談鋼纖維混凝土技術在橋梁施工中的應用

李 銳

(山西交通科學研究院，山西太原 030006)

0 引言

20世紀60年代以來，由于我國的經濟需求，全國各地的橋梁及道路工程的發展速度也越來越快，對于工程材料的質量及經濟實惠要求自然也變得越高。目前的建筑材料有木材、水泥和鋼材等，而鋼纖維混凝土這種新型建筑材料是一種符合材料，屬于水泥類的，具有水泥承載能力強、耐久性、抗彎、抗拉的優點，另外還具有經濟性好、環保、抗腐蝕性等特點。鋼纖維混凝土材料主要是在鋼纖維中均勻地加入適量的混凝土形成的一種優質復合型材料。這種結合使本來脆弱的混凝土變得韌性，鋼纖維限制了混凝土的裂縫分散，從而改善了混凝土抗拉、抗剪、抗壓、抗裂等特性，并且這種優越性在提高橋梁工程質量方面發揮著不可取代的作用。

1 鋼纖維混凝土技術

1.1 鋼纖維混凝土技術的流程及其注意事項

鋼纖維混凝土的施工，按其施工方法來分有澆筑鋼纖維混凝土、噴射鋼纖維混凝土和灌漿鋼纖維混凝土［1］。鋼纖維混凝土技術決定著橋梁工程質量的優劣，因此，要確保鋼纖維混凝土技術成為首要問題。鋼纖維混凝土技術最重要的一個環節是均勻混合鋼纖維與混凝土，應該在攪拌之前讓鋼纖維充分擴散，即使用分散機(分散力保持在20 kg/rain～60 kg/rain之間，功率保持在750 W～1 000 W之間)，促使基體中的鋼纖維均勻分散，避免其形成團塊狀。在選擇鋼纖維材料時，應該選擇容易分散的材質，經過振動篩處理后才進行攪拌。鋼纖維和混凝土先干拌1 min，同時注意投料的順序先投入砂，最后投入水泥，接著濕拌2 min，即在混合料中加入水和適量的外加劑。鋼纖維混凝土攪拌機，一般最好使用強制式攪拌機和雙錐反轉出料攪拌機［2］。降低攪拌機的功率可以避免其超負荷使用，延長其壽命。

為了促進鋼纖維混凝土充分混勻，需經過澆筑和振搗兩個過程。為了確保橋梁施工過程中澆筑的連續性，應該隱藏澆筑接頭，保持投料的相壓低于20 cm，高于15 cm。振搗經常采用的是平板振動器，可以避免出現集束效應(在振搗的時候工作著的振動棒附近聚集著鋼纖維)，促進鋼纖維的擴散及二維分布。另外，振動棒使用的時候鋼纖維應該縱向排便于傳遞承受力，才能保證處于角落的混凝土不稀疏。從美觀及安全方面考慮，振搗后的鋼纖維混凝土應該使用機械使之平整。在鋼纖維混凝土成型時，由于其含沙量大、分布不均勻，應該采用機械、干燥工藝、壓紋工藝等方法處理使之變得平整，避免漏振鋼纖維或者纖維突觸。對橋梁施工盡可能不要設置接縫，條件允許可以封路進行施工，運用整幅式的方法;條件不允許一定要設置接縫時，在設計強度超過一半即可縮小接縫。在運輸的過程當中，首選泵送，若無法使用泵送，可以盡量擴大材料的出口、縮小運輸的距離。這是因為重力作用會使鋼纖維在運輸過程中逐漸下沉，造成鋼纖維分布不均勻，導致混合材料質量下降，后果將不堪設想。

1.2 鋼纖維混凝土技術的特點

改革開放以來，鋼纖維混凝土技術在橋梁建設迅猛發展的壓力下，也在跟隨其步伐逐漸提高。鋼纖維混凝土技術充分混合了混凝土和鋼纖維這兩種材料，使其均勻分散，共同發揮這兩種材料的重要作用及加強了各自單獨的作用，并且明顯改善了抗壓、抗裂、脆性、抗拉等的強度。比普通的混凝土技術更加適用于橋梁施工。

總而言之，鋼纖維混凝土的特點如下:

1)由于鋼纖維混凝土具有極大的抗壓和抗疲勞的性能，既可以提高橋梁質量及其使用壽命，又可以明顯改善單獨使用混凝土時的收縮率和提高其彈性。充分混合鋼纖維和混凝土，比單獨使用的抗壓和抗疲勞能力更加優越。

2)在混凝土中加入鋼纖維后，可以提高其抗拉、抗壓、抗彎等性能。這個特點已經過多次試驗證實。

3)橋梁的重量如果過大會導致坍塌，那么在相等的條件下鋼纖維混凝土正好可以減輕工程材料的質量，進而提高施工的安全性。

4)鋼纖維混凝土材料的使用可以節省材料開支，降低預算。正是鋼纖維混凝土技術具備以上的優點，因此其得到了建筑工作者的重視和不斷的開發。

2 鋼纖維混凝土技術在橋梁施工方面的應用

2.1 鋼纖維與混凝土在橋梁施工方面的比例

在橋梁設計的時候，極其關鍵的一個步驟就是結合橋梁的結構設計先計算好鋼纖維與混凝土的合理比例。因為這與橋梁的工程質量密切相關，甚至關系到建筑工作者的性命。

2.2 鋼纖維混凝土在橋梁施工方面的具體案例

現在，筆者以橋梁施工來舉例(見圖1，圖2)，并探討鋼纖維混凝土的應用。此橋梁設計避免了橋頭出現跳車的現象，采用鋼纖維混凝土材料填鋪搭板，并且把搭板設計在橋臺和路基相連的地方。因為橋頭在橋臺和路基連接的地方，韌性差別太大，會使路基下沉相對較大。設計鋼纖維混凝土強度為38，水泥用量為400 kg/m左右，粘稠度為40 ram左右，抗壓為6 500 Pa左右。首先是鋼纖維的選擇，影響鋼纖維性能的因素有等效直徑、長度、三維形狀等。如果等效直徑太大，增強作用會降低;如果等效直徑太小，攪拌時纖維很容易被折斷。如果太長，在橋梁施工時會降低工作效率;如果太短，增強效果逐漸消失。所以，鋼纖維的各參數要滿足要求，才能達到最佳效果。在橋梁施工中選用的鋼纖維是由杭州杭化纖維有限公司生產的，其直徑是0.6 mm，長度為2.8 cm，抗壓為380 MPa。這次用的水泥是傳統的硅酸鹽水泥，摻入粉煤灰作為活性劑，粉煤灰按國家標準GB 1596-79用于水泥和混凝土中的粉煤灰檢驗;細骨料砂除了各項技術指標符合JGJ 52-92普通混凝土用砂質量標準，尚要求不含氯鹽成分，細度模數范圍2.3～3.0，我們選用福建青口產的淡水河砂，無貝殼，無氯鹽成分，細度模數 3.0，中砂，表觀密度 2 680 kg/m2［3］。

我們選定的施工配合比為水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶鋼纖維∶水=1∶1.54∶2.77∶0.01∶0.21∶0.4，水泥用量 420 kg/m3，砂率 35.7，坍落度 40 ram，28 d 抗壓強度 48.8 MPa，抗折強度 8.5 MPa［4］。

圖1 橋梁橫隔板構件圖

圖2 橋梁設計縱面圖

鋼纖維混凝土施工的過程主要有:選擇材料→攪拌→運輸→成型→抹平→保養→管理。應用自動化機械來檢測材料的質量和數量、攪拌機來混合鋼纖維和混凝土、自動化機械來投料，攪拌時間可以適當的增加。

本次工程的運輸是采用自動可以卸載的機械，避免混凝土出現分離析出的現象;澆筑遵循一次性、連續性、多處性等原則，即一次性完成，連續、多處澆筑。在橋臺和路基的連接點不設置接縫，避免鋼纖維堆積形成團塊狀，增加其流動性。水泥和砂的比例要適宜，進行攪拌、澆筑，采用機械處理使之平整。施工完畢之后，需要對橋梁進行覆膜保養和護理，通過抗壓、抗裂等檢測實驗后方可使用。

2.3 應用措施

1)增強鋼纖維混凝土樁。

如果僅僅加強樁的頂部或者尖部，顯著提高其穿透能力，從而減少打擊的次數，使錘擊速度加快，以提高鋼纖維混凝土的韌性。但是鋼纖維混凝土其他部位可以仍然不加強。如果全部加強鋼纖維混凝土，效果反而會變差，這樣資源消耗也會比較大，造成不必要的資料浪費。因此，可以考慮局部加強鋼纖維混凝土的樁。

2)局部加固橋梁結構。

橋梁的使用壽命往往取決于鋼纖維混凝土的性能，鋼纖維混凝土在橋梁中起著保護的作用，如果其結構穩定、結實，那么橋梁也比較耐久。這就要求鋼纖維混凝土的化學成分要穩定，不易被腐蝕，特別是在一些環境惡劣的地區。另外，鋼纖維混凝土材料的厚度也要適宜，如果太厚，橋梁質量太重容易出現坍塌;如果太薄，橋梁容易出現裂縫。

3)合理鋪裝鋼纖維混凝土。

這主要是要求鋼筋和混凝土能夠合理設計，力量適宜，避免出現橋梁移動的情況。由于鋼筋額外延伸的長度縮短，很容易離開混凝土而滑脫，此時可以應用焊接技術使之穩固連接。

3 結語

鋼纖維混凝土技術是橋梁施工中一個相當關鍵的環節，其關系到工程的質量，建筑工作者的生命安全。另外，鋼纖維混凝土技術可以降低資源消耗，減少經濟支出，是建筑工作者選擇使用的重要原因之一。鋼纖維混凝土作為一種新型復合型材料，這種技術在橋梁施工中的運用將會更加寬廣。

［1］王 超，梁 棟.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術應用［J］.城市建設理論研究，2013(2)：27-29.

［2］王 強.淺析公路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用［J］.黑龍江交通科技，2011(3)：98-99.

［3］瞿瑞河.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術應用探討［J］.城市建設理論研究，2012(24)：107-109.

［4］繆為剛.探討公路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用［J］.建材發展導向，2011(10)：190-191.

［5］孟祥偉.鋼纖維混凝土地面施工技術［J］.山西建筑，2012，38(11)：100-101.