钢纤维混凝土技术在桥梁施工的应用

王苗苗

（唐山市交通运输局公路工程处，河北唐山 063000）

1 钢纤维混凝土技术在桥梁工程中的应用

1.1 桥面铺装的应用

（1）桥梁桥面进行铺装时经常采用钢纤维混凝土进行施工，钢纤维混凝土桥面的厚度约为普通混凝土桥面的一半。混凝土中钢纤维的含量约为1%，采用钢纤维混凝土桥面可以提高桥梁的抗压性、耐久性，同时可以增加桥梁的刚度，使其更好地满足行车要求。因此在桥面施工时被广泛应用[1]。

（2）在进行钢纤维混凝土桥面施工时，多采用分层施工的方式，大多分为两层和三层。其中在两层桥面施工时，钢纤维混凝土位于上层，其厚度占比为总桥面厚度的50%，下层使用普通混凝土施工，在三层桥面施工时，钢纤维混凝土位于上层和下层，中间层采用普通混凝土施工，与两层桥面相比，三层桥面施工技术更难。因此，在施工中多分为两层施工，只有设备齐全，且施工场地条件好的工程中会分三层施工。

1.2 上部结构的应用

（1）桥梁常年处于外界环境中，在环境和行车荷载的作用下时常会产生不同程度的病害，其中最为常见的就是混凝土裂缝，此类病害多发生在桥梁的上部结构中。因此，施工单位需要对此类问题进行解决，针对这种情况，施工单位可以采用钢纤维混凝土施工技术，钢纤维混凝土可以有效地提升桥梁结构的整体性和抗震能力。在进行施工时，可以采用喷射机完成，喷射的钢纤维混凝土层的厚度应控制在5～20cm，材料选择中钢纤维材料宜使用剪切钢纤维，水泥宜选用硫酸铝酸盐快硬水泥，外加剂选用速凝剂，增强钢纤维混凝土的早期抗裂性，材料准备完成后，方可开始喷射混凝土施工，最后进行养护[2]。

（2）在桥梁建设过程中，施工单位也可以使用钢纤维混凝土进行施工，以钢纤维混凝土作为主梁，可以充分提高桥梁结构的受力性能，减少上部结构的变形。同时，钢纤维混凝土的用量要远远少于普通混凝土，这可以减轻结构的自重，为企业带来使用效益。因此，在桥梁上部结构施工中采用钢纤维混凝土正在逐步变为趋势。

1.3 桩结构的应用

在桥梁桩基础的施工中采用钢纤维混凝土，可以明显改善桩基础的穿透性，提高桩身的抗冲击能力，但是桩基础施工需要的混凝土量巨大，如桩基础施工全部采用钢纤维混凝土，势必会大幅增加企业的施工成本。为保证企业的经济效益，在桩基础施工中，可以在桩身部位采用钢筋混凝土，在关键部位施工时可以使用钢纤维混凝土，这不仅可以降低企业的施工成本，还可以提升桩基础的性能。

2 工程概况

河北省内某桥梁工程设计总长度150m，设计行车速度为100km/h，桥面宽度20.5m，设置为双向四车道，工程地处交通要塞，行车量巨大，为满足此处的行车荷载的要求，决定采用钢纤维混凝土施工技术进行桥面铺装，以提升桥面的承载力及稳定性，下文将对其施工要点进行分析。

3 钢纤维混凝土施工技术

3.1 材料选择

（1）钢纤维混凝土施工之前，首先要进行原材料的选择。本次施工采用的钢纤维，其力学性能要求不低于一级碳钢的要求，同时要合理确定钢纤维的长度、直径、表面形状等参数，如选用钢纤维过长，则会影响混凝土的质量，选用的钢纤维过短，则不能起到强化作用。因此，结合试验分析最终选择剪切型钢纤维进行施工，该材料的长度为3m，抗拉强度为400MPa，等效直径为0.5mm，符合本次施工的要求[3]。

（2）本次施工采用的水泥为42.5标号的普通硅酸盐水泥，选用的矿粉为粉煤灰，粉煤灰的选择标准满足国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB 1596-2017），选用的细集料为河砂，粗集料为碎石，其细度模数的范围宜控制在2.3～3.0，集料的质量要求满足国家标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52-2011），选用的水为干净的饮用水。

（3）确定各种原材料的质量、规格型号后，结合本次施工的具体要求，进行配合比的设计，材料的配比应满足水泥∶集料∶矿粉∶钢纤维∶水=1∶4.31∶0.01∶0.21∶0.4，根据配比得到的钢纤维混凝土其砂率宜不小于35.7，坍落度宜保持在140～160mm，抗压强度不小于48MPa，抗折强度不小于8.5MPa。

3.2 桥面冲洗

钢纤维混凝土浇筑施工前，施工单位要对桥面进行清理工作，保持桥面的清洁、湿润。首先对桥面存在的建筑垃圾、杂物进行清理，然后对桥面的平整度进行检查验收，检查后再用水对桥面进行冲洗作业，冲洗完成后，要保证桥面上无水分残留，尤其针对齿槽表面，需要将其水分排干，最后方可进行浇筑施工[4]。

3.3 混凝土制备

（1）结合设计好的配合比进行钢纤维混凝土的拌和作业，本工程钢纤维混凝土的拌和在拌和厂内进行。拌和过程中的投料顺序应按照粗细集料、钢纤维、矿粉的顺序进行投放，其中钢纤维的投放应分三次进行，每次投放时应间隔一段时间，待所有的材料投放且干拌完成后，再向拌和机械中加入水进行湿拌，拌和时间控制在7min左右，拌和完成后钢纤维混凝土的坍落度应在140～160mm。

（2）在钢纤维混凝土拌和过程中，施工单位应注意拌和中拌和机械预留20%的空间，以保证钢纤维在混凝土中均匀分布，并在拌和过程中要详细地记录各种参数，如拌和速度、时间、温度等，方便后续出现问题的检查。待混凝土拌和完成后，需要及时用罐车将钢纤维混凝土运送施工现场，为避免材料在运输过程中发生离析，在向罐车卸料时，应分次卸料，且罐车在运输过程中应保持匀速行驶，不得骤然加速，同时运输过程中应同步开启罐车的搅拌功能，保证材料的均匀性[5]。

3.4 混凝土施工

（1）运送至施工现场的钢纤混凝土要及时进行浇筑，混凝土的浇筑采用泵送的方式进行，待混凝土浇筑至施工场地后，为保证钢纤维混凝土的二维分布，在摊铺之前，应采用平板式振捣器充分振捣钢纤维混凝土材料。振捣施工中应保持钢纤维纵向条状集束排列，充分发挥其作用，抵抗桥面的收缩应力与行车荷载，振捣完成后应对施工区域进行检查，确保振捣施工的全面性，不得出现漏振或过振的问题。

（2）振捣完成后，采用三轴混凝土机对材料进行整平和压实，整平施工时，针对机械无法施工的位置，施工人员可以采用适合长度的铝合金尺进行纵向和横向的刮平，最终使混凝土达到平整的状态，在混凝土整平后需要对其平整度进行检查。

（3）平整度检测合格后，需要在其表面进行刻槽施工，其主要目的是提升桥面的美观度和摩擦力，保证行车安全，刻槽的深度和宽度需要满足设计的要求，本次刻槽施工中，其深度为5～6mm，其宽度为3～6mm，每个槽体间的距离应控制在20～30mm[6]。

（4）钢纤维混凝土施工过程中，应注意切缝施工，在桥面施工过程中，难免会预留施工缝。因此，需要进行切缝作业，切缝的深度应控制在2cm，施工时要尽量减少切缝的数量，使桥面形成整体，如必须切缝的位置，结合上述切缝施工的要求，进行切缝处理。

3.5 养护

钢纤维混凝土施工完成后需要及时进行养护工作，在混凝土初凝后应采用塑料膜进行覆盖，选用的薄膜材料应具有一定的厚度及韧性，避免在覆盖期间被轻易破坏，其覆盖的宽度应超过桥面60cm以上，在超过的部位需要采用沙土进行压实，来抵御风对养护施工的影响，养护施工共持续21d，在养护期间要进行交通封闭，禁止车辆和行人的通行，待钢纤维混凝土的强度达到设计强度的80%后，方可解除限制开放交通。

3.6 质量控制措施

3.6.1 材料质量控制

（1）钢纤维混凝土材料中最重要的材料就是钢纤维，如施工单位选购的钢纤维材料存在质量问题，则混合料的性能必定无法满足设计要求。因此，要确保本工程钢纤维混凝土的施工质量，施工单位要先做好钢纤维材料质量的控制，针对钢纤维材料的质量控制，施工单位要做好钢纤维材料的入场检验工作，检验钢纤维材料时应外观检测、几何尺寸检测、弯折性能检测等三方面入手，具体检测要求如下。

（2）对于钢纤维材料的外观检测而言，本次施工采用的所有钢纤维材料其外观质量必须符合要求，其表面不得存在质量缺陷，且也不得粘贴影响钢纤维本身及水泥材料的有机物，以避免影响其质量。此外，钢纤维表面不得存在严重的锈蚀问题，当存在锈蚀现象时，锈蚀的纤维重量不得超过纤维总重量的1%；对钢纤维材料的几何尺寸而言，其长度的偏差不得超过设计要求的5%，钢纤维直径的偏差不得超过设计要求的10%，同时钢纤维长度偏差与直径偏差的比值不得超过设计要求的15%[7]。

（3）对于钢纤维弯折性能的检测而言，主要的检测方法为抽样检测，每一批入场的钢纤维材料，检测人员从中依照随机的原则选取10根加以检测，检测方法为先将钢纤维缠绕于圆形钢筋上，采用的圆形钢筋其直径宜不小于3mm，然后再手动弯折钢纤维材料，使其达到90°的折角后，检查钢纤维的断丝情况，如经检测钢纤维的断丝数量在2根及以上，则检测人员需双倍抽检，若断丝数量仍不能满足要求，则证明这批钢纤维材料的弯折性能不满足要求，不得入场使用。

3.6.2 混合料拌和控制

（1）钢纤维混凝土材料的性能取决于材料的拌和过程，如钢纤维混凝土拌和充分、合理，则混合料的性能就可以得以保证；如混合料的拌和过程不合理，则混合料拌和后可能会存在离析问题，其性能就无法满足设计要求。因此，为保证钢纤维混凝土的性能，本过程施工中施工单位要做好钢纤维混凝土拌和过程的控制，针对钢纤维混凝土的拌和，拌和站内宜采用滚动式拌和机，拌和时每一批钢纤维混凝土的拌和量不宜过满，保持在拌和机总量的80%即可，以避免因拌和量过大，无法充分搅拌均匀。

（2）在钢纤维混凝土拌和过程中，施工单位要严格做好其监督管理工作，钢纤维混凝土拌和中必须先经过2～3min的干拌，才能再加水充分拌和，如施工人员没有经过充分的干拌施工，直接加水拌和，就容易导致钢纤维混凝土拌和中发生结团的现象。而钢纤维混凝土出现结团后，混合料内部的纤维团会越来越紧，在后续浇筑时也难以分开，从而影响工程质量。因此，如拌和过程中施工人员发现结团问题，应及时将结团的纤维挑出，以避免影响后续钢纤维混凝土的浇筑质量。

3.6.3 浇筑时间控制

（1）由于钢纤维混凝土中含有水泥材料，而水泥具有初凝和终凝时间，若混合料浇筑过程时间太长，则钢纤维混凝土会发生凝结现象，从而严重影响工程质量。因此，本工程施工过程中施工单位要做好钢纤维混凝土浇筑时间的控制，其浇筑时间的长短需根据施工当日的环境温度综合确定，若当日施工时外界气温在5～9℃，则钢纤维混凝土从出料到浇筑完成的时间宜控制在2.75h内；若当日施工时外界气温在10～19℃，则钢纤维混凝土从出料到浇筑完成的时间宜控制在1.25内[8]。

（2）若当日施工时外界气温在19～29℃，则钢纤维混凝土从出料到浇筑完成的时间宜控制在0.85h内；若当日施工时外界气温在30℃以上，则钢纤维混凝土从出料到浇筑完成的时间宜控制在0.75内。总之钢纤维混凝土的浇筑时间应依据当日气温的增加而逐渐减少，因为气温越高钢纤维混凝土的凝结时间越短，若要求时间内无法完成施工，则施工单位在拌和钢纤维混凝土时，可向混合料中掺加适量的外加剂，以延长钢纤维混凝土的凝结时间，从而延长浇筑时间。

4 结语

钢纤维混凝土施工技术作为一种桥梁施工技术，其操作简单，施工方便，可以很好地保证桥梁施工质量，满足使用要求，且伴随人们对钢纤维混凝土技术的日益重视，钢纤维混凝土基础理论也将不断完善。