浅议道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术应用

姚美英

北京市首发高速公路建设管理有限责任公司北京市101100

摘要：随着社会经济建设水平的不断提升，城市化程度慢慢加深，人们对于城市中的建筑要求也有了明显的改变。正是由于我国地广人多，对道路桥梁的建设一定要有足够的投人和重视，只有这样，整个国家的建设才能够有所保证。本文论述的钢纤维混凝土技术在道路桥梁建设中的实际应用情况，通过详细的论述，可以让更多的人了解到目前我国建设道路桥梁的现状，同时，最重要的是能够通过论述，明确其未来的发展方向。

关键词：道路桥梁；施工；钢纤维混凝土；技术；应用

钢纤维混凝土是指在普通的混凝土中掺入随机分布的、一定量的由钢纤维配置成的复合型材料。加入了钢纤维后的混凝土，能够显著的改善普通混凝土的物理性质，例如抗磨损、抗疲劳、抗拉等性能，其中钢纤维是以随机的方式进行分布，因此在一定程度上限制了混凝土内部的宏观裂缝形成以及微裂缝的扩展，从根本上保证了整个过程的安全性。钢纤维混凝土技术是指一些对抗拉、抗压、耐磨性要求较高的市政类土木工程中的应用钢纤维混凝土所形成的技术。在一些发达国家，钢纤维混凝土技术已经发展成熟，而我国在上世纪70年代才开始引进和研究这项技术，但目前也取得了广泛的运用和加大的发展。

一、钢纤维以及钢纤维混凝土简述

1.1钢纤维性能

由于钢纤维的制造方法存在差异，所以钢纤维一般分为以下四种类型：熔抽钢纤维、切削钢纤维（如图1所示）、剪切钢纤维以及切断钢纤维。熔抽钢纤维是通过将钢水熔断制作而成，熔融钢成分和熔钢所使用的温度直接关系到熔抽钢纤维的强度，该类型钢纤维表层氧化层强度不高，且没有规则。不仅如此，钢纤维混凝土自身粘结强度会因表面氧化层的变化而产生相应变化。剪切钢纤维则是通过对冷轧薄板进行剪切制作而成，通常情况下，该类型钢纤维的抗拉强度范围为440MPa至780MPa，而厚度所达到的范围为0.18mm至0.48mm，宽度范围一般为0.24mm至0.88。该类型钢纤维与混凝土的粘结强度较为良好。切削钢纤维是利用旋转铣刀对钢锭以及一定厚度的钢板进行切削制作而成，该类型钢纤维与混凝土的粘结性也较为良好，且其截面为三角形，相比原材料，强度也大大加强。切断钢纤维的抗拉强度良好，但其同混凝土的粘结性并不优秀。制作人员可更改其表面形状，如将钢纤维制作为波纹形状、或是刻印等，使该类型钢纤维同混凝土的粘结性有大幅提升。

1.2钢纤维混凝土

所谓钢纤维混凝土，指将一般混凝土作为基础，于混凝土表面放入部分钢纤维，使得该类型混凝土相比一般混凝土具备更为良好的性能。其优势一般有以下几点：其一，具有良好的耐磨性，且抗冻效果较为显著。其二，具有优秀的抗剪性。其三，针对因为温度变化而形成的缝隙具有良好的限制能力。其四，该类型混凝土不会轻易出现裂纹以及变形情况。其五，该类型混凝土具有优秀的抗冲击能力。其六，相比一般混凝土，该类型混凝土的抗压能力、抗拉能力以及抗弯能力更为优秀。将钢纤维添加至一般混凝土当中，混凝土性能得到大幅提升，其原理如下：施工人员将钢纤维添加至混凝土当中，可以解决由于外力所引发的裂缝扩张问题。当混凝土受到外力的作用，混凝土中的水泥基料以及钢纤维会同时负担外力，若水泥基料所能承受力的极限值不足以达到外力值，水泥基料便会出现开裂现象。此时，钢纤维便会作为受力部分。所以，相比普通混凝土，钢纤维混凝土具有更高的抗拉强度。通常情况下，有以下几个方面会对钢纤维混凝土的强度造成影响：减水剂，粗骨料最大粒径以及掺合料等。

二、钢纤维混凝土施工技术

在施工过程中钢纤维混凝土根据成型方式可划分为：普通浇筑钢纤维混凝土、碾压式钢纤维混凝土和喷射式钢纤维混凝土以及灌浆式钢纤维混凝土。钢纤维混凝土道路桥梁质量的好坏，主要钢纤维混凝土自身质量的影响。钢纤维混凝土是在普通混凝土加入了一定含量的钢纤维，所以，进行钢纤维混凝土施工的过程中，钢纤维混凝土首先要满足普通混凝土性能要求，其次要注意钢纤维混凝土中钢纤维的均匀，从而来保证钢纤维混凝土自身质量。

2.1设置钢纤维分散装置

钢纤维原材经过运输、二次倒运容易出现结团，可以通过分散机将其分散然后再投入搅拌机进行搅拌。分散机的功率一般为0.75〜1.0KW，分散力在20〜60kg/min为宜。必要时可在钢纤维入料口加装振动筛，从而保证钢纤维分散充分分散。

2.2搅拌投料顺序和搅拌时间

先应按砂、钢纤维、碎石、水泥的顺序进行投料，并在搅拌机中干拌60秒，然后加入水和外加剂进行湿拌120秒，从而有效的提高钢纤维在混合料中的均匀程度。

2.3采用强制式搅拌机

在选取搅拌设备时，为保证钢纤维在混合料中的均匀程度最好使用强制式搅拌机和双锥反转出料搅拌机。

2.4浇注和振捣

浇注时应注意钢纤维混凝土倒料间距，一般要保证每次倒料时与浇注完的部分重叠15〜20厘米，尽量避免出现浇注接头，钢纤维浇注混凝土必须是连续的进行浇注，以保持整体的连贯性。振捣时应选用平板振动器，尽量避免使用插入式振捣棒，因插入式振捣棒会使钢纤维朝振动棒进行聚集，出现集群效应，影响钢纤维均匀分布。

2.5成型

钢纤维混凝土作为路面表层时，可采用真空吸水技术对钢纤维混凝土路面进行磨平，以防止暴露钢纤维。抗滑处理可采用刻纹机刻纹，避免采用拉毛工艺时使钢纤维松动露。

2.6接缝施工

条件允许时尽量采取封闭施工道路施工时，可以利用混凝土摊铺机进行全幅整体式、无纵缝铺设，锯切缩缝在浇筑后钢纤维设计强度达到50％时进行。充分发挥钢纤维混凝土抗裂性好、收缩性小的特点。

2.7运输

钢纤维混凝土应避免长距离输送。这主要是由于钢纤维混凝土的在运输是其稳定性受到了破坏，造成钢纤维分布不均，进而使得其的坍落度下降、和易性变差。

三、影响钢纤维混泥土的主要因素

钢纤维混凝土的性能受钢纤维的掺入量、钢纤维的类型、钢纤维的长径比、粗骨料的最大粒径、砂率、掺合料、减水剂等因素的影响。其中对钢纤维混凝土性能影响最大的是钢纤维的掺入量、钢纤维的类型、钢纤维的长径比这三种因素。将钢纤维混凝土用在道路路面时，由于路面面层板较薄，会受到地下排水状况的影响。

四、钢纤维混凝土技术在道路中的应用

钢纤维混凝土用于道路中，能发挥其作用，提高道路的质量与延长使用周期。主要体现于：路面厚度薄，减少道路路面产生裂缝，耐磨性更佳，耐候性较好，抗冻性好，不容易受温度影响，能阻止和抑制因为温度应力引起的裂缝产生与扩展。因此，基于这些优点，这个技术深受欢迎，能在道路中广泛应用。主要应用于全截面、复合式、碾压式等路面。

4.1新建全截面钢纤维混凝土路面

全截面钢纤维混凝土是在整个混凝土板中加入钢纤维，这样可以使混凝土整体性能都得到增强。路面厚度可以减少百分之五十，一些车道还不需要设置纵缝（例如双车车道），横缝的间距也比普通混凝土要大得多，距离一般为20至30米，甚至高达50米，这样能大大改善路面的行车舒适性。

4.2新建复合式钢纤维混凝土路面

复合式钢纤维混凝土路面一般分为两层复合式路面和三层复合式路面，其是将钢纤维掺入某一层路面结构里面，起到改善路面结构的作用。三层复合式路面，是在第一层和第三层加入钢纤维，第二层则使用普通的混凝土，因为这样施工复杂，对施工工艺要求较高，一般适用于使用仪器设备机械较方便的道路。总之，三层复合式路面能够增强第一层的抗冻性，提高第三层的抗压、抗弯、抗拉能力，从而大大提高道路的使用寿命。

4.3其它方面

当路面毁坏时，对路面进行修补，一般采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。罩面一般可分为结合式、直接式与分离式，结合式会新旧混凝土混为一体，形成整体强度作用；分离式新旧混凝土分离，中间隔有分离层，各层独立发挥各自的作用。直接式主要针对损坏程度较小的路面，这时会直接在损坏层表面进行铺筑。在一些寒冷冻土的地区，可以选用钢纤维混凝土，以减少路面的热量被吸收，维持路面的稳定，增强路面的抗冻性，避免影响道路的正常运行。此外，还有碾压式的钢纤维混凝土路面，这种技术能有效改善路面的性能，提高路面的使用周期。

五、钢纤维混凝土技术在桥梁中的应用

根据笔者对桥梁施工研究可知，由于其要求极高，不仅需要具有超强的稳固性，还要确保其使用周期。因此，需要应用先进的技术，才得以实现。然而，钢纤维混凝土具备超强的抗压、抗拉、抗弯性，符合桥梁施工的需求，因此，应该予以应用在桥梁施工中。

5.1桥面铺装

桥面铺装的要求与道路面有点相似，都应该尽量减少桥面裂缝的产生，减少铺装厚度，降低重量与耐磨性。然而，使用钢纤维混凝土恰恰能满足这些要求，不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性和舒适性，还可以减少铺装厚度，降低重量，减少对桥梁结构的挤压。因此，这技术应用于桥面铺装是一种有效措施。

5.2桥梁墩台的加固

桥梁墩台是承受桥梁重力的主要部位，因此加固桥梁墩台意义重大。一般使用混凝土喷射机向需要加固的部位进行喷射，喷射厚度需要根据实际情况来确定，喷射前也要对桩体表面进行粗糙处理。同时需要注意钢纤维的规格与掺量，掺量一般控制位百分之一左右。此外，应该用快凝水泥，以便水泥能在短时间内凝固，加固桩体和墩台的表面，这样能提高钢纤维混凝土与桩体能更快速、更紧密地结合在一起。这个技术，能加强结构整体性和防止渗漏水的作用。

5.3桥梁上部结构的应用

钢纤维混凝土利用其抗变形能力和抗冲击荷载的能力，应用于桥梁承载较大的部位，例如桥梁应力集中的区域。此外，因为由于钢纤维混凝土本身的承载性能强，在投入使用中，与混凝土相比，使用量会明显减少，自然重力就随之减少，从而可以有效减轻桥梁上部结构的重力。随之，还能有效减少桥梁钢筋与墩台等的数量，从而降低桥梁的成本。

5.4钢筋混凝土桩加强

加强混凝土桩，主要针对桩尖和桩顶这两个部位。采用钢纤维混凝土，主要原因：一方面，增加桩尖的入土能力，提高打桩的速度，能使桩更快、更牢固地进入地底的各个层次；另一方面，增强桩顶的抗冲击性，避免在打击桩的过程中，桩顶出现破裂。显而易见，这样不仅能减轻桩入土的工作效率，还能提高桩的质量。

结语

总而言之，钢纤维混凝土凭借其独特的优势，具有强度高、良好的抗冲击性、抗裂、抗压与抗弯性等特点，在道路桥梁中得到广泛应用。应用于全截面、复合式、碾压式等路面与铺筑罩面层等道路的施工中，还应用于桥面铺装、桥梁墩台的加固、桥梁上部结构与钢筋混凝土桩的加强。这个技术的应用，可以有效节约生产成本，保证建筑质量，有效延长建筑使用寿命。

参考文献：

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