公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

张彦彬

张彦彬

开封县公路管理局河南475100

摘要：钢纤维混凝土作为一种新型的优质水泥基复合材料，性能优良，施工方便，可以很好地达到设计的目的，满足使用要求。钢纤维混凝土技术在桥梁工程中的应用能够有效节约施工成本、保证施工质量。

关键词：公路桥梁；钢纤维混凝土；具体应用

路桥施工中钢纤维混凝土施工技术具有重要的地位和作用，并且能取得很好的效果，这主要是由于钢纤维混凝土具有一定的力学强度、很好的韧性以及耐磨性和耐久性，这些性能都能促进路桥工程项目施工质量的提高。无论是在路面施工还是桥梁施工中，利用钢纤维混凝土施工技术，都能达到理想的施工效果，提升路桥施工质量，确保路桥工程的使用寿命。

一、钢纤维混凝土技术介绍

1、基本性能

当往普通混凝土掺入1%~2%的钢纤维后，钢纤维混凝土的优点为：抗拉强度提高60%左右；抗弯强度提高100%左右；抗压强度提高25%左右；抗压韧性提高5倍左右；抗弯韧性提高70倍左右；抗冲击韧性提高3倍左右；抗疲劳性提高3倍左右；收缩降低8%左右；耐冻融、耐热更好。但是，它还是有一些缺点，如流动性差，搅拌和振捣时钢纤维易成团或折断，凝结时间太短等。

2、材料介绍与设计要求

（1）材料介绍

首先，最重要的材料是钢纤维。按品种主要有剪切、切断、切削、熔抽等几种形式的钢纤维。按长度可分为普通短钢纤维（长度为20~40mm，长径比40~120）和超短钢纤维（长度为5~15mm，长径比10~30）。钢纤维的增强效果与钢纤维的长度、直径、长径比有关，所以设计时必须要特别注意，要同时根据拌和物的和易性、施工要求，按《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》规定选用钢纤维。

其次，水、砂、粗集料。其中，水必须选用干净的饮用淡水；砂必须选用河砂；而细骨料砂、粗集料除了必须选用符合《普通混凝土用砂质量标准JGJ52—92》《普通混凝土用碎石或卵石质量标准JGJ52—92》等规定外，细骨料砂必须不含氯盐成分且细度模数范围在2.3~3.0，粗集料的最大粒径不超过钢纤维长度的2/3（如20mm）。

最后，水泥与外加剂（如减水剂、泵送剂等）。水泥选用标号大于425#且质量符合GB175—92规定的硅酸盐水泥；用于调节混凝土塌落度值，提高混凝土的和易性与密实度的减水剂必须优质高效，同时，外加剂试验合格，且不含氯盐，才可以使用。

（2）设计要求

钢纤维混凝土的设计主要是配合比的设计，设计内容包括配制强度计算、水灰比确定、钢纤维体积率、单位用水量与水泥用量、含砂率等。原则上来说，其与普通混凝土是大同小异的，除了要满足一些结构上的特殊要求，还要对配置好的钢纤维混凝土进行试验，比如强度试验，尽量使其满足抗压、抗拉等强度要求。设计时还要注意砂率、用水量和钢纤维体积与钢纤维混凝土等之间的关系。

3、施工技术要求

路桥工程的施工质量往往能够决定钢纤维混凝土市政路桥工程的质量，在某种意义上来说路桥施工质量主要就是依赖混凝土的施工技术质量。在施工过程中不仅一定要按照钢纤维混凝土的施工要求来执行，要确保在基体中均匀分布钢纤维，重视施工过程中的技术问题。

（1）钢纤维分散装置

假如把钢纤维全部投入混凝土搅拌机之中，就会非常容易产生固结的现象，因此，将钢纤维进行均匀分布，而且要充分分散，才把钢纤维投入混凝土搅拌机中，在搅拌之前钢纤维需要通过分散装置才能进入搅拌机。正常情况将分散机的功率控制在0.65W~1.0kW。

钢纤维在投入搅拌机之前要直接选择材质较好、直径较粗的纤维，或者预先与细骨料定量均匀拌合，还要在料斗入口处设置振动筛，把不符要求的钢纤维拣出。

（2）搅拌时间和投料顺序

在市政路桥混凝土施工过程中，防止钢纤维固结，应当使用先干后湿和分级投料的工艺。根据以下步骤来进行施工：砂→碎石→水泥→钢纤维。在搅拌机内，混和料预先干拌2分钟，接下来加外加剂和水湿拌1分钟。

在正常情况下，一般搅拌机无法满足钢纤维混凝土的搅拌指标。所以对于钢纤维的混凝土搅拌，尽量使用双锥反转出料搅拌机与强制式搅拌机。如果坍落度较小或者纤维惨量较高时，搅拌机应当降低利用率，防止搅拌机出现超负荷的工作。

二、钢纤维混凝土的具体应用

1、道路施工中的应用

由于钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨性及冻融性等优点，延长路面使用寿命，从而在路面工程中获得广泛应用。

（1）新建全截面钢纤维混凝土路面。全截面采用钢纤维混凝土的路面厚度为普通混凝土路面厚度的50％～60％，钢纤维掺量为0．8％～1．2％。双车道路面一般不设纵逢，横缝间距20～30m，最长可取50m。

（2）新建复合式钢纤维混凝土路面。复合式路面可以做成双层式或三层式。双层式路面的构造是在全路面板厚的上层约全厚40％～60％铺设钢纤维混凝土。三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层，中间夹普通混凝土层。结构上比较合理，但施工复杂。根据经验，三层式复合路面宜在机械化铺设条件较高的地区使用。

（3）碾压钢纤维混凝土路面。将钢纤维置于碾压混凝土中，从而使路面的强度和韧性增强，改善碾压混凝土的力学性能。

（4）钢纤维混凝土罩面。旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式二种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体，共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结，而是中间设置一个隔离层，各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。

（5）钢纤维水泥砂浆或细石混凝土罩面修补。用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面。钢纤维体积率以1％～2％为宜，长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般限制在70～100范围内。

2、桥梁施工中的应用

（1）桥面铺装。采用钢纤维混凝土桥面铺装层不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性和提高舒适性能，还可以增强桥梁抗折强度，增加桥梁本身刚度，减少铺装厚度，降低结构自重，改善桥梁受力状况。此外，采用钢纤维混凝土和橡胶沥青混凝土复合的双层桥面也是一种有效措施。

（2）桥梁上部承受荷载部位。采用钢纤维混凝土作为主拱圈（主梁）或在应力集中区局部加强，改善结构受力性能，有效控制结构变形，减轻自重，推动桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展。结构性能良好，造型美观，而且可减少上部材料用量，使下部墩台数量也相应减少，从而降低造价，提高经济效益。通过修建钢纤维混凝土桥梁降低梁高，满足使用上的特殊要求。

（3）桥梁墩台等结构局部加固。对动载长期作用下造成的桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落病害，采用转子Ⅱ型喷射机喷射5～20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。一般钢纤维类型采用剪切钢纤维，掺量为110％；采用硫铝酸盐快硬水泥和Ts型速凝剂提高早期抗裂性能；对旧混凝土表面喷砂或凿毛，增加新旧混凝土的整体性。

（4）钢筋混凝土桩加强。采用钢纤维混凝土对桩顶或桩尖局部增强，桩的穿透力有较大提高，锤击次数减少，大大提高打击速度。一般在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土，增强桩顶的抗冲击韧性，避免桩顶在打入设计深度以前出现破裂，并增加桩尖入土能力，提高打击速度。桩身部分仍用预应力或非预应力钢筋混凝土。当然也可以全断面整体浇筑钢纤维混凝土，但其经济效益会有所下降。

3、衬砌隧道和边坡防护加固

采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施。具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段，采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。

钢纤维混凝土本身确实有比较好的性能，同时钢纤维混凝土能够给我们的道路桥梁施工带来新的选择，钢纤维混凝土技术的更广发使用也是在一定程度上推动着道路桥梁施工技术的发展，通过探讨研究我们发现钢纤维混凝土的应用的面比较广以及钢纤维混凝土的施工技术并不复杂，只是钢纤维混凝土的施工过程中，需要注意的地方更多，需要了解的地方也还很多。

参考文献：

[1]梁旭东.钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用[J].中国新技术新产品，2010（14）：94-95.

[2]舒畅.路桥施工中钢纤维混凝土施工技术应用分析[J].科技资讯，2010，（28）