钢纤维混凝土在桥面铺装中的施工技术研究

迟 飞 飞

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

钢纤维混凝土在桥面铺装中的施工技术研究

迟 飞 飞

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

介绍了钢纤维混凝土选材与配合比设计要求，从施工准备、预埋钢筋、支立模板、投料、压实、养护等环节，阐述了钢纤维混凝土在桥面铺装中的施工技术，指出钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度、抗冲击性、耐磨性等优点，可延长桥面的使用年限。

钢纤维混凝土，桥面铺装，配合比，施工工艺

0 引言

随着超载和重载的加剧以及环境条件的恶化，传统的混凝土桥面铺装使用年限越来越短，其实际寿命有时还不到设计年限的一半，为此，必须在普通混凝土中添加钢纤维并配置钢筋以抵抗重交通，达到延长铺装结构使用寿命，减少维修次数的目的。

钢纤维混凝土(简称SFRC)是指随机在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤维所形成的一种多相复合材料，钢纤维不仅能够有效的阻止和抑制混凝土内部微裂缝和宏观裂缝的发生和发展，同时，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有较高的抗弯拉强度、抗压强度以及良好的抗冲击性、抗冻性、耐磨性和抗疲劳性等一系列优良的性能。钢纤维混凝土在我国的路面和桥面的研究已经有20多年的历史，但是理论和在施工过程中应用的研究还处在初级阶段，对应工程的施工质量也达不到标准。本文将着重对钢纤维混凝土的施工技术进行研究，为相关的工程提供技术指导。

1 材料的选择

1)钢纤维。目前市场上钢纤维的品种很多，也很庞杂，大体上按材质可分为碳素钢纤维、低合金钢纤维、不锈钢纤维；按生产工艺划分有:切断钢纤维、剪切钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽钢纤维；按形状可分为平直形钢纤维和异形钢纤维等。但是，在众多的钢纤维中，适合桥面混凝土铺装的却不多，桥面对钢纤维的物理性能要求较高，纤维的单丝抗拉强度应大于600 MPa，并宜使用1 000 MPa钢纤维；不宜使用无防锈蚀要求的碳素钢纤维；同时桥面混凝土应使用有锚固端的，使结构有较好的承载力的、能限制裂缝延伸的并能呈现出良好塑性的或能增强锚固的异形钢纤维。平直形钢纤维和波形钢纤维(搅拌时易成团)不得使用。桥面混凝土铺装使用的钢纤维应满足表1的要求。

表1 钢纤维几何参数和标称根数偏差

2)水泥。钢纤维混凝土应采用强度高、干缩性小、抗磨性好的水泥。本文选用普通硅酸盐水泥，强度等级采用525。

3)集料。粗集料最大公称粒径应以钢纤维的长度为标准，粗集料粒径应以钢纤维长度的1/2为宜，且最大粒径不宜大于钢纤维长的2/3，宜采用10 mm～20 mm石料。细集料选用细度模数2.4～2.8的优质中砂，含泥量不大于0.5%。

4)水。钢纤维混凝土严禁采用海水，宜采用普通的自来水和河水。

5)减水剂。钢纤维混凝土中应掺优质性能减水剂，宜采用可提高混凝土抗折强度和和易性的聚羧酸高效减水剂，减水剂的掺量应控制在水泥重量的0.5%左右。

2 钢纤维混凝土配合比设计要求

钢纤维混凝土的物理力学性能和和易性与水泥等级、钢纤维体积率、砂率、水灰比、用水量等因素有关，因此以上述指标选定合理的配合比来满足钢纤维混凝土的弯拉强度和抗压强度。通常，桥面铺装层钢纤维混凝土抗压强度等级最低不小于40 MPa；弯拉强度标准值与交通等级有关，极重为6 MPa，轻的为5 MPa。

2.1 钢纤维体积率

综合国内外相关的工程实践来看，桥面铺装结构若混凝土中钢纤维含量超过1%，则不仅会造成钢纤维结团，还会导致混凝土中钢纤维有较大的外露，影响交通安全，外观也较差。因此对于一般的工程而言，钢纤维的体积率不超过1%。本文钢纤维的体积率取1%。

2.2 砂率

与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的含砂率应有所增大，本文含砂率取值为48%。

2.3 水灰比

较大的水灰比会造成钢纤维因振捣而竖向排列或下沉，相关工程经验表明，钢纤维混凝土的水灰比必须小于0.5，一般为0.40～0.45。本文水灰比W/C=0.44。

2.4 用水量

用水量一般按经验资料选用，选用时不仅要考虑坍落度，还应考虑维勃指数Vc(s)。钢纤维混凝土的坍落度可比普通混凝土小20 mm；用水量可按表2初选，再由实测坍落度校正后确定。

表2 钢纤维混凝土拌和用水量

2.5 水泥用量

钢纤维混凝土的水泥用量要比普通混凝土大，根据水灰比和用水量确定水泥用量，一般而言，混凝土中水泥用量应大于400 kg/m3。

综上所述，最终确定钢纤维混凝土的配合比如表3所示。

表3 钢纤维混凝土配合比

3 钢纤维混凝土施工程序

准备工作→钢筋铺设→支立模板→投料及拌和钢纤维混凝土→运输钢纤维混凝土→摊铺钢纤维混凝土→平板振动器振捣钢纤维混凝土→振动梁振捣拖平→钢滚筒滚压整平→表面整修→切缝、刻槽→养生。

3.1 准备

在进行钢纤维混凝土施工前，应做如下工作：

1)选择有利施工而又能保证安全的施工场地；

2)对施工人员进行技术交底，确保按照施工作业指导书上的内容和步骤进行施工；

3)时刻关注天气变化情况，采取相应措施减少对施工的影响。

3.2 预埋钢筋和铺装钢筋网

预埋竖向锚筋的间距按75 cm×75 cm进行，预埋钢筋的直径宜为10 mm～12 mm，然后将桥面现浇层冲洗干净。在钢纤维钢筋混凝土施工前，按要求正确安装钢筋网，钢筋网使用直径为10 mm的圆钢焊接而成，网格间距为15 cm×15 cm。钢筋网应与锚筋焊接牢固，并不少于每平方米5个撑点。

3.3 支立模板

模板选用钢模，安装稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。浇筑混凝土前，模板内的积水和杂物应清理干净。

3.4 投料和拌和

钢纤维分布的均匀性是影响钢纤维混凝土质量的最重要因素。因此无论在哪个环节都必须确保钢纤维不结团能均匀的分布，只有这样才能充分体现出钢纤维对混凝土的作用。因此搅拌方法、投料顺序和时间的选择尤其重要。

1)搅拌方法。

采用强制式搅拌机对钢纤维混凝土进行搅拌，每次搅拌量宜控制在强制式公称容量的1/3以下，宜采用两次投料三次搅拌，先干拌后湿拌的搅拌方法。

2)投料顺序。

经反复试验认为钢纤维混凝土的投料顺序应为：碎石→砂→水泥(干拌1 min)→钢纤维(干拌1 min)→加水和减水剂水溶液(湿拌1.5 min)。

切不可将钢纤维成堆倒入搅拌机，钢纤维应均匀分散在整个混凝土拌和物中，无粘团和集结现象。当发现有结团现象时，应采用有效的方法消除结团现象。

3.5 运输

在进行钢纤维混凝土桥面施工时，应采用专门的运输和布料设备，运输主要采用自卸式汽车，卸料高度控制在1.5 m以内，缩短运输时间，防止钢纤维结团。

3.6 摊铺

用搅拌车将钢纤维混合料翻倒在指定位置，大致摊铺整平，在摊铺过程中若有钢纤维结团现象，须及时人工剔除，否则不仅不会对铺装结构有增强作用，还容易产生裂缝现象。因此在摊铺的过程中必须保证钢纤维分布的均匀性及结构连续性。

3.7 压实

钢纤维混凝土的压实工艺的重点仍是保证钢纤维在混凝土中分布的均匀性。由于重力的作用，在进行振动捣固时，钢纤维都会向下部移动，严重影响了钢纤维分布的均匀性。此外，由于边壁效应，靠近模板边壁的钢纤维将趋于平行于边壁的方向，这也是桥面铺装开裂的集中位置。因此，应选用平板振捣器进行振捣并辅以人工找平，不宜过振，最后再用钢滚筒振进行滚压。

3.8 抹面

为确保车辆及行人安全，必须防止钢纤维露出混凝土表面，可用凸棱的金属压滚或其他方法将外露的钢纤维压入后再用三轴混凝土提浆整平机抹平，并保证混凝土表面下10 mm～30 mm 深度内钢纤维处于均匀平行分布状态。可采用3 m直尺检验铺装结构的平整度，在平整度超过3 mm的地方，应立即用混凝土填补抹平。

3.9 切缝

抹面后的钢纤维钢筋混凝土桥面施工缝的施工应符合相关规范的规定。由于桥面铺装是纵向分幅施工，因此可以不设纵向施工缝。横向施工缝间距以15 m～20 m为宜，缝宽3 mm～5 mm，缝深2 cm～2.5 cm。切缝的位置应在每个墩顶顶部设一道横向假缝，还需与防撞栏的假缝对应。在混凝土强度达到8 MPa而不超过15 MPa时为最佳切缝时间。过早会因锯片的振动而引起钢纤维混凝土松动，形成不可愈合的早期破坏；过晚则易引起钢纤维混凝土因收缩而产生开裂。切缝完成后用聚氨酯焦油灌缝，灌注深度比缝面稍低。

3.10 刻槽

刻槽也是很重要的一道工序，刻槽质量不仅会影响桥面的视觉效果，还会对抗滑性能有影响。刻槽的尺寸和间距应满足设计要求和规范规定。当混凝土强度达到8 MPa～15 MPa后用刻槽机刻制横向抗滑沟槽，一般情况，槽宽为3 mm～5 mm，槽深为5 mm～6 mm，槽间距为20 mm～30 mm。

3.11 养护

养护的主要目的是防止混凝土表面产生干缩裂纹。当混凝土抹面2 h后，当其表面具有一定硬度后便可以开始养生。终凝后覆盖草袋，每天均匀浇水，养护周期为10 d～15 d。养护期封锁交通禁止一切车辆人员通行，待强度达到规定要求后方可开放交通。

4 结语

本文对钢纤维混凝土的材料、配合比及施工工艺流程进行了相关的阐述分析。由于钢纤维混凝土本身具有较高的抗拉强度，弯拉强度和抗冲击性能，使其在桥面铺装层的优越性能得以充分发挥。随着钢纤维生产技术的不断进步，施工机械水平的不断提高、基础理论的不断完善，钢纤维混凝土在路桥实践工程中的应用将进一步拓宽。

[1] 付 智,李 红.纤维混凝土路面施工技术[J].公路交通科技(应用技术版),2011(4):279-289.

[2] 刘志辉,李彦兵.钢纤维钢筋混凝土在桥面铺装中的应用[J].公路,2000(6):31-33.

[3] 孙吉书,徐洪涛,邹 隽.钢纤维混凝土桥面铺装施工技术[J].铁道建筑,2010(2):18-20.

[4] 王钧利.钢纤维混凝土桥面抗裂性能及设计和施工技术[J].公路,2006(4):124-128.

On construction techniques of steel fiber concrete in bridge deck pavement

Chi Feifei

(No.2RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Wuhan430056,China)

The paper introduces the design requirements for the steel fiber concrete material selection and proportion ratio design, illustrates the construction techniques of the steel fiber concrete in the bridge deck pavement from the construction preparation, pre-burial reinforcement, supporting model, feed intake, compaction and maintenance, and points out the steel fiber concrete has better tensile strength, impact resistance, and abrasive resistance, so as to prolong the life span for the deck.

steel fiber concrete, deck pavement, proportional ratio, construction craft

1009-6825(2017)02-0173-03

2016-11-03

迟飞飞(1984- )，男，工程师

U443.33

A