探究钢纤维混凝土在现浇预应力混凝土桥梁中的应用

李 飞

（陇东学院， 甘肃 庆阳 745000）

0 引言

以往现浇预应力混凝土桥梁主用材料是普通混凝土，物理力学性能基本能满足使用需求。但随着时代的发展，普通混凝土已无法满足现代工程的质量要求，说明普通混凝土构筑的现浇预应力混凝土桥梁的价值下滑，这时为了满足现代人需求，研究领域通过长期研发得出了钢纤维混凝土。钢纤维混凝土区别于普通混凝土，不但包含普通混凝土的功能，还因为钢纤维的存在，使得材料本身的功能、性能更进一步，所以钢纤维混凝土得到了现浇预应力混凝土桥梁施工企业的青睐。在这种情况下，出于材料推广、发挥材料作用等目的，企业有必要展开相关研究[1]。

1 钢纤维混凝土性能特点

1.1 耐磨性强

在现浇预应力混凝土桥梁的使用过程中，桥梁本身会承受各种各样的摩擦，长年累月下摩擦力会导致桥梁各部位出现损伤，且损伤会越来越大，达到一定程度后对桥梁的美观与使用会造成不利影响[2]。现浇预应力混凝土桥梁中最常见的摩擦损伤主要是路面损伤，如桥梁路面因不断的摩擦而出现凹陷、开裂等损伤，当这些损伤规模达到一定程度，路面车辆行驶时就会颠簸，不利于车辆驾驶者的交通体验，同时存在一定的安全隐患，因此如何避免这种现象发生是现浇预应力混凝土桥梁施工企业需要注意的事项。而钢纤维混凝土具备良好的耐磨性，在性能水平上远超普通混凝土，基本可以抵御桥梁使用中的各种摩擦力，很少出现损伤，这有利于桥梁路面平整与使用寿命。

1.2 抗裂性强

任意混凝土工程在施工与使用中都有可能出现开裂现象，该现象一旦发生就会对工程质量造成较大影响，不利于工程的后续使用，这一点在现浇预应力混凝土桥梁上也不例外。而以往现浇预应力混凝土桥梁出现裂缝的概率比较高，原因在于桥梁使用的混凝土在抗裂性上相对较弱，受施工时扰动力及使用中相关因素的影响容易开裂，且一旦开裂，裂缝就会不断延伸，最终可能导致桥梁局部塌陷，安全性大幅下跌。但借助钢纤维混凝土，现浇预应力混凝土桥梁出现开裂的概率会大幅降低，因为钢纤维混凝土具有良好的抗裂性，即该材料中的钢纤维能够加强材料整体的韧性、受力能力，总体可以优化材料整体的力学性能，所以不易受外力或因素影响，这样桥梁结构就不容易开裂[3]。

1.3 抗震性强

现浇预应力混凝土桥梁作为大规模工程，在建造时必须考虑抗震性问题，即地震这种自然灾害随时随地都有可能发生，且具有较强的破坏力，而桥梁作为地面工程，在地震灾害中必然会受到影响，若桥梁的抗震性弱，就使得桥梁易倒塌、抵抗时间短，大概率造成严重安全事故与经济损失。在这种情况下，钢纤维混凝土本身具备良好的抗震性，再结合桥梁工程中的抗震结构（类如剪力结构等）能够让现浇预应力混凝土桥梁抗震性整体提升，不容易在地震中倒塌，且能够尽可能延长倒塌时间，最大限度的提高了桥梁使用时的安全性。

2 钢纤维混凝土基本应用方法与施工工艺

因为不同现浇预应力混凝土桥梁工程所处环境、施工要求等存在差异，无法一概而论，所以为了保障应用方法与施工工艺的针对性，下文将结合案例展开相关论述，主要介绍案例大致情况，再分析具体应用方法、施工工艺的操作流程、要点与要求。

2.1 案例概况

某现浇预应力混凝土桥梁工程全长302m、路面宽27m、总高44m，属于大规模桥梁工程。目前，该工程开展在即，但在混凝土类材料选型上遭遇困难，原因在于施工企业经过分析与统计发现，现实环境对于桥梁性能有较高的要求，而市面上常用材料并不能保障工程质量满足现实要求。在这种情况下，经介绍该桥梁工程施工企业了解到钢纤维混凝土，随后通过取样测验等手段确认钢纤维混凝土可满足现实要求，因此引入了钢纤维混凝土作为工程主用材料[4]。

2.2 应用方法

为了保障钢纤维混凝土的作用能充分发挥，该现浇预应力混凝土桥梁施工企业认真研究了该材料的基本应用方法，具体如下。

2.2.1 原料配比

钢纤维混凝土属于混合材料，因此在材料应用之前需要确认原料配比，原料配比工作步骤为：①确认适配强度，即需要施工企业结合设计强度要求来计算钢纤维混凝土的适配强度，这样才能予以原料配比方向；②明确钢纤维用量，即钢纤维是钢纤维混凝土的主要原材料，对材料的性能水平有较大影响，因此必须明确钢纤维的用量。钢纤维用量要结合适配强度来设计，但无论具体用量如何，都不能导致材料水灰比＞0.5；③结合钢纤维用量确认其他原材料用量，包括用水量、水泥用水量、砂石用量等；④进行样品实验，即经过以上三个步骤原料配比工作就基本完成，但为了验证有必要在最后依照配比制作出样品，随后要进行力学性能实验，实验重点在于测量样品的抗弯拉强度，且每组样品要进行3次左右的实验。另外，如果在实验中发现原料配比存在问题，样品抗弯拉强度不足，就要立即调整配比，调整中要参照实验记录确认调整参数与策略。

2.2.2 材料管理

材料管理工作是保障钢纤维混凝土应用有效的关键，即无论是原材料还是钢纤维混凝土成品，在实际应用中都可能被环境因素影响而出现质量上的变化，使得材料无法继续使用，还造成了一定经济损失，因此施工企业必须做好材料管理工作。材料管理工作要注重三个要点：①材料必须存放在指定的环境中，并且做好环境管理工作，如材料存放环境中不能存在水迹、温度不可过高；②要安排专人定期对材料进行检查，如果发现异常要及时处理，并且向企业相关部门报备，避免材料出现空缺；③材料出库或入库时要避免接触影响因素，以免造成材料损坏，或者导致不良因素混入材料而造成不良影响[5]。

2.2.3 施工养护

与普通混凝土一样，钢纤维混凝土在施工完成后要及时得到养护，否则不能很好的凝固，因此施工企业要做好施工养护工作。施工养护工作要注重两个重点：①养护方法，一般情况下施工企业应当安排专人负责养护，过程中要预埋冷水管，以免降低钢纤维混凝土的内部温度，避免混凝土内部水分蒸发过快，导致混凝土不能很好凝结。同时也要在混凝土表面覆盖草席等保温设施，避免水分凝结，导致混凝土冻裂现象发生，这一点在寒冷季节尤其重要。另外，养护过程中要注意补水，可以定期在表面喷洒水来实现目的；②养护时间，如果在常温状态下，钢纤维混凝土养护时间不得少于7d，不建议超过10d，但如果温度过高或过低，就要适度对养护时间进行调整[6]。另外，在条件允许的情况下建议先进行养护实验，目的是确认养护的具体时间，这样能够进行科学、客观的养护，有利于钢纤维混凝土最终质量。

2.3 施工工艺

在现浇预应力混凝土桥梁工程施工中，该施工企业对钢纤维混凝土施工工艺做出了明确的规定，即钢纤维混凝土施工工艺分为搅拌、浇筑两个部分，各部分的具体要求见下文。

2.3.1 搅拌工艺

因为搅拌工艺关系到钢纤维混凝土原料的结合程度，所以对钢纤维混凝土的整体质量有直接影响，不良搅拌可能导致钢纤维分布不均，结构局部出现质量缺陷，因此在钢纤维混凝土实施中要重视搅拌工艺[7]。该施工企业对搅拌工艺的要求为：①采用强制性搅拌机进行搅拌，排除人工搅拌时的不稳定性影响；②搅拌时要先对搅拌机内壁喷水，依照顺序投放原原料，顺序为钢纤维→碎石→砂→水泥，水则是在整个搅拌过程中不断加入，有必要时可以在最后投放添加剂；③搅拌时间要得到有效控制，即碎石投放后要搅拌1min、水泥投放后要搅拌2min，整体搅拌时间保持在3min左右即可，最多不能超过4min；④原料投放时必须控制投放量，因此要在搅拌前进行原料称重，依照标准分批摆放，每次只能投入一分，以免原料分布不均。

2.3.2 浇筑工艺

浇筑是钢纤维混凝土的核心工艺，这一步骤非常关键。该企业对钢纤维混凝土浇筑的全过程提出了具体要求：①每搅拌好一批钢纤维混凝土，就要用运输车将钢纤维混凝土运至施工现场，过程中要注意车辆晃动不能过大，否则可能会导致钢纤维混凝土离析，无法继续使用，同时在运输中必须遮盖钢纤维混凝土，以免不利因素混入其中造成不良影响；②在浇筑过程中，必须依照施工顺序缓慢的进行浇筑，不可出现类似泼洒的行为，否则会出现混凝土浇筑不均、混凝土离析现象；③在整个浇筑过程中要检查钢纤维混凝土内钢纤维是否存在结团现象，如果发现必须及时处理，否则不利于混凝土成型质量；④浇筑后需要第一时间进行振捣，这一步骤是为了让钢纤维混凝土原料均匀分布，振捣要使用插入式振捣器或平板式振捣器进行，过程中要依照 15cm/层的标准渐进、分层、分阶段的进行振捣，且振捣也要按照方案来移动，避免出现振捣不充分的现象。另外，在振捣过程中钢纤维混凝土表面可能会出现浮水、浮沫现象，针对这种现象振捣人员要及时清除；⑤振捣完成后要第一时间进行养护。

2.4 施工效果

依照应用方法与施工工艺，该工程对钢纤维混凝土现浇预应力混凝土桥梁工程进行了质量检测，检测结果显示桥梁结构强度、刚度、抗弯拉强度等性能达标，剪力墙等抗震结构的综合抗震能力超过工程所在地地震烈度等级一级，符合国家规范要求[8]。同时在整个过程中，该桥梁工程并未出现钢纤维混凝土的异常问题，因此应用方法与施工工艺有效，可保障工程质量。

3 结语

综上，本文对钢纤维混凝土在现浇预应力混凝土桥梁中的应用进行了研究，介绍了钢纤维混凝土的性能特点，说明钢纤维混凝土具有良好的应用价值，值得推广。随后文中结合案例，分析了钢纤维混凝土的应用方法以及施工工艺，依照方法与工艺流程、要点与要求进行施工可提高现浇预应力混凝土桥梁工程质量，并对质量作出强有力的保障。