路橋施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用

金平華

（東陽(yáng)市橫店市政建設(shè)工程有限公司，浙江 東陽(yáng) 322118）

鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合建筑材料，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展，與普通混凝土相比，它不僅能明顯地改善結(jié)構(gòu)的抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂的性能，而且可以大大增強(qiáng)斷裂韌性和抗沖擊性，顯著提高結(jié)構(gòu)的疲勞性能以及耐久性能，加之施工簡(jiǎn)便在道路路面、橋梁結(jié)構(gòu)、房屋建筑等工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)鋼纖維混凝土在路橋的施工應(yīng)用作了探討。

1 工程概況

某項(xiàng)目工程上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆板及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板。下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)，樁式橋墩及輕型薄壁墩，擴(kuò)大基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載：公路-II級(jí)。

2 材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

2.1 主要原材料

根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定鋪裝的控制標(biāo)準(zhǔn)為：要求28d抗折強(qiáng)度≥7.5MPa，抗剪強(qiáng)度≥11.0MPa，抗磨度≥300h/cm。其主要材料為：

2.1.1 水泥：水泥統(tǒng)一使用525#中熱水泥，水泥使用時(shí)特別注意進(jìn)行安定性檢驗(yàn)

2.1.2 外加劑：混凝土中摻入減水率在25%以上，其他品質(zhì)達(dá)到GB8076《混凝土外加劑》技術(shù)要求的高效減水劑。

2.1.3 骨料：骨料最大粒徑20mm，砂細(xì)度模數(shù) 2.4～2.8。

2.1.4 鋼纖維：品質(zhì)應(yīng)同時(shí)符合CFCS38:92中附錄一規(guī)定。

2.2 剛纖維砼配合比設(shè)計(jì)

鋼纖維的增強(qiáng)效果隨體積摻量的增大而提高，但摻量太大。增強(qiáng)效果并非按正比增大，且不易滿足施工要求。在鋪裝層實(shí)際應(yīng)用中，鋼纖維的體積摻量在1%～1.5%之間選擇。作為為鋪裝層材料應(yīng)按抗折強(qiáng)度為依據(jù)配合比設(shè)計(jì)。摻量確定后，由鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度和主要因素的關(guān)系即可求出水灰比：ffim=Rtm(0.12c/w+0.31+βtmρfLf/df)

式中：ffim-鋼纖維混凝土配制抗折強(qiáng)度，MPa；

Rtm-水泥實(shí)測(cè)的28d的抗折強(qiáng)度，MPa；

C/w-鋼纖維混凝土的水灰比；

βtm-鋼纖維對(duì)抗折強(qiáng)度的影響系數(shù)，依試驗(yàn)確定；

ρf、Lf/df-鋼纖維的體積摻量和長(zhǎng)細(xì)比。

根據(jù)抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按強(qiáng)度保證率為85%考慮，進(jìn)行配合比和實(shí)驗(yàn)。達(dá)到上述指標(biāo)的鋼纖維混凝土配合比為：水灰比為0.4～0.43，鋼纖維體積摻量為1.0%。

3 施工工藝

圖1 橋面鋪裝的施工流程示意圖

4 鋼纖維混凝土施工技術(shù)

鋼纖維混凝土的施工，按其施工方法來(lái)分有澆注鋼纖維混凝土、噴射鋼纖維混凝土和灌漿鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土道橋工程質(zhì)量的優(yōu)劣，在很大程度上取決于施工質(zhì)量。因此，在鋼纖維混凝土施工時(shí)，除了滿足普通混凝土的施工要求外，還應(yīng)特別重視鋼纖維給施工帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題，確保鋼纖維均勻分布在基體中。

4.1 設(shè)置鋼纖維分散裝置

由于鋼纖維一次性直接投入攪拌機(jī)易出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，為使鋼纖維充分分散，宜將鋼纖維通過(guò)分散機(jī)再進(jìn)入攪拌機(jī)。分散機(jī)功率宜為0.75 kW～1.0 kW，分散力宜為20kg/min～60kg/min。鋼纖維應(yīng)事先與細(xì)骨料定量拌合均勻或選擇直徑較粗、材質(zhì)較好的纖維，并在料斗入口處設(shè)置振動(dòng)篩。

4.2 攪拌投料順序和攪拌時(shí)間

為了使鋼纖維在混凝土中分布均勻，施工中不結(jié)團(tuán)，必須嚴(yán)格控制投料順序、攪拌方法和時(shí)間，這是有別于普通混凝土的關(guān)鍵工藝，也是保證施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目攪拌時(shí)先將粗細(xì)骨料、鋼纖維、水泥干拌1.5min，再加水和加劑濕拌2min，確保混凝土拌制質(zhì)量。

4.3 采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)

鋼纖維混凝土攪拌機(jī)，一般最好使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)和雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)。當(dāng)纖維摻量較高和坍落度較小時(shí)，為不使攪拌機(jī)超負(fù)荷工作，攪拌機(jī)的利用率相應(yīng)有所降低。

4.4 澆注和振搗

鋼纖維混凝土在澆注時(shí)，不得有明顯的澆注接頭。每次倒料必須相壓15cm～20cm，使鋼纖維混凝土保持整體連續(xù)性。同時(shí)，鋼纖維混凝土的澆注必須連續(xù)進(jìn)行。因使用插入式振動(dòng)棒插入鋼纖維混凝土進(jìn)行振搗，會(huì)使鋼纖維朝振動(dòng)著的振動(dòng)棒聚集，產(chǎn)生集束效應(yīng)，為確保鋼纖維的二維分布，宜使用平板振動(dòng)器振搗成型。當(dāng)采用振搗棒時(shí)，為保證邊角混凝土密實(shí)，應(yīng)使鋼纖維縱向條狀集束排列有利于抵抗板體收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力及荷載的傳遞。振搗好的混凝土表面應(yīng)抹平，將外露的鋼纖維壓入混凝土中，以防止露出表面的纖維銹蝕或刺人。

4.5 成型

鋼纖維混凝土具有粗骨料細(xì)、砂率大、纖維亂向分布的特點(diǎn)，因此鋼纖維混凝土路面宜采用真空吸水工藝，機(jī)械抹平以防止鋼纖維外露。采用壓紋機(jī)壓紋工藝以避免拉毛產(chǎn)生纖維外露現(xiàn)象。拆模后對(duì)纖維外露或漏振時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。

4.6 接縫施工

鋼纖維混凝土的收縮性小、抗裂性能好。有條件封閉交通的施工路段，采用混凝土攤鋪機(jī)可做成整幅式，不設(shè)縱縫。鋼纖維澆筑養(yǎng)生達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%后切鋸縮縫。

4.7 運(yùn)輸

鋼纖維混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中，坍落度和含氣量都會(huì)有損失，拌和物稠度下降。由于在運(yùn)輸時(shí)受到振動(dòng)使鋼纖維下沉，影響了鋼纖維混凝土的均勻性。因此鋼纖維混凝土的運(yùn)輸距離應(yīng)盡量縮短，料斗出口尺寸要大一些。有條件時(shí)也可以采用泵送。

4.8 養(yǎng)護(hù)

鋼纖維混凝土澆筑完畢，及時(shí)封閉交通，安排專(zhuān)人養(yǎng)護(hù)，避免產(chǎn)生干縮裂紋，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于七天。必要時(shí)可采用塑料薄膜覆蓋濕養(yǎng)。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。它不僅具有普通混凝土的優(yōu)良特性，同時(shí)顯著地改善了混凝土的抗拉性能、抗彎性能、抗沖擊性能、抗疲勞性能，具有較好的延性、耐磨性及抵抗裂縫的能力。其各向同性的特點(diǎn)和良好的抗裂性，是解決橋面鋪裝層早期龜裂、邊角損壞問(wèn)題的有效可行的技術(shù)措施；用于橋面鋪裝時(shí)具有縮縫少，行車(chē)舒適平穩(wěn)，延長(zhǎng)橋面的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

降低橋面鋪裝的自重荷載和材料用量。與普通混凝土橋面相比，在相同荷載條件下鋪裝厚度可減少30%～50%，既減少了工程量又降低了橋梁恒載。

加強(qiáng)橋面鋪裝與伸縮縫的連接強(qiáng)度。鋼纖維混凝土路面因其優(yōu)良的韌性、較強(qiáng)的耐沖擊性保證其與伸縮縫連接鋼筋牢固粘接，使伸縮縫發(fā)生的變形、位移或翹曲都較小，提高了伸縮縫的使用壽命。

在橋梁工程中，橋面鋪裝層應(yīng)具有足夠的延伸度、疲勞強(qiáng)度、耐久性等功能要求。因目前交通量、車(chē)輛荷重及車(chē)速的日趨增大，普通橋面鋪裝已難以適應(yīng)這種趨勢(shì)和要求，而鋼纖維混凝土優(yōu)良的抗裂、抗沖擊、耐磨性能，保證了其功能性要求，加強(qiáng)了橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

鋼纖維混凝土橋面鋪裝層鋪裝施工工藝簡(jiǎn)便易行，省去了原鋪裝層的鋼筋網(wǎng)片及加工安裝等施工環(huán)節(jié)，既節(jié)約施工成本又可以克服由于鋼筋網(wǎng)片施工質(zhì)量差而引起的橋梁早期破壞。

鋼纖維混凝土橋面鋪裝層的工程造價(jià)較鋼筋混凝土稍高，在厚度減薄的情況下與鋼筋混凝土基本相當(dāng)。但在設(shè)計(jì)年限相同的情況下，鋼纖維混凝土鋪裝層提高橋面使用性能和延長(zhǎng)使用壽命，提高公路運(yùn)營(yíng)效益，降低維修費(fèi)用，從長(zhǎng)期來(lái)看，降低了公路工程造價(jià)。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，及交通量和重型車(chē)量的增加，橋面鋪裝病害日益嚴(yán)重，維修周期也越來(lái)越短；針對(duì)目前現(xiàn)狀，從改善橋面鋪裝材料方面加強(qiáng)研究應(yīng)用，是解決橋面病害的有效途徑。鋼纖維混凝土具有優(yōu)良的力學(xué)性能，特別是抗裂、抗沖擊、耐磨性能，對(duì)提高橋面使用性能和延長(zhǎng)使用壽命，提高公路運(yùn)營(yíng)效益等，具有相當(dāng)?shù)耐茝V應(yīng)用價(jià)值。

[1]佟慶權(quán)等.鋼纖維混凝土路面的施工工藝[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2004(02).

[2]趙冠鵬.鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)研究[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(03).