钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面的应用

王 国 强

(山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司，山西 阳泉 045000)



钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面的应用

王 国 强

(山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司，山西 阳泉 045000)

解释了钢纤维混凝土技术的基本概念，介绍了钢纤维混凝土技术的施工工艺流程，并从桥面铺装、承受荷载部位、钢筋混凝土桩三方面，阐述了钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用，指出钢纤维混凝土技术具有实用性强、建设成本低、对环境影响小等优点。

钢纤维混凝土，桥梁，桥面铺装，钢筋混凝土桩

0 引言

城市公共基础建设对道路桥梁施工的高质量要求促进了整个桥梁施工技术的发展，传统的钢筋混凝土不能满足人们的基本需求，钢纤维混凝土技术就是在这种环境下应用而生的。它极大地降低了桥梁建设中对环境的毁坏程度，节省了建设成本，显著提升了桥梁的承重能力，避免了桥梁主体裂缝的延伸，总体上保证了桥梁施工建设的质量要求。本文将结合笔者的工作经验，深入探讨钢纤维混凝土技术在桥梁施工中的应用。

1 钢纤维混凝土技术的基本概念

钢纤维混凝土是指将短钢纤维乱向分布掺入普通混凝土中形成的新型多相复合材料。其中乱向分布的短钢纤维使钢纤维混凝土避免了桥梁主体裂缝的延伸，提升了桥梁的承重能力的基础，有效的增加了桥梁的抗压和抗弯性能。短钢纤维主要包括剪切、溶抽和切断等类型，不同品种和类型短钢纤维与混凝土结合可以产生不同性能的钢纤维混凝土，具体施工条件下应当采用不同的结合形式。

一般向普通混凝土中掺加1%～2%的短钢纤维就可以形成钢纤维混凝土，其中的强度超过425号的水泥为首选水泥，水泥直接关系着钢纤维混凝土的质量，是调节混凝土坍落值和增加桥梁抗冲击韧性的核心要素。钢纤维混凝土中的外加剂一般选用要求其含氯盐成分为零，此外，必须通过试验保证质量的合格性[1]。

案例一：在A城市的某一桥梁施工中，桥梁基本要求为：桥长150 m，桥面和路线为90°的交角，桥梁中心桩号选择K232+182。桥梁设计人员依据实际情况决定桥面铺装采用9 cm的钢纤维混凝土进行，在桥梁的上部结构设计中却采用另外的预应力混凝土T梁，其跨径为40 cm。这种多类型的混凝土搭配应用可以保证桥梁建设的质量要求，也增加了工程的有序性。

2 钢纤维混凝土技术的工艺流程以及在桥梁施工中的应用

2.1 钢纤维混凝土技术的工艺流程

钢纤维混凝土技术要想发挥最好的作用离不开科学有效方法理论的指导，怎样从施工的每一个环节加强工程质量是桥梁施工中最重要的问题。合理流畅的施工工艺既能节省施工时间，也能保证施工质量，在整个工程中占据重要地位，钢纤维混凝土技术的工艺流程可以简单地描述为以下的几个部分:

1)选择适宜的搅拌机。

分析钢纤维混凝土的基本特性可以发现，具有两个锥头反转式的搅拌机或者强制性搅拌机是最好的选择，它可以最大程度的减免短钢纤维使用量过大时产生的搅拌机超负荷运转情况，也就能保证短钢纤维在混凝土中能够彻底搅拌，与水泥实现完美融合，从而提升钢纤维混凝土的质量[2]，保证在桥梁施工利用时能够产生最大的效益。

2)合理分类钢纤维。

短钢纤维在搅拌过程中容易出现打结成团的现象，严重影响施工效率，合理分类短钢纤维材料，通过分批放入搅拌机可以实现快速无障碍的搅拌过程，显著提升施工效率。此外，在短钢纤维进入搅拌机之前需要进行振动筛选，保证短钢纤维与水泥的完全混合。例如，常规短钢纤维在独立装置中进行搅拌，超短型的钢纤维利用分散机进行分散，分散的力度保持在15 kg/min～55 kg/min之间[3]，并在搅拌机的入料口设置一个振动筛进行混合，经实践证明，这样可以节省5%的施工时间。所以一般钢纤维的搅拌要求先进行钢纤维和水泥的搅拌，持续90 s，然后进行3 min的加水搅拌过程，合理搅拌时间和顺序是搅拌质量的保证。

3)钢纤维混凝土的振捣与浇筑。

钢纤维振捣器的选择关系着钢纤维混凝土的抗收缩性，一般要求为平面光滑无凹面的振捣器。实践中经常会发现凹面振捣器无法对混凝土全部方位进行振捣，在振捣器周围还会聚集一堆短钢纤维，利用平面光滑无凹面的振捣器可以有效避免这种情况的发生，保证面面俱到。钢纤维混凝土的浇筑有很多的浇筑技巧，合理利用这些浇筑技巧可以增加混凝土的整体性和连续性，对加固桥梁有着重要意义。例如，在短钢纤维倒料过程中严格按照15 cm～20 cm的标准进行[4]，尽量避免浇筑接头凸出，保证钢纤维混凝土连续完整排列。

4)钢纤维混凝土的成型。

含砂量过大、粗骨料细以及杂乱纤维分布严重制约了钢纤维的应用，这就对选择适宜钢纤维混凝土施工机器提出了更高的要求。根据笔者的实践经验，桥梁施工选择适当的压纹机可以保证路面的光滑和平整，纹理压制可以有效减免纤维外露和拉毛现象的发生，从而提升了桥梁的质量。

5)钢纤维混凝土的接缝处理。

高水平的抗裂性和收缩性简化了钢纤维混凝土施工过程中的接缝处理，在施工工程中工作人员可以采用摊铺机对整个封闭路面进行整体铺筑，一般以整幅式的路面为主，不用单独设计纵缝的位置。在钢纤维混凝土的强度达到整体强度的一半以后，施工人员只需要对钢纤维混凝土进行简单的切锯缩缝操作就可以，大大降低了施工时间。

2.2 钢纤维混凝土技术在桥梁施工中的应用

1)钢纤维混凝土技术在桥面铺装时的应用。

相较于传统混凝土桥面厚度，钢纤维混凝土构造的桥面厚度只有原来的50%～60%，低厚度减轻了桥梁的自重，桥梁的受力状况也相应的发生改变，这样可以显著提升钢纤维混凝土抗裂性能、耐久性能以及抗折性强度，一方面加大桥梁自身的刚度，另一方面提高了路面的舒适度。根据笔者的桥梁建设经验，正规桥梁钢纤维混凝土的设计一般将路面建设成两层结构甚至是三层结构，在两层结构的模式中，桥梁上部建设应用钢纤维混凝土，下部则给予普通混凝土，橡胶沥青混凝土就是其中常见的一种；在三层结构的模式中，上部和下部给予钢纤维混凝土建设，中间部分利用普通混凝土建成[5]，值得一提的是三层模式的钢纤维混凝土的施工难度远高于两层模式，所以只有在机械发达的地区才有较多地应用。

2)钢纤维混凝土技术在桥梁上端承受荷载部位的应用。

桥梁在正常营运中常常出现桥梁墩台和桥面板裂缝以及表层剥落的状况，这是由长期行车荷载作用导致的。针对这种情况，笔者建议利用钢纤维混凝土提升结构的整体性和抗震性，具体实施可以通过喷射机喷射来完成，喷射厚度保持在5 cm～20 cm之间。钢纤维混凝土的短钢纤维选择剪切钢纤维，掺量在1.0%～1.5%之间；水泥可以选择硫铝酸盐快硬水泥，外加剂一般选择TS型速凝剂有助于提升结构早期的抗裂性[6]。除此之外，喷混凝土和凿毛的方法可以保证旧混凝土和新混凝土之间的关联性和整体性。在桥梁上部结构采用钢纤维混凝土作为主梁，或在应力集中区局部加固，以改善结构的受力性能，有效控制结构变形，减轻结构自重，满足结构整体的使用要求。钢纤维混凝土一方面可以提升桥梁的结构性能以及外表的美观程度，另一方面可以大幅度减少上部结构所用的材料，相应的减少下部的墩台数量，从而节省了施工成本，在保证桥梁特殊使用要求的同时，显著提升了经济效益。

3)钢纤维混凝土技术在钢筋混凝土桩中的应用。

通过钢纤维混凝土对桩顶进行局部加强，可以显著增加桩顶的抗冲击的韧性，减少桩顶在锤入设计深度之前就出现破裂的状况。通过钢纤维混凝土对桩尖进行加强，可以保证桩尖的入土能力以及穿透能力[7]，这也能够显著降低锤击桩的次数，同时在一定程度上保证了打击速度。如果通过钢纤维混凝土对桩顶和桩尖进行加强，桩身部位还是需要预应力以及非预应力钢筋混凝土。

3 结语

钢纤维混凝土技术相比于传统的钢筋混凝土技术有着显著的优点，凭借优越的性能节省了施工成本，提升了施工质量，降低了对环境的损害。随着城市化进程的不断推进，桥梁建设会有越来越重要的地位，钢纤维混凝土技术的应用也将越来越广泛，发挥的作用也会越来越大。可以预见的是在未来会有更多的桥梁施工建筑单位运用钢纤维混凝土技术，这也就促进桥梁质量和桥梁施工技术的共同提升。

[1] 赵华锋.浅析钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(12):154.

[2] 孔令健,刘欣楠.钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用[J].交通建设与管理,2014(6):1-2.

[3] 晏小明,徐道根.钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用[J].交通建设与管理,2014(18):134-136.

[4] 贾荣菊.钢纤维混凝土技术在桥梁施工中的应用[J].交通世界,2016(3):90-91.

[5] Huo Z.Shrinkage-compensating Hybrid Steel Fiber Reinforced Concrete and Its Application in Pumping and Jacking of Steel-pipe Arch Project[J].Construction Technology,2014(15)：26-28.

[6] Zhang K.Application of Steel Fiber Reinforced Concrete in Bridge Construction[J].Transportation Standardization,2014(6)：17-19.

[7] Chen J.Large Volume Steel Fiber Reinforced Concrete Jacking Technology of Zhun-Shuo Yellow River Bridge[J].Construction Technology,2014(32)：89-91.

On application of steel fiber concrete technique in bridge construction

Wang Guoqiang

(YangquanBranch,ShanxiRoadandBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper interprets the basic concept of the steel fiber concrete technique, introduces it construction craft and procedure, illustrates its application from the deck pavement, loading bearing positions, and reinforced concrete piles, and points out the technique is highly practical with lower construction cost, so it has little influence on environment.

steel fiber concrete, bridge, deck pavement, reinforced concrete pile

1009-6825(2016)18-0144-02

2016-04-14

王国强(1977- )，男，工程师

TU528.72

A