鋼纖維混凝土在橋面撓度差控制中的應用研究

摘"要：為減小橋梁加寬施工中交通荷載引起的新舊橋面間的撓度差，結合工程實例，研究鋼纖維混凝土的實際應用。進行配合比設計，控制鋼纖維、水泥、集料、外摻劑的用量，進而研究鋼纖維混凝土的拌和、澆筑、養護環節的具體方法，進行性能試驗，從強度方面綜合評價施工效果。實踐表明，鋼纖維混凝土性能達標，采用該材料施工而成的路面集平整、承載性能可靠、耐久等優勢于一體，綜合施工質量良好。

關鍵詞：撓度差"""鋼纖維混凝土"""配合比"""性能試驗

中圖分類號：U443.31

Research"on"Application"of"Steel"Fiber"Reinforced"Concrete"in"Bridge"Deck"Deflection"Difference"Control

WANG"Wenlin

The"Fifth"Engineering"Co.，"Ltd."of"CREC"NO.4"Group，"Jiujiang，"Jiangxi"Province，"332000"China

Abstract：In"order"to"reduce"the"deflection"difference"between"the"old"and"new"decks"caused"by"traffic"load"in"bridge"widening"construction，"the"application"of"steel"fiber"reinforced"concrete"technology"in"road"and"bridge"construction"is"studied"based"on"engineering"examples."It"conducts"mix"proportion"design，"controls"the"dosage"of"steel"fibers，"cement，"aggregates，"and"admixtures，"and"then"studies"the"specific"methods"of"mixing，"pouring，"and"curing"of"steel"fiber"reinforced"concrete，"conducts"performance"tests，"and"comprehensively"evaluates"the"construction"effect"from"the"perspective"of"strength.nbsp;Practice"shows"that"the"performance"of"steel"fiber"reinforced"concrete"meets"the"standard，"and"the"pavement"constructed"with"this"material"integrates"the"advantages"of"smoothness，"reliable"bearing"performance"and"durability，"with"good"overall"construction"quality.

Key"Words："Deflection"difference;"Steel"fiber"concrete;"Mix"proportion;"Performance"test

隨著我國經濟快速發展，交通需求日益增加，除了新建公路和城市道路，拓寬現有道路成為緩解交通壓力的重要舉措。橋梁作為道路交通的關鍵設施，其拓寬改造尤為關鍵，并且面臨不少挑戰。主要問題包括：一方面，新舊橋梁因結構差異、使用年限等因素，受力情況復雜；另一方面，在大多數改造項目中，由于橋梁需要保持通行，往往通過現澆段連接新舊橋梁，可能引發耦合振動，導致動撓度差，從而影響混凝土質量。因此，減少撓度差和橋梁振幅成為改造過程中必須考慮的問題。

中國幅員遼闊，地形地貌豐富，季節性凍土帶和凍土區約占國土面積的"3/4。為保障國家戰略需要，在這些地區修建了大量基礎設施和國防工程，并普遍使用混凝土作為主要建筑材料。然而，凍融效應會導致混凝土性能下降，縮短混凝土的使用壽命。同時，混凝土結構在施工和運營階段除了要承受靜態荷載外，還要應對風振、動態交通荷載、碰撞和地震波等動態效應。相關研究證實，在混凝土中加入適量的鋼纖維可有效防止表面裂縫的形成和內部微裂縫的發展，并顯著改善材料的機械性能、抗凍性、沖擊強度和變形能力。

鋼纖維混凝土因其減少撓度差，被廣泛應用。然而，材料選擇、配合比和施工工藝等都會影響其效果，因此，在橋梁改造中，對鋼纖維混凝土技術的研究尤為重要。通過規范技術流程和精細施工管理，能夠更好地發揮該材料的優勢，確保工程質量和效果。

1""工程概況

北京至哈爾濱高速公路綏中（冀遼界）至盤錦段改擴建工程第9標段起訖樁號為K504+600～K532+380，全長27.78"km，繞陽河特大橋就在其中，該橋中心樁號為K528+860.232，跨徑為30"m，角度為105°，上部結構為工字組合梁，下部結構橋墩采用柱式墩，橋臺采用肋板臺，墩臺均采用樁基礎。舊橋改造過程中，在新舊橋面間澆筑一定寬度的混凝土接縫，使用過程中，容易產生撓度差，為了保障交通安全，決定使用鋼纖維混凝土澆筑，將其應用在新舊橋的連接部分以及伸縮縫中。

2"材料參數

2.1""鋼纖維原材料

直角形狀的鋼絲斷切型或兩端帶彎鉤的鋼纖維在應用過程中容易引起成團現象，鋼纖維的分布缺乏均勻性，因此不宜使用[1]。

2.2""水泥

使用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥。

2.3""集料

經過綜合分析后，認為集料的粒徑以5～20"mm為宜[2]。

2.4""外摻劑的選用

外摻劑選用聚羧酸系高性能減水劑。

3""設計鋼纖維混凝土配合比

鋼纖維混凝土的抗壓強度（單位：MPa）可以通過公式計算如下[3]：

式（1）中："為"鋼纖維混凝土配制抗壓強度；為抗壓強度標準值；為抗壓強度標準差；Z為保證率系數。

根據混凝土相關指數，推導水灰比關系式如下：

）

式（3）中：為水泥28d實測抗壓強度；為經驗系數，根據粗骨料的類型進行取值；為富余系數，取1.13。

經計算，水灰比C∶W="1∶0.35。

其配合比具體關系如表2所示。

4""實際應用

4.1""施工前準備

（1）施工前，清理橋面底層并修整，使此部位保持干凈、平整；（2）針對厚度不符合要求的部位，按75"mm的間距布設Ф12"mm鋼筋[4]；（3）鋼筋網安裝位置不準確時，可能導致澆筑的鋼纖維混凝土沉底，分布均勻性變差，影響混合料的使用。

4.2""加工鋼纖維

在確定鋼纖維材料類型后，根據長度要求做切斷處理，保證鋼纖維材料的長度符合要求，采用此類材料拌制的混合料應具1"000～"2"000"MPa的抗拉強度[5]。

4.3""拌和混合料

應用強制式攪拌機，與鋼纖維混凝土的投料順序有所調整。首先干拌鋼纖維、水泥和骨料，均勻混合后，加水，摻入鋼纖維。與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土的拌和時間需要延長1～2"min，保證材料混合均勻。

4.4""鋪筑

鋼纖維混凝土凝固很快，要加快施工，嚴格檢驗混合料，控制松鋪厚度，使用機械振搗，確保密實性使用金屬滾筒，壓實表面平整，使用金屬抹刀抹平，注意表面干濕度。

鋼纖維混凝土施工完成后，"應滿足內部密實、表面平整的要求，表面10～30"mm內的鋼纖維不可豎直、翹起，需要妥善處理表面以保證此部分統一保持平面分布狀態，否則車輛行駛過程中車輪可能被凸起的鋼纖維扎破，危及交通安全[6]。

4.5質量控制措施

（1）在橋梁工程建設過程中，必須嚴格把控施工材料的質量。對于鋼纖維混凝土的選用，需要重點檢查鋼纖維的技術參數是否符合工程設計規范。在實際操作中，質檢人員應當嚴格執行進場材料的檢驗程序：首先進行外觀檢查，其次核對技術參數，最后測試力學性能。

在外觀檢驗時，需要仔細檢查鋼纖維表面狀況，要求表面潔凈無雜質，不得存在影響使用性能的附著物；允許存在輕微銹蝕，但銹蝕面積必須控制在允許范圍內。

在尺寸檢測方面，要求鋼纖維長度公差不超過設計值的±5%、直徑偏差在±10%以內，且長徑比偏差不得超過設計標準的15%。

力學性能測試采用抽樣方法，每批次隨機選取10根試樣。測試時，將鋼纖維纏繞在直徑3"mm以上的圓鋼上，觀察其斷裂情況。若首次測試不合格，則需要復檢；若復檢仍不達標，則整批次材料予以退回。

（2）在鋼纖維混凝土施工過程中，必須精確控制澆筑時間。由于混凝土中的水泥成分會隨時間推移逐漸凝結，若澆筑作業拖延，則將直接影響工程的整體質量。為此，施工方需結合現場環境條件（如氣溫、濕度等），合理規劃澆筑時段，并實施全過程監控。若遇特殊情況導致無法按時完成澆筑，則可以在拌和階段摻入適量緩凝劑，以延緩混凝土的初凝時間，從而確保施工的連續性和質量穩定性。

（3）在鋼纖維混凝土的養護階段，需要結合氣候條件（如季節、溫濕度等）采取適宜的養護措施。由于本工程施工期間環境溫度較高，所以，最終選用濕養護工藝。具體操作流程如下：待混凝土初凝后，立即覆蓋土工布，并定時灑水保濕，確保養護期間混凝土表面處于濕潤狀態。根據工程特點，設定標準養護周期為7"d。

養護期間，需要實施嚴格的現場管控措施，包括設置圍擋和警示標志，禁止車輛及行人進入養護區域，避免對未達到強度的混凝土造成破壞。待養護期滿且經質量檢測合格后，方可開放通行。

5""鋼纖維混凝土性能試驗

根據圖1數據，鋼纖維混凝土在劈裂抗壓強度比普通混凝土提高了57%，在抗折強度方面提高了56%。鋼纖維的加入顯著增強了混凝土的強度，使得橋梁結構具備更好的承載能力，并保持長期的穩定性。

6"結語

本文主要探討了鋼纖維混凝土在實際施工中的使用，包括選擇原始材料、設計配合比及具體施工，對其性能表現進行評估。在實際應用中，鋼纖維能夠有效地分散混凝土中的應力，防止裂縫的產生和擴展，尤其在受到拉應力的情況下，能夠顯著提升混凝土的抗裂性能，鋼纖維混凝土具有良好的抗沖擊性和抗疲勞性，鋼纖維能吸收和分散外界作用力，從而提高混凝土結構在受到沖擊和反復荷載下的耐久性鋼纖維混凝土在高溫環境下表現較為穩定，能夠增強混凝土的耐火性，適用于高溫環境下的建筑和工業設施，有助于提高路面的平整度與行車舒適性。長期來看，鋼纖維混凝土路面耐久性強，易于維護，能夠有效降低維護成本。因此，其在道路橋梁工程中的應用前景廣闊，具備推廣價值。

參考文獻：

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• 侯強.探析鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的應用[J].四川建材，2023，49（3）：7-8，11."
• 王志平.路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術[J].全面腐蝕控制，2023，37（5）：61-63."
• LI"J"HWANG"X"P，CHEN"D"D，et"al.Design"and"Application"of"UHPC"with"High"Abrasion"Resistance[J]."Construction"and"Building"Materials，2021，309：125141.
• CAMILLE"C，"KAHAGALA"HEWAGE"D，"MIRZA"O，"et"al."Performance"Behaviour"of"Macro-synthetic"Fibre"Reinforced"Concrete"Subjected"to"Static"and"Dynamic"Loadings"for"Sleeper"Applications[J].Construction"and"Building"Materials，2021，270：121469.