关于道路和桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用研究

伍忠林

（南通市交通工程质量监督处 江苏南通 226000）

前言

道路和桥梁作为公路工程建设中的重要组成部分，在我国整个公路工程施工中占据着重要地位。提升道路和桥梁工程施工管理水平，首先应按照整个工程施工建设要求，将相应各个部分施工管理创新技术进行整合应用，为道路和桥梁工程施工水平优化奠定基础。本文针对道路和桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用进行研究，其意义在于顺应我国道路和桥梁工程钢纤维混凝土技术应用的施工管理需求，将相应的技术应用形式及技术应用要点进行落实，使其达到道路和桥梁工程施工技术应用的要求。

1 道路和桥梁施工钢纤维混凝土技术简介

钢纤维混凝土是指在普通混凝土中掺入一定量呈乱向分布的钢纤维，形成一种新型的多相复合材料。在这种新型复合材料中，内部乱向分布的钢纤维能够有效地减弱混凝土内部微裂缝的发展及宏观裂缝的形成，较显著地改善和提升混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，使其具有较好的延性[1]。因混凝土材料造价成本相对较低、抗压性能优异、施工便利性等因素，现阶段混凝土材料在我国大部分道路和桥梁施工中得到了广泛应用，因此通过研究新型混凝土材料，优化改善其技术性能，能显著影响和提升我国道路和桥梁工程施工建设水平。钢纤维混凝土技术作为一种新型的复合材料应用技术，在我国当前道路和桥梁工程施工技术应用中占据着重要地位，通过总结钢纤维混凝土技术在桥梁施工中的应用形式，明确应用要点，将钢纤维混凝土技术应用与工程施工管理工作深度融合，能够有效的为公路工程施工管理奠定基础。

2 道路和桥梁施工钢纤维混凝土技术应用形式

2.1 桥梁铺装

桥梁铺装作为桥梁结构中直接承受车辆冲击荷载和摩擦作用的磨耗层，对混凝土力学性能和抗裂能力要求较高。通过将钢纤维混凝土技术应用到桥梁混凝土铺装层中，首先能有效提高铺装层混凝土的抗拉、抗弯和抗疲劳性能，同时提供良好的抗冲击性能，在同等强度和使用性能要求下，可显著减少铺装层厚度尺寸，减轻桥梁自重荷载，增大桥梁承载能力，其次桥梁混凝土大面积铺装施工中普通混凝土极易发生各种类型干缩和施工扰动裂缝，钢纤维混凝土本身具有较强的抵抗微裂缝发育和宏观裂缝发展的能力，能显著较少桥面铺装层裂缝产生，提升铺装层防水性能，延长桥面铺装的使用寿命，降低桥梁全过程周期使用成本。

2.2 墩台柱加固

墩台加固是桥梁维修加固作业中一个较为常见，同时也非常重要的施工内容。桥梁墩台柱在使用一定年限后，较常出现因桥梁荷载等级提升或者遭受突发性外力损害等原因，导致承载力能力无法满足设计使用要求的情况。现阶段较常采用增大原有墩台柱尺寸或者新设辅助构造等方式提升承载能力，但限制于容许操作空间和地形地貌影响，加固效果和加固成本不能得到有效保障，且对桥梁美观造成一定影响。通过使用钢纤维混凝土技术加固桥墩，可选择采用挂钢筋网后喷射钢纤维混凝土技术，不但能够显著提升被加固构件的延性和柔韧度[2]，还能最大化的避免原有空间和地形地貌所造成的使用限制，适用范围较大，同时减少因加固对桥梁外观造成的不利影响，加固效果和加固成本较为稳定可控。

2.3 地质灾害边坡防护

在不良地质条件山区公路中，经常需要对公路两侧高边坡进行防护处理，较常使用的防护形式主要有植物固土、挂网防护、锚杆混凝土框架防护、混凝土封面防护等形式，通常将以上几种方式结合达到预期防护效果。钢纤维混凝土因其具备较为良好的抗拉、抗弯、抗冲击、延性及抗疲劳性能等优点，比普通混凝土更适合应用于边坡防护中，利用对坡面外喷钢纤维混凝土进行封面或者浇筑施工成框架网格形式，能更有效防止不良边坡风化岩石的脱落，避免对道路和桥梁结构运营使用造成危害。

3 道路和桥梁施工钢纤维混凝土技术应用要点

3.1 钢纤维类型选择

钢纤维的制作种类较多，制造方式主要可分为：细钢丝切断法、冷轧钢带剪切法、铣削钢锭法或钢水熔抽快速冷凝法等几种。细钢丝切断的纤维本身抗拉强度较高，因其表面光滑不容易与混凝土相互粘结，导致与混凝土基材的粘结性能较差，因此在投入使用之前，需要对细钢丝切断钢纤维的表面进行特殊的粗糙变形处理，提升钢纤维与混凝土基材的粘结性能，比如在其表面进行刻印，或者压成波浪形纹路等处理，较常使用于对弯拉性能要求不高的混凝土结构中，如立柱墩台等。冷轧钢带剪切钢纤维主要采用成品冷轧薄板进行机械剪切制造，钢带表面本身并不光滑，且剪切边缘存在细微锯齿状，因此与混凝土基材的粘结性较强，可用于抗弯拉要求较高的结构，如道路混凝土面层或桥梁铺装等。铣削钢锭法是通过对快速旋转的软钢锭进行切削，制造出横截面为多边形的钢纤维成品，因横截面形式多样，钢纤维细长比异化，本身强度较前两种钢纤维高，且与混凝土基材的粘结性比较好[3]，较常使用于抗弯拉混凝土构件。熔抽钢纤维则是通过熔化的钢水抽丝制造而成，其强度与钢材的熔融温度、合金元素成分等均有密切关系，熔抽钢纤维的表面也很不规则，而且氧化层的强度通常比较低，该氧化层能对钢纤维和混凝土基材的粘结性产生影响，较常使用于对使用性能有特殊要求的高性能特种混凝土结构中。

3.2 材料拌制控制

钢纤维混凝土拌制前应确定混凝土材料配合比，以及每立方混凝土中钢纤维的掺入量，路面结构中钢纤维掺量一般控制在30～80kg/m3，在桥梁结构施工中钢纤维掺量一般控制在50～100kg/m3。钢纤维混凝土的拌制推荐使用统一拌合楼拌制，严格控制混合料比例和坍落度，为保证钢纤维充分均匀分散在混凝土混合料中，拌制时间应比一般混凝土材料增加50%左右。

3.3 材料浇筑管理

钢纤维混凝土浇筑施工与普通混凝土材料基本无异，在钢筋绑扎到位，模板固定好后，通过混凝土罐车运送至现场下料施工或者泵送施工。因钢纤维材料本身比重较大，容易下沉至混凝土混合料底部，因此要严格控制振捣时间，既要保证混凝土内部气泡振捣提升至表面，又不能过振导致钢纤维局部搅团或者下层至底部[4]，影响钢纤维混凝土整体性能。

3.4 成型养护处理

钢纤维混凝土结构浇筑完成后，应及时进行覆盖保湿养护，采用滴管喷淋等养护措施，确保7d内每天24h保持湿润，减少干缩造成的裂缝影响，冬季施工应采取保温措施，避免温缩裂缝，提升混凝土实体外观质量。在养护临期未到之前，严禁车辆、机械设备等扰动，造成混凝土结构早期破坏。

4 结语

随着国家“品质工程”、“优质工程”等活动不断深入开展，对于混凝土材料的施工要求和使用性能也在不断提高，钢纤维混凝土技术能够显著提高混凝土结构的力学性能，提高施工质量，同时可有效降低施工成本，具有较大的应用前景和推广价值。