橋梁施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)探究

薛悅

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

相比于傳統(tǒng)的施工技術(shù)，鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用可以借助新型復(fù)合水泥基建筑材料，以其較高的黏性和超過普通材料2.5 倍的密度，促進(jìn)現(xiàn)代橋梁施工質(zhì)量和效率進(jìn)一步提升，具有相對廣泛的應(yīng)用空間。在具體的技術(shù)實(shí)施中，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計科學(xué)的施工方案，提高橋梁的復(fù)合承載能力。

1 鋼纖維混凝土的特點(diǎn)

在現(xiàn)代交通體系中，橋梁作為其中的重要組成部分，在施工建設(shè)中需以其耐久性、安全性和承載能力為重點(diǎn)，優(yōu)化施工工藝，加強(qiáng)對鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用。在混凝土中加入鋼纖維，形成結(jié)構(gòu)截面，如圖1所示，不僅發(fā)揮鋼纖維材料本身耐久性和高強(qiáng)度的優(yōu)勢，提高混凝土強(qiáng)度，還能在混凝土結(jié)構(gòu)中使鋼纖維形成一個均勻分布的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對裂縫的擴(kuò)展產(chǎn)生有效的抵抗作用，改變混凝土在外部荷載作用下裂縫的傳播過程，使其具備抗裂性強(qiáng)的特點(diǎn)，強(qiáng)化橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與完整性。

圖1 鋼纖維混凝土截面

此外，考慮到橋梁在實(shí)際應(yīng)用中承受的交通荷載造成的疲勞損傷問題，在混凝土中加入鋼纖維可以改善其物理性能，同時增強(qiáng)其對化學(xué)侵蝕的抵抗能力，用鋼纖維形成的連續(xù)的支撐網(wǎng)絡(luò)使交通荷載對混凝土造成的不利影響進(jìn)一步減輕，同時對水分滲透和凍融損害引起的裂縫問題產(chǎn)生一定的預(yù)防效果，降低環(huán)境對混凝土的侵蝕，減緩混凝土的老化速度，促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性顯著提高[1]。應(yīng)用傳統(tǒng)鋼筋混凝土施工技術(shù)開展橋梁施工作業(yè)，通常需在施工現(xiàn)場完成大量鋼筋加工與安裝任務(wù)，但鋼纖維混凝土施工技術(shù)在具體的開展過程中可以去除鋼筋布置和連接操作，在材料拌和環(huán)節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鋼纖維在混凝土中的均勻分布，可以減少技術(shù)實(shí)施期間對鋼筋材料、人力資源和時間成本的消耗，去除不必要的加工工序，使整個工程施工周期有效縮短。

2 橋梁施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 做好施工準(zhǔn)備工作

在鋼纖維混凝土施工技術(shù)正式實(shí)施前，要積極做好施工準(zhǔn)備工作，圍繞安全、環(huán)保、堅固的基本目標(biāo)，明確橋梁施工的標(biāo)準(zhǔn)承載力大小和設(shè)計荷載等級。全面勘察施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，對橋梁結(jié)構(gòu)受力條件進(jìn)行深入分析，通過調(diào)試、試驗(yàn)等手段檢驗(yàn)設(shè)備性能，使其處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。考慮到部分復(fù)合式搭架橋體的上下兩層結(jié)構(gòu)，需深入分析橋體承載力的變化情況，將輔助結(jié)構(gòu)設(shè)置在殼體邊緣處，并結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加截面厚度，促進(jìn)橋面承載效果進(jìn)一步提升。在明確橋梁下層截面厚度的基礎(chǔ)上，覆蓋一定厚度的鋼纖維混凝土涂層，按照表所示的數(shù)據(jù)參數(shù)合理設(shè)定鋼纖維與混凝土的抗壓強(qiáng)度，并開展科學(xué)的試驗(yàn)檢測工作，確保鋼纖維混凝土性能參數(shù)與工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)相符。鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)定如表1 所示。

表1 鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)定

2.2 確定材料配比參數(shù)

針對傳統(tǒng)鋼筋混凝土中水泥水化熱產(chǎn)生的影響，為提高橋梁結(jié)構(gòu)的施工效果，在確定鋼纖維混凝土材料配比參數(shù)前，應(yīng)用優(yōu)化水泥材料的選擇，應(yīng)用硅酸鹽水泥等低熱的水泥材料類型，使水泥水化熱得到合理控制，提高橋梁的抗壓強(qiáng)度與耐磨性。在確定材料配合比參數(shù)的過程中，工作人員要綜合考慮工程設(shè)計要求和鋼纖維混凝土材料強(qiáng)度參數(shù)，采用雙重控制的方式，保證材料各項(xiàng)參數(shù)的合格性。參照材料強(qiáng)度參數(shù)確定水灰比，關(guān)注抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù)，正確測算各項(xiàng)數(shù)據(jù)。根據(jù)橋梁施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)計算鋼纖維材料的加入比例和用量，將鋼纖維的體積比例控制在1%～1.5%的范圍內(nèi)，保證材料整體的強(qiáng)度性能。對坍落度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理分析，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況確定各項(xiàng)材料的配合比參數(shù)，使其達(dá)到最優(yōu)化的材料性能[2]。一般情況下，應(yīng)將粗集料與細(xì)集料的體積占比分別控制在60%～70%、30%～40%。在確定配合比后開展拌和試驗(yàn)，明確其是否達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證其滿足橋梁施工需求。針對不同配合比參數(shù)的鋼纖維混凝土材料完成強(qiáng)度試驗(yàn)，通過檢驗(yàn)其抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度等性能，對鋼纖維材料的加入比例作出適當(dāng)調(diào)整，在確保所有參數(shù)符合工程要求的前提下方可投入使用。

2.3 規(guī)范鋼筋鋪設(shè)操作

鋼筋鋪設(shè)作為橋梁施工的重要環(huán)節(jié)之一，在應(yīng)用鋼纖維混凝土施工技術(shù)的過程中，要嚴(yán)格遵守橋梁工程設(shè)計方案的標(biāo)準(zhǔn)要求，深入研究施工設(shè)計圖紙，以既定的施工標(biāo)準(zhǔn)為核心，保證鋼筋結(jié)構(gòu)施工期間現(xiàn)場的平整度和材料表面的清潔性。根據(jù)施工設(shè)計圖紙的規(guī)范要求對鋼筋鋪設(shè)的具體位置進(jìn)行標(biāo)記，使其與橋梁施工現(xiàn)場的實(shí)際位置一一對應(yīng)，確保施工的準(zhǔn)確性，而后開展規(guī)范性的鋼筋鋪設(shè)與綁扎作業(yè)，確保其綁扎效果符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提高鋼筋工程的整體質(zhì)量。提高對鋼筋鋪設(shè)交叉連接部位的重視程度，嚴(yán)格按照鋼纖維混凝土施工技術(shù)的工藝要求在對應(yīng)的結(jié)構(gòu)中插入鋼筋，保證其與設(shè)計長度要求相符，做好鋼筋網(wǎng)的加固處理，控制鋼筋網(wǎng)與橋面間的距離，提高工程的穩(wěn)定性。在橋面鋪裝環(huán)節(jié)需先對橋梁施工的現(xiàn)場環(huán)境做好預(yù)處理工作，結(jié)合橋梁鋪裝指標(biāo)參數(shù)（表2）對橋面鋪裝施工的指標(biāo)強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

表2 橋梁鋪裝指標(biāo)參數(shù)

2.4 明確模板安裝流程

在鋼筋鋪設(shè)施工完成后，工作人員應(yīng)及時開展鋼模支立工作，發(fā)揮鋼模板在橋梁工程中可重復(fù)應(yīng)用的優(yōu)勢，減少資源浪費(fèi)，根據(jù)設(shè)計要求對模板的尺寸、規(guī)格等進(jìn)行合理選擇。圍繞橋梁本身的幾何形狀與尺寸特點(diǎn)對模板設(shè)置方案進(jìn)行優(yōu)化，通過精確的測量結(jié)果保證模板安裝的準(zhǔn)確性。在模板安裝的全過程中遵循技術(shù)規(guī)范控制好模板與混凝土之間的距離，并做好模板的支撐與固定工作，保證后續(xù)鋼纖維混凝土澆筑環(huán)節(jié)填充的密實(shí)性與均勻性。在此基礎(chǔ)上，為便于后續(xù)混凝土凝固脫模環(huán)節(jié)順利實(shí)施，工作人員還要在模板表面均勻涂抹一層防黏劑。在實(shí)施澆筑作業(yè)的過程中，應(yīng)對模板和梁頭連接處進(jìn)行重點(diǎn)檢查，確保其不會在澆筑過程中出現(xiàn)漏漿問題，否則可采用噴涂隔離劑的方式對其進(jìn)行填補(bǔ)，有效粘接橋梁成品表面，避免構(gòu)件脫模[3]。在澆筑鋼纖維混凝土后對模板整體的垂直度及其表面的平整度進(jìn)行檢查，保證橋梁施工中混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和表面光滑度。

2.5 鋼纖維混凝土施工

在實(shí)施鋼纖維混凝土施工期間要按照先澆筑后振搗的方式開展規(guī)范化的施工作業(yè)。結(jié)合橋梁施工的標(biāo)準(zhǔn)和需求，若選用堆疊處理的方式開展?jié)仓鳂I(yè)，則可實(shí)施規(guī)范化的工作流程和施工操作，橋梁施工堆疊分層澆筑處理如圖2 所示。在整個澆筑作業(yè)開展期間提高對細(xì)節(jié)管理的重視程度。在澆筑作業(yè)正式開展前，通過灑水處理的方式保證施工面整體的濕潤度滿足技術(shù)實(shí)施要求，既要確保橋梁施工的混凝土結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)開裂問題，還要控制灑水作業(yè)的時間和方式，在現(xiàn)場鋪設(shè)鋼纖維混凝土前3h 內(nèi)開展灑水作業(yè)，并嚴(yán)格控制灑水量，防止出現(xiàn)積水問題。在鋼纖維混凝土攤鋪環(huán)節(jié)，檢查模板安裝是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其要關(guān)注澆筑結(jié)構(gòu)的邊角位置，安排專人開展找平作業(yè)，保證攤鋪的平整度，避免出現(xiàn)大量堆積的現(xiàn)象。

圖2 橋梁施工堆疊分層澆筑處理

在鋼纖維混凝土施工技術(shù)的振搗環(huán)節(jié)，考慮到插入式振搗棒在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)材料聚集的問題，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)性能與工程質(zhì)量，對此，可采用平振搗器開展開展雙向振搗處理，在橋梁兩側(cè)邊緣處的振搗作業(yè)中可設(shè)計振搗結(jié)構(gòu)，使工程整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能得到更全面的保障，圖3 為某橋梁工程振搗結(jié)構(gòu)設(shè)計。在振搗作業(yè)開展的全過程中應(yīng)嚴(yán)格控制其振搗順序，使其從中間向兩側(cè)不斷延伸，控制適宜的振搗頻率，延緩鋼纖維混凝土的初凝時間。在振搗作業(yè)期間，當(dāng)材料振搗均勻、結(jié)構(gòu)整體無下沉后可停止振搗作業(yè)，以科學(xué)的振搗方式避免出現(xiàn)過振、漏振等問題。在提漿階段，應(yīng)以混凝土處理作為該環(huán)節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，有效管理接口部位，并保證材料的均勻性，保證接口部位的寬度、厚度、位置等與施工要求相符合，提高橋梁施工整體質(zhì)量水平[4]。在最后的鋼纖維混凝土成型環(huán)節(jié)，應(yīng)積極做好質(zhì)量監(jiān)督與管理工作，對混合料的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保其骨料分度符合標(biāo)準(zhǔn)、均勻性滿足要求。做好結(jié)構(gòu)表面的抹平處理，采取必要的保護(hù)措施避免鋼纖維材料外露，應(yīng)用真空吸水法對混凝土密實(shí)度進(jìn)行檢測，保證工程質(zhì)量。

圖3 某橋梁工程振搗結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.6 落實(shí)切縫處理環(huán)節(jié)

一般情況下，在橋梁施工作業(yè)中為保證使用壽命和橋面質(zhì)量，通常會結(jié)合工程項(xiàng)目所在地區(qū)的氣候環(huán)境和溫度條件合理設(shè)置一定寬度的橫向伸縮縫，使其與橋梁橋墩的距離大約為0.3m，并在切縫處理環(huán)節(jié)將相鄰伸縮縫的間距控制在30m 左右，使其整體設(shè)置方向與護(hù)欄保持平行。在切縫操作中，工作人員要加強(qiáng)對灌縫材料質(zhì)量的合理把控，加強(qiáng)對鋼纖維混凝土凝結(jié)時間與外部溫度等要素的嚴(yán)格控制，在使用前完成材料質(zhì)量與性能的檢測工作，保證其滿足橋梁工程的設(shè)計要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有序開展灌縫操作。

3 鋼纖維混凝土在橋梁施工中應(yīng)用的管控方案

3.1 重視材料運(yùn)輸管理

考慮到橋梁施工中部分工程項(xiàng)目所處地理位置交通不便的問題，再加上地形與氣候等其他因素的影響，使得鋼纖維混凝土材料的運(yùn)輸工作面臨加大困難，可能會對材料質(zhì)量性能、含氣量與坍落度等造成影響。因此，在實(shí)施鋼纖維混凝土施工技術(shù)的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對材料運(yùn)輸環(huán)節(jié)的科學(xué)管理，科學(xué)規(guī)劃運(yùn)輸路線，使其運(yùn)輸時間盡可能縮短，避免出現(xiàn)材料結(jié)快的現(xiàn)象。與此同時，選擇抗震性能較強(qiáng)的專業(yè)混凝土運(yùn)輸車輛，并對運(yùn)輸路線的整體的平整度進(jìn)行測試，確保其符合要求。在材料運(yùn)輸?shù)娜^程中應(yīng)積極采取有效的保護(hù)措施，防止其在運(yùn)輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)離析或污染問題，造成不必要的浪費(fèi)現(xiàn)象。

3.2 做好結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作

養(yǎng)護(hù)作為鋼纖維混凝土施工技術(shù)的最后一個重要環(huán)節(jié)，也是影響橋梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵，在切縫處理完成后還應(yīng)選擇適宜的養(yǎng)護(hù)溫度，使其不超過18～22℃，確保其具有良好的硬化度。同時加強(qiáng)對鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度的合理控制，使其不低于95%。在養(yǎng)護(hù)方法的相愛澤中應(yīng)結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差和外部氣候環(huán)境的特點(diǎn)，采取有效的降溫或保溫措施。當(dāng)工程所在區(qū)域的環(huán)境溫度在5℃以上時，則可通過設(shè)置冷水管或?yàn)⑺禍氐姆绞娇s小混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，并通過覆蓋塑料薄膜的方式使其保持濕潤狀態(tài)，避免出現(xiàn)干燥裂縫，并使其養(yǎng)護(hù)工作連續(xù)開展至少7d[5]。但如果在冬季開展橋梁施工，則要結(jié)合其特殊抗凍要求，將其養(yǎng)護(hù)時間延長至14d，并對其養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行調(diào)整，控制好養(yǎng)護(hù)溫度。

4 結(jié)語

綜上所述，作為一種性能優(yōu)異的建筑材料，在橋梁施工中加強(qiáng)對鋼纖維混凝土材料的應(yīng)用可以有效提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其施工質(zhì)量。在具體的施工作業(yè)開展期間，工作人員要全面了解技術(shù)實(shí)施各個環(huán)節(jié)的操作要點(diǎn)，結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況對其管理措施作出科學(xué)調(diào)整，全面提升工程質(zhì)量和安全性。