路橋施工中鋼纖維混凝土技術應用

張義堂

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，各種類型的路橋工程越來越多，規模越來越大，為了保證工程施工的便捷性和安全性，必須根據不同的地區條件選擇最優的施工方案。

鋼纖維混凝土技術是一種廣泛應用于路橋施工的技術。在高速公路橋梁施工中，由于采用常規混凝土常常會產生裂縫和其他質量通病，嚴重時會引起橋梁倒塌，因此，在高速公路橋梁工程中采用高性能混凝土施工技術已成為主要的發展趨勢。鋼纖維混凝土性能優良，施工方便，能夠滿足工程設計和施工要求。

在實際工程中，鋼纖維混凝土可有效地防止橋面、路面出現早期裂縫、邊角破損等質量問題。采用鋼纖維混凝土材料及有關技術，既能顯著提高橋梁的整體品質，又能降低工程成本[1]?；诖?，文章重點探討鋼纖維混凝土施工技術在路橋施工中的具體應用，旨在確保路橋行車品質與安全，促進我國路橋項目建設事業健康發展。

1 鋼纖維混凝土概述

鋼纖維混凝土（SFRC）是一種由鋼纖維和普通混凝土組成的新型復合材料。在鋼纖維混凝土制作過程中，需要將鋼纖維按一定的比例、形狀摻入混合料，并進行充分的攪拌，從而形成鋼纖維混凝土。根據施工工藝，鋼纖維混凝土可分為澆筑鋼纖維混凝土、噴射鋼纖維混凝土和注漿鋼纖維混凝土。分析鋼纖維在混凝土中不同方向的分布特征可為提高混凝土的整體強度和抗拉伸性能提供有益借鑒。鋼纖維混凝土（見圖1）可以有效預防一般混凝土裂縫，避免后期混凝土疲勞、抗沖擊性缺失、抗彎曲性能缺失等缺陷[2]。

圖1 鋼纖維混凝土

2 鋼纖維混凝土的優勢

2.1 抗沖擊、抗彎曲、抗拉伸

總體而言，鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，抗沖擊性能更好，并具有很好的適應性。例如，含有1%～2%鋼纖維的混凝土其抗沖擊性是普通混凝土的100 倍。受到較大沖擊時，鋼纖維混凝土可以充分發揮其韌性，有效地抵抗沖擊力。鋼纖維能增強混凝土結構的性能，可以提高材料的抗彎曲、抗拉伸以及抗沖擊能力。鋼纖維混凝土的抗拉伸強度是普通混凝土的2.25～2.5 倍，抗彎曲極限是普通混凝土的2 倍，韌性指數是普通混凝土的50 倍，優質鋼纖維混凝土的強度甚至是普通混凝土的100 倍。施工中只需加入0.8%～2.1%的鋼纖維（具體取決于混凝土的質量），即可大幅度提高混凝土的質量，具有極高的性價比[3]。

2.2 強度高、質量輕

由于鋼纖維混凝土具有強度高、重量輕的優點，在道路和橋梁路面施工中，用該材料鋪設的厚度只需達到普通混凝土厚度的1/2。施工人員在開展路面攤鋪時，只需設置橫向接縫，不需設置縱向接縫，橫縫間距一般為20～50m 之間。在路橋施工中應用鋼纖維混凝土，路面的抗沖擊性能得到很大提升，路面的拉伸性能也能得以改善，可為道路橋梁施工質量提供保障。

2.3 減少路橋損壞，延長路橋使用壽命

使用鋼纖維混凝土技術，可減少路橋損壞，延長路橋使用壽命，具體體現在以下方面[4]。

第一，鋼纖維混凝土可伸縮性增大，抗拉伸強度提高，在實際應用中，鋼纖維混凝土的收縮率可減少15%～35%。

第二，鋼纖維混凝土有較高的抗剪性能。相關研究表明，在混凝土中添加鋼纖維，混凝土的抗剪強度可提高50%～100%。這是由于鋼纖維在混凝土中的分布能夠形成均勻的網絡結構，阻止裂縫擴展。這種網絡結構還可以吸收和分散剪力，進而提高混凝土結構的抗剪性能。

第三，鋼纖維混凝土具有良好的耐磨性和抗凍性。隨著溫度的變化，鋼纖維會產生很強的收縮能力，改善混凝土的適應性，降低路面斷裂或膨脹的概率，應用效果顯著。

2.4 良好的抗疲勞性能

鋼纖維混凝土與普通混凝土最大的不同之處是：當路面出現裂縫時，普通混凝土的承載能力會降低，而鋼纖維混凝土仍可繼續保持充足的承載能力，也不會因地基偏移或位移等因素而改變使用性能。這些特性使得鋼纖維混凝土技術被廣泛應用于公路、橋梁等領域[5]。

3 鋼纖維混凝土技術在公路橋梁隧道中的應用

3.1 路面施工中的應用

鋼纖維混凝土的優勢在于其抗壓能力、抗裂能力和剛性都很高，在路面施工中加入鋼纖維混凝土可以極大地提高路面的使用性能，保證行車安全[6]。鋼纖維混凝土在路面施工中的應用如圖2 所示。

圖2 鋼纖維混凝土在路面施工中的應用

3.2 橋梁施工方面的應用

在橋梁施工中，應用鋼纖維混凝土可降低裂縫發生率。水泥基材受外力作用影響會出現裂縫，而鋼纖維可有效增強混凝土的韌性，降低外力作用對橋梁結構的影響，避免結構發生較大的變形和損傷。而且，由于其具有強度高、重量輕的優點，橋面的自重也會大幅降低[7]。

在橋梁建造過程中，可根據不同結構的特點在混凝土中摻入鋼纖維，具體摻入指標要根據不同的受力點和重量進行精確計算，以確保鋼纖維混凝土發揮出最大的作用。

在橋梁建成通車后，必須按照結構的特性制訂限行通告，以保證交通秩序的標準化和安全化。在使用過程中還需要對橋梁進行一系列的強度試驗，對混凝土構件的性能進行驗證，確保鋼纖維混凝土結構的抗壓能力符合設計要求，鋼纖維混凝土抗壓能力檢測如圖3 所示。

3.3 基樁加強中的應用

在基樁施工中，采用鋼纖維混凝土進行加固既能提高橋梁的抗穿透能力，又能提高其抗擊打強度，也會大幅降低勞動力和資源消耗。

除采用鋼纖維混凝土外，還可輔助采用預應力鋼筋混凝土、無預應力鋼筋混凝土等材料，能夠進一步提升基樁的強度[8]。

3.4 結構加固中的應用

采用鋼纖維混凝土技術對公路橋梁結構進行加固，可使一些在重負荷下產生的損傷得以修復，如表面剝落、橋板裂縫等[9]。

通過加固，可以使公路橋梁獲得很好的抗震性能。鋼纖維在混凝土中的摻入量一般為1%，為了避免混凝土出現早期裂縫，可以加入適量TS 型硫鋁酸鹽水泥速凝劑。

3.5 隧道襯砌中的應用

在隧道襯砌中采用鋼纖維混凝土技術，不僅可以提高結構的整體強度，而且可以減少滲漏。

4 鋼纖維混凝土橋面施工

鋼纖維混凝土橋面施工工序如下[10]。

第一，在澆筑工作開始前，對模板進行灑水保濕，此項工作要提前3～5h 進行。

第二，在澆筑期間，根據具體情況選擇手動或機械振搗，以保證振搗均勻，且必須嚴格控制振動時間，不得有振搗遺漏或重復振動，完成后應由監理檢查振搗質量，不合格處應重新處理。

第三，提漿作業不可缺少的設備是三軸提漿機，其綜合技術指標優越，有利于提高工程質量，提高工作效率，但三軸提漿機的標準化操作要求非常高，必須由專業的施工人員來完成，否則會導致工程質量不合格。

第四，橋面鋪裝是工程中最為關鍵的一步，由于混凝土中摻有鋼纖維，會給鋪筑工作帶來很大的難度，而真空吸水技術能夠很好地解決這一問題，使施工質量得到提高。在鋪裝過程中，找平操作應力求完美，在鋪裝工作完成后，應盡快對路面進行檢查，并及時處理不平整的位置，以免影響施工質量[11]。鋼纖維混凝土橋面鋪裝如圖4 所示。

圖4 鋼纖維混凝土橋面鋪裝

第五，橋面鋪裝完成后，需要進行刻槽處理，這是路橋工程防滑工作的關鍵，一般采用窄縫作業方式，以保證道路橋梁的使用壽命。進行刻槽施工時，需要根據工程的實際情況選用最合適的刻槽方法，以保證工程質量[12]。

5 結語

隨著社會經濟的發展，不同地區之間的經濟、文化交流日益緊密，為適應經濟發展和人民群眾出行的需要，路橋的建設也日益增多。在目前的高速公路橋梁建設中，施工技術在不斷地創新和提高，對建筑材料的要求也越來越高。由于鋼纖維混凝土材料自身的優點和特性，使其在高速公路橋梁工程中的應用越來越廣泛。在路橋建設中，應充分發揮鋼纖維混凝土的高性能優勢，加強該技術的推廣應用。并且，在鋼纖維混凝土技術應用中要嚴格按照施工工藝進行，掌握施工關鍵，分析施工過程中出現的問題，并采取相應的改進措施，以提高鋼纖維混凝土施工水平，確保公路工程施工的質量和安全，促進我國交通事業不斷發展。