道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术应用探讨

蔡迎春

摘要：钢纤维混凝土自发展以来，已在道路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用， 同时也取得了一定的经济效益和社会效益。由于钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度，较高的抗裂性能和抗冲击性能， 其用于路桥面铺装层可使其优越性能得以充分发挥，从而使道路路面、桥梁结构处于良好的工作状态。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善，钢纤维混凝土在路桥工程的应用将越来越广泛。本文分析了钢纤维和钢纤维混凝土的性能，结合工程实例探讨了钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的具体应用。

关键词：道路桥梁施工钢纤维混凝土性能技术应用

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

国家经济的快速发展促进了城市建设进程与交通事业发展的加快，高等级公路及桥梁建设步伐也日益加快，此时，对建筑材料性能方面的要求也越来越严格。作为一种创新型优质的水泥复合材料，钢纤维混凝土凭借其优越的性能以及价格相对低廉、施工简便等优点而被广泛应用于房屋建筑、道路路面以及桥梁结构等工程领域。而且，其优越的性能已经在路桥建设工程中发挥着重要的作用。

钢纤维混凝土是一种优质的新型复合材料，伴随着钢纤维不断完善的基础理论和不断进步的生产技术。钢纤维混凝土能够拓宽在路桥工程的应用。在路桥施工过程中，采用复合路面结构能够充分发挥钢纤维混凝土路用性能和降低工程造价，重视钢纤维混凝土的施工技术是保证路桥工程质量的重要途径。

一、钢纤维和钢纤维混凝土的性能分析

1、钢纤维基本性能

钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维4 种。

切断钢纤维抗拉强度高,但与水泥沙浆的界面粘结性较差。对钢纤维表面进行变形处理,制成表面有刻痕的、末端带钩的、波纹形的钢纤维, 或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化

的钢纤维可以改善其力学性能。当用废钢丝绳切断而成时,必须进行除油污和除锈处理。

剪切钢纤维由剪切冷轧薄板制得, 厚0.2~05mm, 宽0.25~0.9mm,抗拉强度为450~800MPa,与水泥砂浆的粘结性比切断钢纤维好。

切削钢纤维由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制得, 强度比原材料有较大提高,截面呈三角形,与水泥混凝土的粘结较好。

熔抽钢纤维由熔融的钢水甩制而成, 纤维强度因熔钢成分与热处理条件而异,表面不规则且有一层强度很低的氧化层。氧化层的存在降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。

钢纤维的弹性模量与抗拉强度都比较高, 大约为水泥基材的5 倍以上。同时钢纤维也可以制成各种变截面形状,以增加与水泥基材之间的握裹力。

2、钢纤维增强混凝土强度机理

钢纤维在混凝土中的主要作用, 在于限制外力作用下基体中裂缝的扩展。在受荷(拉、弯)初期,水泥基料与钢纤维共同承受外力,而前者是外力的主要承受者:当基料发生开裂后,横跨裂缝的钢纤维成为外力的主要承受者。若钢纤维体积掺量超过某一临界值,整个复合材料可继续承受较高的荷载,并产生较大的变形,直到钢纤维被拉断或钢纤维从基料中被拨出,以至复合材料破坏。

3、钢纤维混凝土的基本性能

钢纤维混凝土是在普通混凝土中, 均匀地乱向分布一定量的钢纤维,经硬化而得,与普通混凝土相比,具有一系列优越的物理力学性质:

强度与重量比值增大。

较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。在混凝土中掺入适量钢纤维,其极限抗压强度可以提高,单轴抗拉极强度可提高40%~50%,抗弯极限强度可提高50%~150%。

（3）良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为0.8%~2.0%时,其冲击韧性指标可提高50~100 倍,甚至更高。

（4）变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显, 钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%~

30%。

（5）抗裂和抗疲劳性能显著提高。

（6）优越的抗剪性能。

（7）良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力。

（8）良好的抗冻性与耐磨性能。

4、影响钢纤维混凝土性能的主要因素

钢纤维混凝土性能受钢纤维类型、钢纤维掺量、钢纤维长径比、砂率、粗骨料最大粒径、减水剂、掺和料等因素的影响。其中钢纤维类型、钢纤维掺量和钢纤维长径比是影响钢纤维混凝土性能的主要因素。当钢纤维混凝土用于路面材料时,由于面层板较薄,因而受地下排水状况的影响较大。

二、钢纤维混凝土施工技术应用在道路桥梁施工中的案例分析

1、工程概况

某道路桥梁桥建设，在该道路桥梁建设工程中，钢纤维混凝土技术得到充分的应用。

2、施工步骤

该道路桥梁建设中应用钢纤维混凝土技术主要作为桥面铺设、桥墩架构、桥桩加固这三方面。从该项目的项目规划、项目预算已经工期安排等客观因素出发，现场的操作工艺和操作步骤主要参照图1：

3、施工细节及要求

（1）清理方面：天津市北海路桥桥面铺设钢纤维混凝土时要求做到清除表面浮浆混凝土，并将梁顶面彻底凿毛，最后用活水湿润，这样操作主要是为了确保铺装层与桥面板的连接牢固。

（2）铺设钢筋：构造钢筋先须按照设计要求绑扎，准确定位并固定牢固，不能出现钢筋漏绑、数量不对、钢筋弯折、断面等情况

（3）模板安装：根据上京大桥的设计要求，对模板的平面为止和高度做精确测量并预留合理空间防止出现爆浆的情况，模板支立稳固，要求接头处紧密平顺。

（4）钢纤维混凝土搅拌：按照分级式下料、分散式下料、强制振动式下料相结合的下料方式，通过强制型搅拌机进行充分搅拌每一级物料，防止出现钢纤维结团。本项目搅拌时先将粗骨料、钢纤维、水泥干拌2min，再加水湿拌5min，确保了钢纤维混凝土的质量。

（5）铺筑：本项目在进行混凝土铺筑时，先将拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕60min 内，及时剔除结团的钢纤维，然后采用平板振捣器和振动梁振捣，然后将钢纤维混凝土均匀摊铺在桥面上，最后用刮尺刮平收浆抹面。

（6）表面拉毛：钢纤维混凝土桥面浇筑完毕后，便对桥面进行收浆和拉毛处理，以确保桥面的平整密室且粗糙度符合二层铺设的要求。

（7）切缝：本项目在切缝处理环节，根据设计要求对每个墩顶都设置了一道横向切缝，以确保桥面的拉伸强度和抗冲压力强度符合预计算值。

（8）养护：根据永安市樟形桥的设计要求，自钢纤维混凝土浇筑完毕，本项目的养护时间为10d，主要采用塑料薄膜覆盖的方式保证桥面湿度适宜，不出现裂缝，路桥的养护工作有专人进行，养护的时间和方式也有明确要求。

该道路桥梁采用钢纤维混凝土技术进行建筑施工，实践证明了该技术比传统的混凝土技术具有非常明显的优势，不但保证了路桥的质量，缩短了工程的工期，同时也大大降低了路桥建设和后期维护的费用。

钢纤维混凝土是一种新型的混凝土材料,其应用在生产和施工中还需要进一步的规范和完善,钢纤维的长度、长径比、表面形状以及掺入的数量都会随着施工情况的不同而有所改变,这给施工部门带来很多困难,所以我们需要进一步研究,对其使用条件加以分类总结。钢纤维混凝土的造价也比较高,在施工中的应用还具有一定的局限,这些都是需要思考的问题。希望在不久的将来,就会有一套完整的针对钢纤维混凝土的使用规范。对钢纤维混凝土的使用做具体的规定,让其得到最佳利用。

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