全可以達到較高水平，大大提高行車舒適性。

[1]中國工程建設標準化協會標準.鋼纖維混凝土結構設計與施工規程[M].北京:中國建筑工業出版社，1992

[2]中國工程建設標準化協會標準.鋼纖維混凝土試驗方法.北京:中國建筑工業出版社，1989，12

[3]蒙云.鋼纖維混凝土新型路面設計與施工[M].重慶:重慶大學出版社，1995

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[6]李啟棣，吳淑華.鋼纖維混凝土的特性及其應用[J].鐵道建筑，1989(1)