试论路桥施工中钢纤维混凝土施工技术

■王 刚 ■湖北交通职业技术学院，湖北 武汉 430079

钢纤维混凝土是一种优质新型水泥复合材抖，它可以依据实际的施工需要来决定材料的配合比，具有价格低、性能好、施工简便等一系列优点，在实际路桥施工中得到了广泛的应用，其发挥的作用也非常显著［1］。如今，传统混凝土正在慢慢被钢纤维混凝土所取代，这种混凝土主要由短钢纤维和传统混凝土所组成，也就是说传统混凝土中分布着不规则短钢纤维，这样就形成了一种新型复合材料。钢纤维在混凝土结构中分布不规律，这一特点可以防止混凝土结构内部的微裂缝的扩展，进而防止了宏观裂缝的形成［2］。在传统混凝土中添加钢纤维可以显著提高各方面力学性能，如抗冲击、抗拉、抗弯等，并且钢纤维混凝土的延性较好，在路桥施工中可以发挥极其重要的作用。

1 钢纤维混凝土特性

1.1 抗冲击、抗弯、抗拉、抗压性能强

钢纤维混凝土主要由短钢纤维和传统混凝土所组成，钢纤维在混凝土结构中分布不规律，而这样的不规则分布有助于提升钢纤维混凝土的抗冲击、抗弯、抗拉、抗压性能。对路桥施工过程中钢纤维混凝土的实际应用进行了实验研究，研究结果表明:将适量的钢纤维加入到混凝土中，其抗弯强度提升了50%-150%，单轴抗拉的极限强度提升了40%-50%;如果混凝土中钢纤维的含量为0.8%-2.0%，则其抗冲击性能与普通混凝土相比是其50-100 倍极限强度［3］。由于钢纤维混凝土中钢纤维的使用量非常小，含量只有0.8%-2.0%，所以钢纤维本身无法在很大程度上提升混凝土抗压强度，但是将适量钢纤维添加到混凝土中之后，钢纤维混凝土整体抗压破坏形式发生了显著改变，受到破坏后虽然也会碎，但是不会散掉，所以钢纤维混凝土整体抗压性能显著加强。

1.2 抗剪、抗裂性能强

传统混凝土的极限荷载和开裂荷载差别不大，但是对于钢纤维混凝土，即便它发生了开裂，它的载荷还能继续增加。在一定的范围内，钢纤维混凝土的韧性、极限荷载、开裂荷载均随其体积的增大而增大。对钢纤维混凝土进行直接剪切试验以检验其剪切性能，实验研究结果表明，当钢纤维混凝土的基体发生了错动移位以后，承载能力仍然较好，承载强度达到了400-800MPa。

1.3 耐磨、抗冻性能强

钢纤维的伸缩能力较强，它可以根据温度的高低而发生伸缩。所以，钢纤维混凝土与传统混凝土相比，它能够较好的防止由于温度变化而产生的应力引起的路桥或者桥面裂缝和扩张现象，这说明钢纤维混凝土的耐磨、抗冻性能强。

1.4 改善混凝土变形性能

将适量钢纤维加入到混凝土中，可以显著提升混凝土长期收缩的变形性能，此外还能在很大程度上提升混凝土抗拉弹性模量。还可以使得混凝土收缩率降低10%-30%。

2 钢纤维混凝土的材料组成及配合比设计

钢纤维混凝土的材料主要由钢纤维、碎石、水泥、砂、水、外加剂等。路面钢纤维混凝土的要求是既要有较高的强度，还要有较高的抗渗性和耐磨性。因此，水泥的种类通常选用普通硅酸盐水泥，但是混凝土中的水泥用量要超过400kg/m3。对碎石的标准级配范围如表1 所示。砂子宜选用河砂，确保其细度模数在1.3-3.2 范围内。水采用饮用水或者无污染水。

表1 碎石标准级配范围

在设计钢纤维混凝土配合比过程中，可以借鉴传统混凝土配合比的经验，通过不断反复实验之后确定合理的配合比。钢纤维混凝土材料选择准则为:①基材强度和钢纤维品的强度相匹配，并且抗拉强度极限不少于500MPa;②钢纤维在混凝土中的含量为0.5%-2.0%;③钢纤维长度不应该过长，对钢纤维长径比要加强控制，最合适的直径为0.45-0.70mm;④适量的添加外掺剂或者减水剂，改善钢纤维混凝土的可施工性的同时还可以减小水泥使用量及成本;⑤确保钢纤维无杂质、碎屑、锈渍及油污等。

3 路桥施工中钢纤维混凝土施工技术

3.1 道路施工中钢纤维混凝土施工技术

(1)摊铺、整平。钢纤维混凝土的摊铺工艺为:①将钢纤维均匀、连续的摊铺在面板中。②将钢纤维通过分散机均匀分散后，再加入搅拌机中。③对搅拌时间和搅拌投料顺序进行严格控制，投料搅拌过程中采取先干后湿的方式，以防止钢纤维结团。④摊铺过程中掺和物的塌落度应该保持一样。⑤为了防止钢纤维不均匀，对同一道路进行摊铺作业时，尽可能连续浇筑和摊铺。等摊铺工作全部完成之后，需要进行初步压实、整平工作。为了减小对密实度和压实度的影响，应采用平整机并根据坡度和路拱进行连续压路工作。

(2)振捣。将钢纤维采取纵向条状集束排列可以提高混凝土边缘的密度。对钢纤维混凝土采取机械振捣，可以显著增加其密实度和强度，有效保证钢纤维混凝土桥面路面的抗裂性和强度。在进行机械振捣时，需要按照一定的频率和顺序进行振捣，不要发生漏振、过振等现象，并且钢纤维严禁出现沟槽、空洞等现象。

(3)整形。纤维分布不规则、粗骨料稀、含砂率大等都是钢纤维混凝土的特点，为了防止钢纤维外露，需要采用机械进行抹平整形。此外，应用压纹机压纹技术对其进行处理，可以减少甚至避免拉毛与拆模后发生钢纤维外漏、外露现象。

(4)施工注意事项。钢纤维混凝土施工过程中需要注意的事项有:适当增加水分或加快施工进度，可以使钢纤维混凝土的凝结、硬化过程延迟。浇筑或者摊铺时，需要进行科学准确的计算之后才能添加如水、外加剂等掺和物。摊铺和运输时间需要控制在合理的范围之内以避免对钢纤维混凝土强度造成影响。在摊铺时，需要实时监测混凝土温度。如果温度太高，则需要采取一定的降温措施。

3.2 桥梁施工中钢纤维混凝土施工技术

(1)桥面铺装。将钢纤维混凝土铺设在桥面上，可以增强桥面舒适性、抗裂性以及耐久性，强化桥梁抗折强度和刚度，降低铺装厚度，使得结构轻量化，桥梁受力状况得到很好的改善。此外，还可以显著提升桥面抗冲击力，强化伸缩缝和混凝土结构间的连接强度，避免桥面发生裂缝、剥落、坑槽等情况，可以延迟桥梁损坏速度。

(2)桥墩结构局部加固。桥梁在长期动载作用条件下，桥面板、桥墩等会发生表层剥落或者出现裂缝等问题，为了符合整体性和桥梁结构抗震性要求，可以利用转子型喷射机相发生裂缝或者表层剥落的位置喷射5cm-20cm 厚的钢纤维混凝土。桥墩结构局部加固方法为:剪切钢纤维的掺量为10%，在旧混凝土表面进行旧混凝土表面或者喷砂，以提升新旧混凝土整体牢固性和密实性，适当时候选用速凝剂或硫铝酸盐快硬水泥以强化其早期抗裂性能。

(3)桥梁上部承载部位。桥梁上部应力集中的位置可以使用钢纤维混凝土进行加强，此举可以很好的改善桥梁结构受力状态，在降低结构自重的同时还可以控制结构变形。在桥梁上部结构使用钢纤维混凝土，可以显著提升其抗变形性能和结构承载力，并且可以减少下部墩台数量以及上部结构材料用量，从而降低施工造价，提升经济效益。

4 结束语

随着社会经济的不断发展，城市建设也在不断发展，而道桥建设的速度也越来越快，随着路桥建设施工技术的日新月异，对施工材料要求也越来越严苛。当前，路桥施工中已经广泛应用钢纤维混凝土，它不仅能延长路桥使用寿命，还能提升路桥承载能力，社会效益和经济效益都得到了显著提高，在某种程度上符合人们对交通基础设施的需求。

［1］高小军.试论路桥施工中钢纤维混凝土施工技术应用［J］.科技致富向导，2013(12):177-177.

［2］苏嘉.试论路桥施工中钢纤维混凝土施工的关键技术［J］.黑龙江交通科技，2013(10):88-89.

［3］王晓伏.浅析路桥施工中钢纤维混凝土施工关键技术［J］.科技创新与应用，2013(3):173-173.