市政橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用

張健

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

現代橋梁建設已經開始大量使用鋼纖維混凝土，應用后，橋梁承載力、拉伸強度均有一定提升，有助于提高橋梁整體質量與安全性[1]。要充分發揮出鋼纖維混凝土的性能優勢，需要進一步加強技術研究，提高技術應用合理性，規范施工操作。

1 鋼纖維混凝土概述

（1）混凝土在工程建設中是一種廣泛使用的材料，隨著應用日益廣泛，相關技術研究也在一直進行并且已經取得一系列成果。如今，混凝土材料種類不斷增多，各有優勢與適用范圍，在現代工程建設中有重要應用價值。鋼纖維混凝土是一種與傳統混凝土結構表面相似但內涵不同的技術，其中加入了鋼纖維，施工步驟相對增加，但因為鋼纖維的存在，也有效降低的橋梁受到各種作用力出現裂縫、坍塌等的可能性，能夠有效約束裂縫產生及發育，也提高了行車安全。

（2）鋼纖維混凝土中的水泥基材承擔了大量的混凝土外力作用，如果外力作用超過承受極限，會產生裂縫，此時鋼纖維會發揮作用。鋼纖維具有良好的約束力，可以提高結構整體承載能力，防止裂縫擴大或者橋梁斷裂帶來安全問題。不過鋼纖維也有受力極限，一旦超出閾值，則纖維也會受損，所以在出現問題后需要及時處理。

（3）鋼纖維混凝土有較多技術優勢，有良好的抗疲勞、抗壓縮性能，能夠改善混凝土結構的物理性能，提高強度、優化重量比；可以進一步提高結構的整體拉伸、彎曲、極限強度，抗裂、耐沖擊，可提高橋梁使用安全性。例如，橋梁越重對結構性能的要求越高，技術要求越高，超過承重極限會導致橋梁坍塌等問題。采用鋼纖維混凝土，能夠在不增加重量的情況下提高結構強度，可以在適當降低結構重量的情況下達到同樣的強度等性能要求，有利于減重；也可以改善因溫度變化導致的各種裂縫問題[2]。

2 鋼纖維混凝土施工技術

現如今，性能優良的鋼纖維混凝土應用日益廣泛，在此就這一技術實際施工操作進行介紹。

2.1 施工前期準備

準備工作做足，是提高施工連貫性、保證施工質量的基礎。

（1）鋼纖維選擇。選擇的鋼纖維要有足夠的抗拉強度并且抗沖擊、抗裂、抗疲勞、抗剪性能力滿足工程要求。

（2）水泥、砂選擇。通常水對泥、砂沒有額外要求，一般使用普通的硅酸鹽水泥即可，砂的規格要符合實際施工要求。

（3）碎石選擇。橋梁工程中，碎石是橋面攤鋪基石，必須控制好粒徑，要符合粒徑要求以及混凝土澆筑作業標準，通常情況下，5～20mm粒徑的碎石即可。

2.2 鋼纖維分散

鋼纖維在投入攪拌機前需要先分散處理，這是因為鋼纖維受攪拌影響很容易結團。可以使用分散機分散纖維，之后分批次投入攪拌機。此外，可以選擇一些較粗的、性能更高的纖維，也可以在攪拌中將細骨料、鋼纖維充分拌合，料斗入口設振動篩。

2.3 原材料投放

必須嚴格執行投放順序要求。在原料、設備均已就位后，依次向攪拌機中投入各種原料攪拌。順序為砂石——鋼纖維——水泥——水。在投放的過程中，也要規范投放方式。通常情況下應分散投放，可以有效降低攪拌中鋼纖維結團的可能性。

2.4 運輸

運輸也是需要注意的一個環節。在拌和完畢后，隨著時間推移，混凝土的性能會受到一定影響，性能與時間成反比關系。鋼纖維混凝土對混凝土拌和質量有更高要求，所以，需要盡量減少運輸距離，盡快澆筑作業，盡量擴大出料口，最好采用泵送形式完成澆筑作業。另外，要減少運輸途中的明顯振動，以免拌合物中的鋼纖維下沉影響均勻性。

2.5 澆筑與振搗

混凝土施工中澆筑、振搗一直是重要的施工環節，會對最終質量產生很大影響，鋼纖維混凝土施工同樣如此。在實際施工中，必須保證混凝土澆筑連續作業并要注意澆筑接頭的處理，盡量減少接頭。倒料應多壓15～20cm寬度，確保接觸、結合處處理質量達到要求，提高鋼纖維混凝土整體性。振搗可以使用常見的插入式振動棒，在振搗時，應注意控制鋼纖維向振動方向移動、聚集，以最終形成團簇效應為合格；實際工作中，也可以利用平板振搗器改善鋼纖維二維分布情況。出于確保混凝土邊緣致密效果考慮，要使鋼纖維呈縱向帶束狀排列，這一做法可有效改善應力與載荷。另外，振搗施工結束后，混凝土表面需要進行抹平處理，一些鋼纖維會暴露在表面，應當妥善壓實處理，以免這些纖維與空氣水分接觸導致生銹問題。

2.6 鋼纖維混凝土罩面

罩面可以修復已經受損的既有混凝土結構路面，是道路橋梁養護工作中常采用的處理技術。鋼纖維混凝土材料有優秀的塑性，可以明顯提升混凝土整體抗拉、抗彎、抗裂能力。所以，在維修、養護工作中，可以使用鋼纖維混凝土罩面對既有路面質量問題進行有效修復，可以在一定程度上提升路面性能、延長路橋的使用壽命。這一技術能夠減薄表層結構厚度、優化接頭，同時維護造價較低，實際應用發現具有明顯經濟、社會效益。這種材料的罩面可分為結合型、直接型以及分離型。其中，第一種是將新混凝土層和舊混凝土表層結合，提高整體強度；第二種是將新覆蓋層獨立出來，不與既有混凝土結合并且設隔離層以防止粘結，獨自發揮作用；最后一種是直接加在既有路面表層，通常用于一些損害較輕的混凝土路面修補工作中。

3 在橋梁施工中的應用

鋼纖維混凝土應用優勢明顯，也具有一定的推廣價值，在橋梁施工中，鋼纖維混凝土具有較高應用價值：

3.1 橋面鋪裝

橋梁施工中，可以在橋面鋪裝中代替傳統的混凝土使用，能夠明顯提高橋梁的整體剛度。同時，因為單位體積的鋼纖維混凝土結構相較普遍混凝土結構而言強度更高，所以可以適當降低混凝土鋪裝厚度，進而明顯減輕橋梁自重，也可以提高橋梁抗裂性能，有助于橋梁維持長期穩定狀態，提升交通安全性。

3.2 局部結構加固

橋梁長期運營使用會逐漸出現面板、墩臺剝落以及裂縫等問題，對于這些問題，可以在病害部位利用噴射機均勻噴灑5～20cm的鋼纖維混凝土，可以阻止病害發育，提高結構各項基礎性能。通常在混凝土中使用的短鋼纖維是剪切型的鋼纖維，一般添加比例為1:100；也可以在材料中酌情加入TS速凝劑、硫鋁酸鹽快硬水泥，能夠進一步提高結構早期抗裂性能。

3.3 強化鋼筋混凝土樁

如果在混凝土樁頂、樁尖采用鋼纖維混凝土材料，能夠明顯提升樁的實際穿透力。通過應用鋼纖維混凝土，可以有效提升抗沖擊能力以及樁體整體韌性水平，減少沖擊頻率；也可以有效預防樁尖在達到預期深度前就已經破裂的問題，可以維持樁尖強度，提高實際進土深度，使打擊速度進一步提升。不過在實際工作中，采用鋼纖維混凝土也會遇到一些現實問題，例如其本身造價更高，會在很大程度上提高資金投入水平。所以，通常情況下，樁身會采用鋼筋混凝土而不是全部使用鋼纖維混凝土。

4 在寒冷環境下的應用

（1）我國北方地區相對寒冷，冬季很多地區氣溫會不足0℃，容易受凍害。炎熱、寒冷都會對工程施工質量產生影響，寒冷對混凝土的影響更大，也更難處理。一般混凝土混合料不適合在高寒地區寒冷環境下施工，冬季被迫停工，從而影響建設工期。而鋼纖維混凝土則對寒冷環境具有一定的適應能力，可以保證施工質量，有助于縮短工期。

（2）北方冬季施工，如果使用鋼纖維混凝土材料，施工時，出于預防混凝土因天氣寒冷快速硬化考慮，必須提前做好各項準備工作，在施工時力求快速施工，盡快完成；也可以酌情添加一些水分，不過實際施工中，隨意加水必然帶來質量問題，影響配合比科學性，攤鋪、澆筑更需要嚴格控制水或者其他摻和物的添加量，如果一定要添加，必須先科學計算添加量，推測影響。另外，運輸、攤鋪作業也必須根據相關規范開展，以免影響工程質量。攤鋪作業必須實時做好混凝土溫度監測工作，以免溫度過低影響質量[3]。

5 結語

作為一種復合材料，鋼纖維混凝土具有更強的抗彎、抗拉、抗裂等性能，在應用中展示出獨特的性能優勢。現如今橋梁建設要求不斷提升，這一技術憑借性能優勢在橋梁工程中的應用也日益普遍，對于提高橋梁質量，保證行車安全有重要意義。