基于钢纤维混凝土技术的道路桥梁施工方法

文／孙宏杰 威海市公路事业发展中心 山东威海 264200

引言：

从道路桥梁项目的现代化技术层面来看，钢纤维混凝土技术具有较高的应用价值，基于对此技术的合理应用，不仅能够提高工程施工质量，而且符合绿色施工理念。此技术主要应用的是水泥复合材料，以此来取代传统的混凝土材料，更加绿色环保，而且建设的工程质量更为可靠。不论是从经济角度分析，开始出于社会效益的角度，施工单位都应当加强对钢纤维混凝土技术的应用，并且持续进行技术革新与优化，推动建筑行业实现更加良好的发展。

1.钢纤维混凝土的性能分析

（1）钢纤维的加入能够显著提高混凝土的物理强度。相比于普通混凝土，钢纤维混凝土在受力时更难发生破坏，可以承受更大的压力，这使得钢纤维混凝土在需要高强度结构的工程中具有很大的应用潜力。然而，钢纤维的加入也会增加混凝土的重量，在工程设计中需要额外考虑，尤其是对于需要轻负荷或要求减轻结构自重的设计。

（2）具有较强的抗压、抗弯折和抗拉性能。在受到外部力量的作用后，如地震等自然灾害或机械冲击，普通混凝土结构容易产生断裂和破坏，而钢纤维混凝土具有更好的韧性和抵抗力，能够吸收和分散应力，减缓结构的受损程度，保护了工程的安全性和可靠性[1]。

（3）通过掺入适量的钢纤维，砼的冲击韧性可以提升50-100 倍，这使得钢纤维混凝土在需要抵抗撞击或爆炸冲击的工程中具有更广的应用空间，如护坡、地下结构和防护墙等。

（4）钢纤维混凝土具有更好的弹性特性，能够更好地承受荷载并减少变形，从而更有效的保持混凝土道路的形状稳定性和减少收缩程度。在同等使用年限下，钢纤维混凝土道路相比普通混凝土道路更具有更强的耐久性。

2.道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用的意义

2.1 节约成本

在目前社会需求快速增长的背景下，道路桥梁工程面临着越来越大的施工难度。而钢纤维混凝土作为一种新型材料，为道路桥梁项目的施工提供了有效的解决方案。首先，通过钢纤维的添加能增加混凝土的强度、韧性与抗裂能力，使桥墩与路基能够更好地承受重载和外部冲击，降低了其由于温度变化、荷载变化等原因引起的开裂和损坏风险，减少了维修和更换的需求，从而节约了维护成本。其次，采用钢纤维混凝土作为桥面与路面的使用材料，可以显著减轻结构的自重，减轻了对支撑结构的要求。而且钢纤维混凝土的轻量化特性使得道路桥梁的施工更为便捷，减少了原材料的使用量和运输成本[2]。

2.2 加强钢筋混凝土桩以及路面、桥面的性能

传统的钢筋混凝土桩在承受冲击力时容易发生破坏，而钢纤维混凝土通过增强桩顶和桩尖的抗冲击韧性可以显著提升桩的穿透能力。这意味着在施工过程中，钢纤维混凝土桩能够更好地抵抗外力的冲击，确保桩的稳固性和可靠性。而且，相比传统施工方法中需要重复锤击的步骤，钢纤维混凝土可以直接使用机械设备进行施工，节省了大量的时间和人力资源，还能大幅提升桩顶和桩尖的力学性能，使其具有更强的抗冲击韧性，进而规避了传统作业方式下可能出现打入桩顶时产生裂缝的情况，大幅提升了工程施工质量与效率。另外，把钢纤维混凝土技术运用于路桥工程中，可以有效提升路面与桥面的抗裂性能与抗冻性能，为民众提供更为舒适、安全的使用体验。

3.钢纤维混凝土施工技术的应用措施

3.1 材料的选择

在进行钢纤维混凝土施工时，选择适合的材料是至关重要的。首先，需要挑选强度和基础材料接近的钢纤维材料，以确保混凝土的整体强度和性能。其次，钢纤维的含量需要控制在0.46%-1.96%范围内，以保证钢纤维在混凝土中发挥出最佳的增强效果。再者，钢纤维的长度与宽度也需要符合一定的要求，过长或过短的钢纤维都会影响混凝土的均匀性和强度，需要结合现场的具体要求挑选合适的钢纤维材料，以保证纤维的分散特性有效发挥。

3.2 材料的分配和分散装置

需要严格依照原设计方案确定配合比，并参照现场的实际情况开展排水试验，确定最为合理的排水比例，以确保混凝土的流动性和性能，以满足工程项目施工的需求。通常，机械设备的功率需要设置在0.75-1.0kW 范围内，分散速度为每分钟20-60 千克，这样可以确保钢纤维在混凝土中充分分散，避免纤维团块的形成，从而提高混凝土的均匀性和强度[3]。

3.3 钢纤维混凝土搅拌

在开始搅拌之前，必须根据设计要求确定好混凝土的配合比，并且为了确保混凝土配合比的准确性，需要采用电子秤对原材料加以精确称重。在原材料的搅拌过程中，应当按照砂、钢纤维、碎石与水泥的顺序逐步添加原材料。在正式进行混凝土搅拌前，应当实行试拌操作。通过试拌可以确定混凝土所需的合理水量与拌和时间。在钢纤维混凝土搅拌过程中，常常使用强制式拌和机进行搅拌，如此可以更好地实现原材料的混合，并确保钢纤维均匀分散于混凝土中。一般情况下，搅拌1min 的时间是比较合适的。除了基本的原材料外，根据需要还可以添加一些外加剂来改善混凝土的性能。在添加外加剂之后，需要进行两分钟的水湿拌，以确保外加剂充分溶解和混合。

3.4 钢纤维混凝土浇筑

在开展混凝土浇筑前，必须确保混合料已经充分拌和均匀。这样可以避免出现原材料分层或均匀性不足的问题，从而影响到混凝土的强度和稳定性。在倒料过程中，应当严格把控每次倒料的距离，通常应在15-20 厘米范围内。钢纤维混凝土的浇筑操作应该做到缓慢、均匀、连续，这样可以确保混凝土在模板中均匀分布，有利于混凝土的流动性和排气性，避免出现空洞或者夹层现象。在整个浇筑过程中不得停顿，停顿会导致混凝土的凝固和不均匀，从而影响到施工质量和混凝土的强度[4]。

3.5 钢纤维混凝土振捣

平板振捣器是一种常用的振捣设备，通过产生高频振动来让混凝土内部颗粒紧密排列和沉降，从而提高混凝土的密实性和强度。但是要注意，过度的振捣力度也会造成反效果，导致混凝土的分层和空鼓现象。因此，在进行振捣时，应当选择适当的振捣力度，以达到最佳的振捣效果。

3.6 钢纤维混凝土成型

若想防止产生质量问题，混凝土的成型环节十分重要，必须要掌握施工要点，对于纤维分布不均、粗骨料粒径不合格与含砂比例高的问题，可采取真空吸水法。还可通过抹平表面来防止钢纤维暴露在外，如此不仅能够确保道桥工程外形美观，还可提升施工质量。

3.7 钢纤维混凝土接缝

在接缝处理时，需要按照相关标准规定进行施工。为了达到没有接缝或采用整幅式接缝的效果，可以使用摊铺机进行操作。在进行伸缩切割时，要根据混凝土的强度和设计标准来确定切割时间和频率。同时，在施工过程中，需要注意现场的封闭操作，避免灰尘和杂物进入混凝土缝隙中，从而影响接缝的质量。

4.钢纤维混凝土技术在桥梁工程中的应用

4.1 做好桥面铺装作业

桥面结构层一般分为两层或三层，通过合理安排各层材料的特性和功能，可以增强桥面对承载荷载、抗裂、耐磨和抗变形等方面的能力。在两层结构中，上层采用钢纤维砼材料，可以提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。而下层则使用普通砼，以提供稳定的基础支撑。三层结构则更进一步，对上层与下层都使用钢纤维砼，以增加整体的强度和耐久性。而中层则使用普通混凝土，起到连接上下层的作用，使整个结构更加坚固稳定。在此方面的应用中，需保证钢纤维砼的铺筑厚度为普通砼的1/2 或者是3/5，该比例可以保持合适的层次结构，充分发挥钢纤维混凝土的优势。在进行桥面铺设之前，首先需要铺筑一层优质砂浆，这一步骤可以在桥面与铺装层之间形成良好的粘结层，提高桥面的整体强度和稳定性。然后，按照水平分层的原则进行浇筑，确保每一层的厚度均匀，并且不超过四十厘米。浇筑完成后，工作人员应当进行均匀的振捣处理，排除混凝土内部空隙和气泡，提高混凝土的密实性和强度。此外，还需要对砼结构层进行养护处理，如覆盖养护膜、喷洒养护剂等，以确保混凝土逐渐水化和固化，达到预期的强度和稳定性[5]。

4.2 优化桥梁结构体型

通过优化桥梁结构体型，可以保证整体结构受力均匀，防止出现局部应力集中的问题。在钢纤维混凝土施工中，操作人员需要合理控制钢纤维的添加量，以及搅拌时间和搅拌强度等参数，以保证钢纤维在混凝土中均匀分布，并与混凝土牢固地结合，以增加混凝土的韧性和抗裂性能，提高整体结构的刚度和稳定性。另外，还要加强坐浆厚度的控制。坐浆层的厚度太薄会使得结合面形成空隙，降低结构的承载能力和稳定性；而太厚则容易引起垫块偏移等问题。为了确保坐浆质量符合要求，施工人员需要根据设计要求合理控制坐浆层的厚度，并对坐浆材料进行严格筛选和掺配，以确保其黏结度和可塑性。施工人员必须要尽可能避免在高温的夏季实行浇筑，高温环境会使混凝土迅速凝固，增加温度裂缝的发生风险。因此，在浇筑环节，应当使用降温剂、覆盖遮阳网等方式来有效降低混凝土的温度，从而保证混凝土结构具备良好的稳定性与刚度，减轻温度荷载对结构的不利影响，提升道路桥梁的整体性能。

4.3 加固桥梁墩台

在加固桥梁墩台时，可选择使用转子Ⅱ型喷射机进行钢纤维混凝土喷射施工。这种施工方法可以将钢纤维混凝土均匀地喷射到桥梁墩台表面上，形成一层厚度为5-20 厘米的保护层，有效地增强桥梁墩台的抗震性能，提高结构的承载能力。为了进一步提高桥梁墩台的抗裂性能，还可以在施工中加入适量的快硬硫铝酸盐水泥和S 型速凝剂，以此增强混凝土的早期强度和硬化速度，有效防止裂缝的产生和扩展。对于已经建成的桥梁墩台，定期检测其抗震端的强度是至关重要的。若察觉到部分抗震端存在质量缺陷，如裂缝、破损或强度下降等，就应当及时加以修补。在修补过程中，选择优质的混凝土作为修补材料，确保修复部位与原有结构的牢固连接，可以防止抗震端的缺陷引起桥墩结构的抗震性能下降，保障桥梁的安全运行。除了对抗震端进行修复外，还应特别关注桥梁墩台弯度区域。这些区域往往承受较大的力和变形，容易出现缺陷和损伤。因此，在施工过程中需要进行动态调整和加固处理。针对存在缺陷的部位，可以采用加厚的方式，即增加混凝土的厚度，提升这些特殊部位的抗震能力，以此延长桥墩结构的使用寿命。最后，在桥墩结构的设计中，相关人员应该按照施工规范标准和实际施工条件，选择最优的框架结构，合理设计纵面梁的强度，控制好连梁跨度，把墩台结构分成多个均匀的小段。此种设计能够增强桥梁墩台的整体稳定性和承载能力，提高道路桥梁工程的伸展性和安全质量，有效减少结构的变形和应力集中，提升桥梁墩台结构的抗震性能和整体质量。

4.4 增强桩顶与桩尖结构

钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用可以显著提高施工质量和保证工程的安全性。对于桩顶和桩尖结构的施工作业，合理运用该技术，能够有效增加桩顶的抗冲击能力和韧性，从而防止桩尖由于设计深度提升而发生破裂的情况，同时还能加快施工的速度和改善施工效果。为了增强桩顶与桩尖结构的稳定性，对于桩身部分，可以选用预应力钢筋砼或整体浇筑性钢纤维砼。这些材料具有较高的强度和耐久性，能够有效提升桩的穿透力和承载能力，确保建筑的牢固性。若是道路桥梁工程需要穿越隧道，就需要将钢纤维砼技术与衬砌工艺、喷射钢纤维技术联合起来综合应用，利用钢纤维混凝土技术对隧道加以支护，可以提高侧壁的稳固性，提高整体隧道的安全水平，同时运用普通混凝土施工技术对隧道进行衬砌，进一步加固和保护隧道结构。另外，还需要注意对路桥面层进行必要的防水处理，在路桥面层上修建保护层，能够有效地防止地下水的侵蚀，保持路桥结构的完整性和稳定性。

4.5 发挥钢纤维混凝土技术在边坡施工中的作用

通过使用喷射机械来喷射钢纤维混凝土集料，可以确保钢纤维混凝土充分填充边坡的空隙和裂缝，并形成一个坚固且连续的混凝土结构，提高边坡的强度和稳定性。不仅如此，钢纤维混凝土技术还能够提高边坡的防渗能力。在实施施工之前，施工技术人员需要对道路桥梁工程周边地质条件进行深入分析，以精准评估边坡当前的渗漏情况。一旦发现渗漏问题，就可选择适当的混凝土配合比例来修复裂缝，有效阻止水分渗透到边坡内部，并防止裂缝扩大，从而保护边坡的稳定性与结构完整性。对于那些渗漏较为轻微的边坡，施工人员可选择使用高压单管钢纤维混凝土旋喷施工方法。这种施工方法是利用高压力将钢纤维混凝土材料喷射到边坡表层，形成一个致密的保护层，有效防止水分渗透和表层开裂和脱落问题的发生。这种方法操作简便，施工速度快，并且能够在保证边坡结构稳定性的同时提供良好的防渗效果。此外，翻砌技术也是处理边坡结构中对接缝的一种常用方法。施工技术人员可以利用翻砌技术在缝隙中填入优质的钢纤维砼材料，以实现对接缝的修复和加固。

5.钢纤维混凝土技术在道路工程中的应用

5.1 混凝土路面碾压

钢纤维作为一种增强材料，能够增加路面的强度与韧性，从而提高其抗裂性和耐久性。常见的钢纤维比例为0.6%的B 型与0.53%的F 型钢纤维，这些钢纤维具有良好的拉伸强度和抗弯能力，能够在混凝土中形成三维分布网状结构，有效地抵抗裂缝的扩展。在施工作业中，工作人员需要对路面的压实进行监督和控制，确保路面的紧实程度和平整性。只有通过适当的压实，钢纤维混凝土才能充分发挥其优势，使其性能得到最大程度的提升。同时，还需要注意施工过程中的温度和湿度控制，避免因温度变化引起的开裂问题。使用钢纤维混凝土技术实行路面碾压处理，不仅能够减少建材的使用，而且还能提高路面性能，并且钢纤维砼路面结构厚度通常仅有普通砼结构的大约55%，实际应用价值较高。

5.2 混凝土罩面

混凝土罩面施工是一种通过覆盖钢纤维混凝土层来修复混凝土路面，从而解决路面质量问题的有效方法。混凝土路面在长期使用和受到各种载荷的作用下，会发生开裂、剥落、变形等问题，影响道路的使用寿命和行车安全。而采取混凝土罩面施工能够有效修复这些问题，提高路面的使用寿命。在进行混凝土罩面施工时，常用的方法包括以下三种：

（1）直接式施工，是指将钢纤维混凝土直接浇筑在原有路面上，形成新的保护层，这种方法施工简单、工期短，适用于较小面积的修复工程。

（2）分离式施工，是指在原有路面上铺设隔离层，然后在隔离层上浇筑钢纤维混凝土层，形成独立的路面结构，这种方法可以隔离原有路面的裂缝和缺陷，提供更加稳定的修复效果。

（3）结合式施工是应用最广泛的方法，其通过同时采用普通混凝土罩面和钢纤维材料罩面，能够提高路面结构整体承载能力，增加了路面的抗裂性能和耐久性，提升了修复效果。

5.3 路面防冻

钢纤维混凝土具备优秀的导热性，因此在路面防冻养护方面发挥着重要作用。如果路面存在冻伤裂缝等问题，施工人员可结合具体情况，选择合适的钢纤维混凝土材料修补路面。此外，在易于发生路面冻伤的区域，也可通过铺设钢纤维混凝土来提升路面的防冻能力，如此可以有效地延长路面的使用寿命，减少冻害对道路交通的影响。

结语：

总而言之，各种先进的现代化施工技术的研发应用，让道路桥梁工程建设质量更加可靠，同时，还提高了工程建设效率。其中，钢纤维混凝土技术因为具有多方面的优势，从而得到了广泛的关注和应用，施工单位必须要掌握此技术的应用要点，确保在实际应用时能够扬长避短，将该技术的优势与特点充分发挥出来，提升我国道桥工程的总体建设水平。