鋼纖維混凝土技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

劉廣超

（中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司，江蘇無錫 214000）

0 引言

建筑行業(yè)水平的日新月異促進(jìn)了公路工程施工的快速發(fā)展，相應(yīng)對(duì)公路施工質(zhì)量也有了更高的需求。作為公路施工建設(shè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵材料，混凝土是公路施工的主體，其施工技術(shù)將直接關(guān)系到公路項(xiàng)目的使用性能及整體質(zhì)量。常規(guī)的混凝土施工技術(shù)易造成公路質(zhì)量缺陷，如塌陷、裂縫等，因此研究人員迫切探尋一種常規(guī)混凝土的替代品，以提高公路建設(shè)項(xiàng)目的整體性能，突破常規(guī)混凝土技術(shù)的壁壘[2]。鋼纖維混凝土技術(shù)以提升混凝土結(jié)構(gòu)性能、提高公路建設(shè)工程使用時(shí)間、有效避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫等質(zhì)量缺陷為優(yōu)勢(shì)，一經(jīng)出現(xiàn)便受到公路施工企業(yè)的青睞。

1 鋼纖維混凝土概要分析

1.1 鋼纖維混凝土技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

鋼纖維混凝土技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理主要是通過均勻鋪設(shè)對(duì)應(yīng)比例的鋼纖維在常規(guī)混凝土表層，以實(shí)現(xiàn)提升混凝土使用性能的目的，隨著鋼纖維混凝土技術(shù)的提高，已被廣泛應(yīng)用于不同的建筑行業(yè)。鋼纖維混凝土技術(shù)有別于傳統(tǒng)混凝土技術(shù)，其應(yīng)用過程中，其表層鋪設(shè)的鋼纖維可根據(jù)需求產(chǎn)生形變，并形成一類新型的波紋形態(tài)的混凝土結(jié)構(gòu)，該混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是表層產(chǎn)生鋼纖維刻痕，側(cè)邊產(chǎn)生鉤狀，根據(jù)公路工程施工需要形成對(duì)應(yīng)的圓狀截面結(jié)構(gòu)或扁平狀截面結(jié)構(gòu)[3]。通過科學(xué)整合鋼纖維與混凝土材料的結(jié)構(gòu)，有效提升鋼纖維混凝土的物理特性，增加受力特性，達(dá)到提升公司施工質(zhì)量的目的。表1 為鋼纖維針對(duì)不同道路實(shí)際施工種類對(duì)應(yīng)的參數(shù)選擇類別。

表1 針對(duì)不同實(shí)際道路施工種類對(duì)應(yīng)的參數(shù)選擇類別

1.2 鋼纖維混凝土在公路施工應(yīng)用的特性分析

（1）提高公路使用耐久度。應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)可提高公路使用耐久度。鋼纖維混凝土材質(zhì)較輕，具備相比常規(guī)混凝土更強(qiáng)的抗壓性及抗拉伸能力，通過改變混凝土內(nèi)部力學(xué)結(jié)構(gòu)，有效提高土基使用耐久度，增加公路使用年限，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，有效改善常規(guī)混凝土常見的塌陷、裂縫等質(zhì)量問題[4]。

（2）加強(qiáng)公路結(jié)構(gòu)聚合力。作為新型的復(fù)合材質(zhì)的公路施工混凝土材料，按照制造工藝的差別，可將鋼纖維混凝土劃分為切斷、剪切、熔抽、切削等類別，并應(yīng)用在不同類型的公路實(shí)際施工。由于鋼纖維相比常規(guī)纖維具備更好的韌性，因此保證了鋼纖維混凝土具備更優(yōu)的聚合力。公路施工中，應(yīng)用常規(guī)混凝土施工完成后會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫，難以修復(fù)，應(yīng)用鋼纖維混凝土可科學(xué)強(qiáng)化公路結(jié)構(gòu)聚合力，避免施工裂縫的產(chǎn)生，提高公路建設(shè)質(zhì)量。

（3）減少公路建設(shè)支出。我國(guó)幅員遼闊，地形環(huán)境各異，因此對(duì)公路施工提出不小的挑戰(zhàn)。鋼纖維混凝土技術(shù)具備良好的應(yīng)用性及適應(yīng)性，因此在道路交通等建筑業(yè)得到較好普及，在面對(duì)施工環(huán)境惡劣、施工作業(yè)復(fù)雜的情況時(shí)，應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)可提升路基對(duì)惡劣環(huán)境及復(fù)雜施工條件的適應(yīng)性，減少繁瑣的處理工序及特殊環(huán)境機(jī)械的應(yīng)用，能夠達(dá)到事半功倍的效果，進(jìn)而有效減少公路建設(shè)支出，提高施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)收入[5]。

2 鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施重點(diǎn)

2.1 鋼纖維混凝土選材

針對(duì)不同的公路施工場(chǎng)景，應(yīng)科學(xué)選擇不同材料的鋼纖維混凝土，制定對(duì)應(yīng)的鋼纖維混凝土施工工藝。在進(jìn)行鋼纖維混凝土選材時(shí)，應(yīng)綜合考慮公路工程施工位置的氣候環(huán)境及地質(zhì)條件，根據(jù)勘察數(shù)據(jù)科學(xué)選擇適用的鋼纖維混凝土施工工藝。綜合以上條件，針對(duì)不同鋼纖維混凝土的原材料進(jìn)行分析比對(duì)，從中選取最具性價(jià)比的材料，建立標(biāo)準(zhǔn)健全的材料選擇體系。

2.2 鋼纖維混凝土的振搗及澆筑

針對(duì)鋼纖維混凝土的振搗及澆筑工藝有別于常規(guī)方式，由于鋼纖維混凝土材料中含有鋼纖維材質(zhì)，應(yīng)用常規(guī)的振搗及澆筑方法會(huì)破壞鋼纖維混凝土的固有的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。所以在具體施工時(shí)，操作人員應(yīng)采用特殊的方式進(jìn)行振搗澆筑，對(duì)鋼纖維混凝土的澆筑速率嚴(yán)格控制，為了確保混凝土澆筑成型后的平整，首次澆筑完成應(yīng)馬上實(shí)施振搗操作。同時(shí)，操作人員在澆筑過程中應(yīng)注意觀察檢驗(yàn)，保證鋼纖維混凝土不得出現(xiàn)鋼纖維材料外露的現(xiàn)象，配合壓紋機(jī)聯(lián)合施工，保證混凝土振搗及澆筑的施工質(zhì)量，提高公路建設(shè)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，延長(zhǎng)使用年限。

2.3 鋼纖維混凝土的攪拌及運(yùn)輸

根據(jù)鋼纖維混凝土攪拌標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行攪拌操作，在公路項(xiàng)目施工時(shí)，針對(duì)不同硬度的土質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)鋪設(shè)不同硬度的鋼纖維混凝土，因此應(yīng)按照不同公路工程的地質(zhì)情況，科學(xué)確定鋼纖維混凝土攪拌的比例，從而提高攪拌效果。鋼纖維混凝土攪拌完成，需將其立即裝入罐車運(yùn)輸。鋼纖維混凝土的運(yùn)輸應(yīng)保證控制規(guī)定的攪拌速率，同時(shí)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的混凝土溫度，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免因混凝土溫度超過門限值而引起鋼纖維混凝土的固凝情況，降低混凝土的施工效果。與此同時(shí)還應(yīng)控制鋼纖維混凝土的運(yùn)輸速度，避免因罐車行駛過快而導(dǎo)致鋼纖維混凝土出現(xiàn)材料的離析，降低混凝土施工效果。

2.4 鋼纖維混凝土的定型與保養(yǎng)

鋼纖維混凝土通常使用整體澆筑法進(jìn)行定型澆筑，以有效避免公路項(xiàng)目產(chǎn)生施工裂縫，澆筑后平整機(jī)械完成抹平操作，自然風(fēng)干定型。混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意避免產(chǎn)生較大溫差，可使用塑料布覆蓋或?yàn)⑺确绞剑瑧?yīng)保證成型后至少一周的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3 公路施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 公路路基鋪設(shè)

應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)能夠改變常規(guī)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升抗壓強(qiáng)度，避免公路路基出現(xiàn)塌陷的情況。在進(jìn)行鋼纖維混凝土路基鋪設(shè)施工前，應(yīng)根據(jù)公路施工環(huán)境及施工工藝科學(xué)選擇鋼纖維材料，因?yàn)橄髑袖摾w維或剪切鋼纖維具備更優(yōu)質(zhì)的加固性，因此主要選取這兩類鋼纖維作為路基的加固材料，提升抗塌陷及抗振功能。

3.2 公路表面施工建設(shè)

根據(jù)公路建設(shè)實(shí)際，合理選擇公路表面施工建設(shè)方法，如雙層施工法或單層施工法。雙層施工法是在路面鋪設(shè)過程中在底層和頂層采用鋼纖維混凝土技術(shù)進(jìn)行施工，在夾層仍舊使用常規(guī)的混凝土。雙層施工法的優(yōu)勢(shì)是對(duì)減少施工開裂及提升表面穩(wěn)定成效明顯。單層施工法是單純的在公路施工表層應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，表層以下仍然使用常規(guī)的混凝土。單層施工法相比雙層施工法投資費(fèi)用更低，施工工藝更簡(jiǎn)單，所以在公路施工中擁有更廣泛的應(yīng)用特性。在公路路面碾壓環(huán)節(jié)同樣可以混入鋼纖維材質(zhì)，以達(dá)到提高公路表面穩(wěn)定性、加固路面的效果。在公路表面鋪設(shè)施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，可提升路面強(qiáng)度及抗拉性，延長(zhǎng)路面使用年限，降低施工裂縫的發(fā)生概率。同樣應(yīng)選取合適的原材料，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的施工工藝完成施工。區(qū)別于常規(guī)路面鋪設(shè)施工，由于鋼纖維混凝土中混有鋼纖維材料，路面鋪設(shè)完工后應(yīng)及時(shí)對(duì)定型后的公路表面裸露鋼纖維進(jìn)行錘擊、壓平等操作處理，以提高公路表面的平整程度。

3.3 穩(wěn)固公路邊坡及隧道圍巖

公路施工中難免遇到施工環(huán)境差、施工條件復(fù)雜的情況，應(yīng)采取必要措施提高公路結(jié)構(gòu)的牢固、穩(wěn)定性。應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)在公路邊坡防護(hù)施工中，利用鋼纖維混凝土有效提升隧道圍巖穩(wěn)定性的特性，增加邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低內(nèi)外應(yīng)力對(duì)邊坡及隧道圍巖的受力影響。在穩(wěn)固公路邊坡及隧道圍巖施工前，應(yīng)科學(xué)計(jì)算相應(yīng)內(nèi)外應(yīng)力的變化參數(shù)，根據(jù)參數(shù)值確定具體的鋼纖維混凝土的拌和強(qiáng)度及鋪設(shè)厚度值，從而有效提高公路施工中公路邊坡及隧道圍巖的施工質(zhì)量，延長(zhǎng)復(fù)雜環(huán)境下公路施工工程的使用年限。

3.4 路面缺陷修復(fù)及公路防凍功效提升

公路施工建設(shè)完畢并投產(chǎn)使用后，受外界環(huán)境、氣候、外力等因素影響，公路表面難免會(huì)出現(xiàn)裂縫、塌陷等質(zhì)量缺陷。在對(duì)路面質(zhì)量缺陷修復(fù)過程中，合理應(yīng)用鋼纖維混凝土材料，可有效提高公路表面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度。應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)進(jìn)行路面缺陷修復(fù)，應(yīng)科學(xué)計(jì)算鋼纖維混凝土材料的體積率，保證公路路面修復(fù)后體積率應(yīng)高于1.8%。公路表面開裂的原因主要是由于原有路面對(duì)于擴(kuò)散水化熱的實(shí)現(xiàn)效果不好，從而降低了公路的熱傳導(dǎo)率，溫度冷熱變化導(dǎo)致路面開裂。應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)可有效提升公路表面的熱傳導(dǎo)率，提高公路表面抗凍功效，提升公路質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，充分發(fā)揮鋼纖維混凝土的應(yīng)用性能突出、材料成本低廉、應(yīng)用范圍廣等特性，在公路施工建設(shè)中合理應(yīng)用鋼纖維混凝土技術(shù)，對(duì)于提高公路使用耐久度、加強(qiáng)公路結(jié)構(gòu)聚合力、節(jié)省公路建設(shè)支出等優(yōu)勢(shì)明顯。圍繞鋼纖維混凝土技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用展開探討，在深入分析其技術(shù)原理、應(yīng)用特性、實(shí)施重點(diǎn)工序的基礎(chǔ)上，研究具體實(shí)際應(yīng)用，旨在為公路施工質(zhì)量的進(jìn)一步提升提供借鑒。