鋼纖維混凝土橋面鋪裝病害及施工要點探析

任紅全

(四川成渝高速公路股份有限公司，四川成都 610041)

鋼纖維混凝土[1](Steel Fiber Reinforced Concrete.簡稱SFRC)又稱無筋混凝土，是一種由水泥、粗細集料和隨機分布的短鋼纖維組合而成的復合材料，這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。

1 鋼纖維混凝土優點

隨著我國經濟的快速發展，鋼纖維混凝土因其具有良好的抗裂性、抗彎曲性、耐沖擊性、耐疲勞性的特點[2]受到業界的廣泛親睞，在橋面鋪裝中使用鋼纖維混凝土較一般混凝土具有以下優勢[3]：

(1)鋪裝厚度小。試驗表明，鋼纖維的存在對混凝土的抗壓強度影響不大[4]，但大大提高抗拉、抗剪強度[5]，在相同荷載條件下可減少鋪裝厚度[6]，這樣既減少了工程量又降低了橋梁恒載。

(2)加強了橋面鋪裝與伸縮縫的連接強度[6]。橋面伸縮縫是整個橋面易損部位，此處為剛性與柔性的過渡段，車輛行駛沖擊產生的巨大能量傳送到伸縮縫處，對伸縮裝置極具破壞性，鋼纖維混凝土因其較強的耐沖擊性，保證其與伸縮縫連接鋼筋牢固粘結，使伸縮縫發生的變形、位移、或翹曲都較小，大大提高了伸縮縫的使用壽命。

(3)延長了橋面的使用壽命。在重交通荷載作用下，鋼纖維有效的阻止了混凝土裂縫的擴展，緩減了腐蝕介質的滲透[7]，其橋面裂縫寬度小，不連續開裂后延性仍很好，混凝土剝落、坑槽現象很少。這都有利于橋面和橋梁的使用壽命，改善了車輛的行駛條件。

(4)成本低。鋼纖維混凝土較傳統的鋼筋網片混凝土更加節約投資，不僅節約鋼筋網片節約造價，而且鋼纖維比鋼筋網片重量更小，減少了橋梁恒載。

雖然鋼纖維混凝土橋面鋪裝較普通混凝土橋面鋪裝有較多優勢，但仍處于發展階段，主要研究集中于鋼纖維的施工工藝及受力性能[8-9]。目前國內尚無具體完善的施工工藝標準規范，施工中主要依靠現場試驗驗證施工質量，施工過程中某一個環節出現問題則極易出現后期混凝土的開裂甚至返工。

結合四川省內某高速公路項目鋼纖維混凝土橋面鋪裝現場實際情況，對鋼纖維混凝土施工過程中存在的常見問題進行總結探討，并進一步提出相應的解決辦法，以期對類似的工程提供一定的參考。

2 常見病害及施工技術要點控制

2.1 混凝土中鋼纖維結團

鋼纖維的品種及性能是影響鋼纖維混凝土質量的主要因素，鋼纖維主要有以下幾種：①切斷鋼纖維。②剪切鋼纖維。③熔抽鋼纖維。經過試驗對比采用30×0.8切斷型鋼纖維，其抗拉強度達到765 MPa(技術指標600 MPa)。

混凝土攪拌過程中，常會出現鋼纖維結團攪拌不勻，導致混凝土在澆筑后局部混凝土因鋼纖維過多或過少出現開裂及強度不足現象；出現此種現象主要是因為鋼纖維一般采用袋裝，體積密實，直接倒入拌和機不易分散，因此要特別注意投料順序，人工操控時用鋼叉將結團的鋼纖維分散，在材料輸送帶上隨著砂石材料的輸送緩緩均勻倒入，使其與砂石材料充分混合，過快容易結團，過慢則會因倒入不及時而混合不均勻。

2.2 混凝土離析或坍落度變化過大

混凝土離析是指混凝土拌合物組成材料之間的粘聚力不足以抵抗粗集料下沉，混凝土拌合物成分相互分離，造成內部組成和結構不均勻的現象。混凝土離析會導致混凝土易開裂，強度嚴重下降。混凝土離析除與攪拌方法、攪拌時間長短有關外，一般的來講，與混凝土拌合物的膠凝材料的優劣、用水量過大、碎石級配較差、減水劑摻量過大等關系密切。據現場調查，因攪拌機手疏忽致混凝土攪拌時間不足以及外加劑摻量過大等原因出現混凝土離析現象，因此必須嚴格按照試驗操作要求控制混凝土的攪拌時間及外加劑摻量。

混凝土的坍落度是指混凝土的和易性，具體來說就是保證施工的正常進行，其中包括混凝土的保水性，流動性和粘聚性。坍落度變化不僅與原材料質量、攪拌時間、運輸距離、澆筑速度、外加劑質量有關，還與外界氣溫有密切關系。實踐表明冬天氣溫較低，外加劑反應速度慢，運至現場澆筑過程中可能出現塌落度增大現象，甚至可能造成混凝土離析，解決方法是適當延長混凝土攪拌時間使其充分反應，若不行再更換合格的外加劑；夏天氣溫較高，外加劑反應速度快，且水分散失較快，混凝土運至前場時坍落度損失較大，因此在澆筑過程中盡量快速澆筑完畢，若損失太大可在試驗人員的許可下加入少量減水劑攪拌，嚴禁擅自加入生水。

2.3 鋪裝層與橋面板粘結性較差

橋面鋪裝作用是保護橋面板防止車輪或履帶直接磨耗面，保護主梁免受雨水侵蝕，并借以分散車輪的集中荷載。橋面鋪裝層與橋面的粘結性好壞直接決定著后期橋梁的通行質量，特別是無筋混凝土橋面鋪裝，若粘結性較差(圖1)，橋面鋪裝層與橋面接觸面較光滑，則橋面板在上部荷載施加的摩擦力作用下極易受到損壞，后期維護難度極大，也會對行車安全造成隱患，因此橋面鋪裝層必須與橋面板粘結良好。

圖1 橋面鋪裝層與橋面板接觸較光滑

通過現場調查發現，橋面鋪裝層與橋面板的粘結性好壞取決于混凝土澆筑前橋面板的清洗干凈程度及濕潤程度。因為常有施工車輛通行，橋面板上常常會附有較厚的泥土及其它雜質，一般壓力水無法徹底清洗，必須使用水車(有充足水源時可無)搭配高壓水槍沖洗，在沖洗的同時專人清理低洼處積水，確保橋面板清洗干凈的同時表面無積水，且為了保證混凝土與橋面板的充分粘結，必須使橋面板在混凝土澆筑前1 h保持濕潤狀態，不能出現連續干燥的表面，可由專人負責澆水濕潤。

2.4 混凝土澆筑施工工序混亂

混凝土澆筑施工工序順暢與否直接體現施工管理水平高低，并且直接影響混凝土的澆筑速度與質量。澆筑施工工序混亂主要體現在現場管理人員無經驗、施工設備準備不足、施工人員分工不明、施工工序銜接混亂等，因此施工前的技術交底顯得尤其重要，明確施工準備、施工步序、人員分工以及施工重難點，可以袖章的形式標記人員分工避免混亂。實踐證明，經過交底且分工明確的班組較混亂的班組施工速度提高一倍以上，且澆筑質量明顯較好。

2.5 梁板連接處處理不當

橋面鋪裝中，梁板之間的連接處是橋面鋪裝層的薄弱環節，處理不當易造成混凝土開裂，必須在連接處鋪設鋼筋骨架以增強混凝土在抗拉裂能力。梁板連接處處理不當主要包括兩個方面：一是鋼筋骨架鋪設；二是梁板連接處積水。

(1)因為鋼筋骨架通常是預先綁扎好鋪設于連接處，混凝土罐車通過時骨架極易受到破壞(圖2)，處理方法為將鋼筋骨架沿橋梁橫向分段綁扎鋪設，罐車通行段橋面暫不鋪設，待混凝土澆筑至連接處時，迅速將骨架補充綁扎成一個整體，以避免鋼筋骨架遭受破壞。

圖2 鋼筋骨架被破壞

(2)梁板連接處采用砂漿封閉避免混凝土掉入橋下，但同時也造成了橋面清洗時水流無法排除，處理方法為將封閉砂漿在較低處開孔，或者在澆筑時直接用較硬的薄木板鋪設于連接處(圖3)。

圖3 連接處封閉

2.6 鋪裝層整平收面效果差

鋪裝層收面效果差主要體現在混凝土表面氣泡、浮漿較多，大面不平整或局部出現光滑面現象。鋪裝層上直接鋪筑路面層，因此鋪裝層表面抗滑處理不好會直接導致路面層滑移，造成路面破壞直接影響車輛通行并存在重大的安全隱患。混凝土表面氣泡、浮漿多主要原因是外加劑性能不能滿足混凝土配合比要求，需要根據原材料重新調試外加劑性能；大面不平整或局部出現光滑面主要是因為整平機輥軸清洗不干凈或輥軸干燥，整平時混凝土粘結在輥軸上，造成表面凹凸不平，因此在整平機啟動前務必要清洗輥軸且保持輥軸濕潤，同時還應隨時清理整平機軌道上的雜質，避免整平機運行不順暢，影響收面效果。

2.7 混凝土內部氣泡較多

混凝土內部較多氣泡的內在原因多與原材料級配不合理、水灰比較高以及外加劑摻量等原因有關，可通過配合比試驗解決；外在原因與混凝土澆筑振搗密切相關，對振搗器的類型及振搗方法要求較高。對于橋面鋪裝，因其厚度較薄(10 cm)，通常采用平板振搗器，通過現場調查取樣，采用平板振搗器可能因工人操作不當或者速度過快，內部存在大量的氣孔(圖4)，因此本項目采用插入式振搗器，振搗原則為間隔50～60 cm，人工輔助沉入混凝土，對混凝土不足或多余處及時處理，特別注意不能過振，否則容易導致鋼纖維下沉，振實的標志是：在振搗過程中，當混凝土無顯著下沉，不出現氣泡、表面泛漿并不產生離析。

圖4 混凝土氣泡較多

距混凝土模板邊沿約20 cm處專門插入式振搗，以密實四周混凝土，嚴禁與模板接觸振搗。

2.8 施工縫處理不到位

2.8.1 主要問題

施工縫處理不到位包括三種情況：

(1)新老混凝土交界處施工縫，此處常因為振搗不到位而出現松散現象，且是施工新混凝土時清洗鑿毛不規范，此處易出現明顯橫向裂紋現象(圖5)。

圖5 新老混凝土交界處橫向裂紋

(2)整平機軌道下方滿鋪砂漿以防止漏漿(圖6)，但在實際施工過程中，后期砂漿鑿除費時、費力，而且清除效果較差，此處易出現縱向裂紋現象。

圖6 軌道下滿鋪砂漿

(3)鋪裝層假縫切割不及時或者切割深度不夠引起橫向收縮裂紋(圖7)。

圖7 假縫處橫向裂紋

2.8.2 整治措施

根據現場總結探究，針對施工縫處理不到位情況(1)，首先必須注意在端頭模板處振搗密實，在施工新混凝土前必須按照規范要求鑿毛并清洗干凈，保持濕潤；針對情況(2)，取消軌道下砂漿，采用木擋塊，減少后期的人工鑿除清洗，可節約大量時間和人力；針對情況(3)，橫向在每個墩頂部設一道橫向假縫，其它以15～20 m間距設橫向假縫，并與防撞欄的假縫對齊，假縫切割時視天氣溫度而定，一般天氣較熱時，澆筑后24～48 h切割，天氣較冷時，澆筑后72 h切割，切割深度1/4～1/3層厚，縫寬3～5 mm。

2.9 養護

實踐證明，養護不及時或不到位是后期裂紋發展的主要原因，鋼纖維混凝土因其早期強度較高，因此澆筑后必須立即覆蓋加厚型塑料薄膜養護，并且盡量使薄膜緊貼混凝土表面，防止水分過快蒸發，并且要注意選擇合適的澆筑時間，建議夏季氣溫較高時宜早6∶00-8∶00點，晚5∶00-8∶00點之間澆筑，冬季氣溫較低時宜中午氣溫較高時澆筑。

3 結束語

我國鋼纖維橋面鋪裝施工工藝正處于發展階段，并日趨成熟，在施工中也將得到進一步推廣。本文針對鋼纖維混凝土在橋面鋪裝中的優點進行了總結，并結合工程實際項目對施工管理及施工工藝過程中出現的常見問題進行了分類探討，提出相應的解決方法，并在實踐中取得了較好的效果。