道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術的應用

燕翔 濟南城投建設發展有限公司

1 鋼纖維混凝土概念

鋼纖維混凝土作為一種新的土木工程施工材料，傳統混凝土的基本性能以及較好的抗折性能、抗沖擊性能、抗壓性能它都同時具備，這些性能使其在道路橋梁施工中發揮很大作用。而在道路路面、橋梁路面以及道橋局部加固等幾個環節中都應用了鋼纖維混凝土技術，對提高道路橋梁工程質量有明顯效果。

鋼纖維混凝土是一種新型的混凝土結構，它是由鋼纖維混凝土與鋼筋混合而成。由于外部載荷的作用，使得混凝土構件在承受外部載荷的作用下發生了較大的變形，從而給以后的公路橋梁的正常運行和維修帶來不利的后果。混凝土中加入鋼質纖維能明顯提高混凝土的強度和延展性，從而提高混凝土的總體性能。加入不同的鋼種可以使混凝土的強度和硬度有很大的差別。一般情況下，切割型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽鋼纖維等都可以添加到混凝土中，由于鋼纖維的特性有差異，例如，切割型鋼纖維的原材料是一種較細的冷拔鋼，切割后將其與水泥結合，大大提高了混凝土的拉伸性能。

2 鋼纖維混凝土技術的含義及重要性

概括來說，鋼纖維混凝土技術指的就是在結合混凝土和鋼纖維的基礎上所形成的抗拉能力極強的混凝土技術。通過對鋼纖維的使用能較大程度的提升混凝土的強度，相當于普通混凝土技術的好幾倍，還能提高抗拉能力。與普通的混凝土技術比較來看，鋼纖維混凝土技術的強度更高一些，所以才有更佳的沖擊性能。總之，普通混凝土的施工效果比鋼纖維混凝土要差很多，所以建造工程才對鋼纖維混凝土更加青睞。

3 鋼纖維混凝土要求及配比

3.1 鋼纖維混凝土路面施工的要求

在公路橋隧工程中，此類材料的凝結速度很高，所以在澆筑和鋪裝時必須加強質量管理和質量控制。一般情況下，可以使用噴淋方法進行潤濕，使路面質量得到較好的提高。在鋪裝施工中，要選擇合適的防滑形式，才能最大限度地利用它，而不能直接利用風力或直接進行治理。此外，鋼筋混凝土的尺寸必須嚴格控制在6m~10m，并且對于最大的鋼板的最大直徑也有一定的限定，通常為8m×12m，在使用的過程中要根據鋼的尺寸來進行計算，如果用的鋼鐵數量過多，就要注意選擇最大的，數量越小越好。

3.2 原料鋼纖維混凝土的比例

3.2.1 關于選用混凝土的規定

普通硅酸鹽混凝土作為建筑工程常用的建材，在過去的公路、橋梁工程中廣泛采用。近幾年，鋼纖維板在公路、橋梁等工程中逐步推廣，從而大大改善了結構的整體強度。在國內公路橋梁建設中，采用FRC可以顯著降低路面的鋪層厚度，而且其強度比一般的混凝土要好很多，尤其是在抗壓強度、抗凍性和抗磨能力等指標上都表現出了優異的效果，這對于提高公路橋梁的使用年限和行車的要求都是十分必要的。

3.2.2 對外加劑和水用量的選用

在生產鋼纖維混凝土時，必須嚴格控制水的用量，通常按照130kg/m3~180kg/m3的范圍控制水量，按照0.4~0.55的范圍控制水灰比。在此基礎上，在鋼纖維混凝土結構中添加一定數量的摻合物，以改善其力學特性。

3.2.3 鋼纖維混凝土的施工工藝要求

與其他一般的混凝土材料相同，在制造鋼纖維混凝土時，必須先確定配合比例的摻量。首先，根據設計參數、強度、施工質量等多方面的要求，最終得出抗拆強度、試配抗壓強度等參數；在計算混凝土的強度時，要考慮材料的彎曲強度，通常在1%~1.5%之間，然后通過對混凝土強度、水灰比的綜合分析，最后得出結論。

4 鋼纖維混凝土的特性

與常規的混凝土結構不同，鋼纖維板作為一種新的復合材料，它具有較好的抗沖擊能力和抗裂能力，可以降低傳統公路橋梁的混凝土結構開裂概率。因此，鋼纖維混凝土技術在公路、橋梁工程中，具有較好的性能和使用前景。特別是其強度高，抗裂性好，抗沖擊能力好。

4.1 良好的抗拉強度

許多公路橋梁的開裂問題主要是因為強度不夠，延展性還需要提高。隨著公路橋梁施工的日益頻繁，其結構的功能日益豐富，常規的混凝土材料已很難適應這種需要。與普通的鋼筋混凝土相比，其強度要高得多。鋼纖維混凝土是將水泥和短鋼筋結合起來的一種新型復合材料，與常規混凝土比較，在相同質量的情況下，鋼纖維混凝土具有更好的抗拉強度。根據現場使用的結果，發現采用鋼纖維混凝土作為建筑材料，可以極大地減少結構開裂的發生。因此，這種技術在大幅提高公路橋梁承載力的同時，也大大提高了橋本身的承載能力。

4.2 良好的抗裂縫性能

將少量的短鋼纖維板摻入到普通混凝土中制成的鋼纖維混凝土，其重量較輕，但對解決公路橋梁裂縫問題和變形問題具有重要意義。目前，公路橋梁承載的載物越來越多，承載能力也越來越強。同時，由于汽車的不斷增長，使得公路橋梁的畸變問題日益嚴重。鋼纖維混凝土具有較好的抗裂能力，對改善路面結構的變形、裂縫等問題具有較好的效果，對改善公路橋梁的總體穩定、延長公路大橋的使用年限、提高工程的整體質量和安全性具有重要意義。

4.3 良好的外部沖擊性

與常規的水泥基相比，鋼纖維混凝土具有更好的抗沖擊性和抗壓性。根據有關研究結果表明，采用2%的比例對短鋼絲網進行調控，可以使鋼絲網的抗撞性提高50%，極大地提高了公路橋梁的抗震性能。在發生諸如地震和其他自然條件下，公路大橋具有較好的抗震性能，若無鋼索支撐，很容易出現裂縫、破損甚至坍塌。因此，在提高公路橋梁的總體抗沖擊性和抗壓性上，對提高公路橋梁的綜合力學性能具有重要意義。

5 鋼纖維混凝土技術在道路橋梁建設中的運用

5.1 在公路鋪裝工程中的運用

目前，FRC技術在公路工程中得到廣泛的運用，通過特殊的施工技術，加速復合鋼纖維混凝土路面的成型。復合鋼纖維混凝土可分為兩層和三層，即在基層的基礎結構上增加一層鋼纖維混凝土，然后在原來的混凝土中添加一層鋼筋混凝土，然后在原來的混凝土中添加混凝土，第三層則要在基層和基層之間鋪設鋼纖維混凝土，這樣才能達到“鋼纖維混凝土”的效果。

5.2 用于局部加固

鋼纖維混凝土技術也在局部加固中得到了廣泛的運用，但在公路、橋梁等領域，經常會發生一些破壞，所以，如果要及時修復，必須要保證工程的質量，采用鋼纖維混凝土技術進行填充，然后利用鋼纖維混凝土的高韌性，保證斷裂部位的強度與其他部位保持一致，從而改善工程建設的質量。

另外，還可以阻止內部的襯里。在完成預制的預制薄墻水泥箱梁后，有關單位應對其進行加固，防止出現多種事故，減少工程的危險性。

5.3 在橋蓋上的運用

在橋體覆蓋工程中，還可以采用鋼纖維混凝土技術，由于鋼纖維混凝土中含有少量的鋼纖維混凝土，其整體力學特性會大幅度提高，可以有效地降低溫度應力，防止橋面板開裂。因此，對于如何充分利用鋼纖維混凝土，可以更好地維護橋體的罩面，應按具體的條件選擇：分離式、結合式和直接式的處理方式。覆蓋面層與橋面的水泥結合，最終再構成一種新的水泥層，既可以改善橋面的服務功能，又可以在一定程度上延長道路的壽命。

5.4 增強構件承載能力

在公路、橋梁等工程中，為了增強結構的承載能力，某些構件對結構的強度有很大的影響。因此，在加強過程中，既可以充分地利用鋼纖維混凝土，又可以在構件上填充鋼纖維混凝土，增強構件的強度，增強構件的承載能力，提高公路橋梁的使用年限，節省建設費用。

5.5 在工程預埋件中的運用

在大部分情況下，為了提高樁頭和樁尖的局部剛度，采用了鋼纖維混凝土，大大提高了樁的滲透能力，同時也提高了敲擊的頻率，降低了敲擊次數，節約了人力和資源，還可以節省資金。采用鋼纖維混凝土的優點，是能夠大幅度改善樁的抗擊性和韌度，從而防止樁頂板斷裂，還大大增加了樁的入土性能，以及沖擊的質量和速度。

5.6 架設

將FRC技術用于橋面鋪裝層，不僅可以確保整體結構性能，降低裂縫發生的概率，而且可以充分提高橋面的使用年限和作用。目前已有不少建筑公司將此項技術用于公路橋梁的橋面鋪設，根據現場的需要，做好有關工程項目的分析，強化對原料的檢驗和分析，杜絕不合格的產品。為確保路面橋面鋪設的質量，工人應嚴格遵守有關規定，以防止在使用過程中出現鋼纖維板裸露，從而提高橋面平整性。

5.7 號樁基和樁基的加固

利用FRC技術在橋墩、樁基等結構的補強中，能夠得到最大程度的利用，既可降低墩身的自重，又改善了整個結構的力學特性，防止結構的脫落。施工技術人員應按實際狀況進行合理的分類，并對其適當的選型，一般采用剪裁或切割的方法進行橋墩的強化。

這兩種結構在提高橋梁加固性能和優化抗震效果等方面均顯示出其優越性。對樁體中鋼纖維暴露問題，應引起有關部門的高度關注，一旦出現問題應及時進行錘擊，以最大限度地改善樁身和樁基的平整和穩定，達到加固樁身的目的。

5.8 條圍巖與斜坡的保護

由于長期處于天然狀態，公路、橋梁工程的結構穩定性往往會受周邊環境的影響，若周邊環境較差，則應在施工過程中對建筑物及周邊環境進行有效的保護，以提高路基施工的品質，提高路基和護坡的防御力，防止山體崩塌等問題。采用鋼纖維混凝土技術在隧洞圍巖中，能較好地解決內外應力的作用，從而提高隧洞的整體施工水平。在實際工程中，必須引起注意隧道內、外部的應力的改變，精確地確定混凝土的澆注厚度，以及根據規范合理的采用鋼纖維混凝土，增強橋梁的穩定性。

5.9 路面施工

單層施工、兩層施工是路面施工常用的兩種施工方式。兩層施工方式主要是在鋪裝道路橋梁路面過程中，中間層采用傳統混凝土材料，在道路頂層和底層鋪裝鋼纖維混凝土，在保證工程建設質量的同時，將施工成本最大限度地降低，穩步提升路面穩定性，將路面開裂發生的概率大大降低。可見，兩層法比單層法需要投入更多的資金和鋼纖維材料，這兩種方法都已經廣泛應用于很多道路橋梁工程當中。有的工程項目為了提升道路橋梁主體結構穩定性，還會在路面碾壓施工中增加一些鋼纖維。

5.10 防凍和路面修復

很多道路橋梁經過長期使用，會出現開裂、凹陷等不同類型的病害，在路面修復中應用鋼纖維混凝土材料，可以快速修復凹陷、開裂等問題，有助于路面穩定性的提升。施工人員在實際修復路面過程中，要以病害實際情況做好材料的確定，然后開展修復作業。通過使用鋼纖維混凝土，還可以很大程度上提升路面抗凍性能和熱傳導率，達到一定的防凍效果。

6 鋼纖維混凝土技術應用注意事項

6.1 遵循連貫性原則

為了保證鋼纖維混凝土澆筑效果要盡量連續施工，預防出現鋼纖維和混凝土分裂的情況。為此，工作人員要堅持連續施工原則，保證鋼纖維和混凝土材料的充分結合。在振搗中，還要增加鋼纖維混凝土密實度，通常可以使用平板振搗器振搗。在完成鋪裝后，為了保證主體結構美觀性還可以覆蓋膜。

6.2 原材料控制

6.2.1 合理選擇水泥材料

普通硅酸鹽水泥是道路橋梁建設中最為常用的水泥材料。當前公路橋梁中已經廣泛應用鋼纖維混凝土材料，因其有著更好的性能，可以實現主體結構抗壓強度和耐磨性提升的效果。在選擇水泥時，要注意控制水泥水化熱，盡量選擇低水化熱水泥。同時，要盡量選用同一生產廠家的水泥材料，盡量避免更換，影響材料性能。

6.2.2 合理選擇水和外摻劑

技術人員在制作鋼纖維混凝土過程中要嚴格控制水量。此外，在其他施工環節中，工作人員還可以適當使用早強劑、減水劑等外加劑，確保鋼纖維混凝土材料質量能夠滿足標準要求，提升鋼纖維材料的綜合性能。

6.2.3 合理配置鋼纖維混凝土材料

在制作鋼纖維混凝土材料過程中，技術人員要以實際情況為基礎，做好各項配比參數的確定，可以通過試驗確定最佳配比。通常需要計算適配抗壓強度數據，按照0.4~0.55的范圍控制水灰比。在計算實際鋼纖維體積率時，要按照規定執行材料抗折強度等數據參數，通常按照1.0%~1.5%的范圍控制抗折強度。在經過驗證試驗達標后，可以正式投入生產。

7 結束語

綜上所述，當前很多道路橋梁施工中，都開始采用鋼纖維混凝土施工技術，該技術的應用有助于道路橋梁工程整體質量水平的提升，保證道路橋梁建設水平，這對于我國交通事業的進一步發展有積極意義。

在具體施工中需要深入研究分析鋼纖維混凝土結構的性能，分析施工技術要點，明確鋼纖維混凝土的特點和優勢，在具體實踐中合理應用。為了進一步優化鋼纖維混凝土施工技術，提高該技術應用價值，本文論述了鋼纖維混凝土的概念和特點，并分析了其應用注意事項。