黨史煒

摘要：本文介紹了鋼纖維混凝土技術(shù)的基本性能、材料介紹與設(shè)計(jì)要求、施工技術(shù)要求，探討了公路橋梁施工鋼纖維混凝土的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：公路橋梁鋼纖維混凝土技術(shù)具體應(yīng)用

中圖分類號(hào)：K928文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，及交通量和重型車量的增加，橋面鋪裝病害日益嚴(yán)重，維修周期也越來(lái)越短；針對(duì)目前現(xiàn)狀，從改善橋面鋪裝材料方面加強(qiáng)研究應(yīng)用，是解決橋面病害的有效途徑。

一、鋼纖維混凝土技術(shù)介紹

1、基本性能

當(dāng)往普通混凝土摻入1%~2%的鋼纖維后，鋼纖維混凝土的優(yōu)點(diǎn)為：抗拉強(qiáng)度提高60%左右；抗彎強(qiáng)度提高100%左右；抗壓強(qiáng)度提高25%左右；抗壓韌性提高5倍左右；抗彎韌性提高70倍左右；抗沖擊韌性提高3倍左右；抗疲勞性提高3倍左右；收縮降低8%左右；耐凍融、耐熱更好。但是，它還是有一些缺點(diǎn)，如流動(dòng)性差，攪拌和振搗時(shí)鋼纖維易成團(tuán)或折斷，凝結(jié)時(shí)間太短等。

2、材料介紹與設(shè)計(jì)要求

（1）材料介紹

首先，最重要的材料是鋼纖維。按品種主要有剪切、切斷、切削、熔抽等幾種形式的鋼纖維。按長(zhǎng)度可分為普通短鋼纖維(長(zhǎng)度為20~40mm，長(zhǎng)徑比40~120)和超短鋼纖維(長(zhǎng)度為5~15mm，長(zhǎng)徑比10~30)。鋼纖維的增強(qiáng)效果與鋼纖維的長(zhǎng)度、直徑、長(zhǎng)徑比有關(guān)，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須要特別注意，要同時(shí)根據(jù)拌和物的和易性、施工要求，按《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》規(guī)定選用鋼纖維。

其次，水、砂、粗集料。其中，水必須選用干凈的飲用淡水；砂必須選用河砂；而細(xì)骨料砂、粗集料除了必須選用符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)JGJ52—92》《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)JGJ52—92》等規(guī)定外，細(xì)骨料砂必須不含氯鹽成分且細(xì)度模數(shù)范圍在2.3~3.0，粗集料的最大粒徑不超過(guò)鋼纖維長(zhǎng)度的2/3(如20mm)。

最后，水泥與外加劑(如減水劑、泵送劑等)。水泥選用標(biāo)號(hào)大于425# 且質(zhì)量符合GB175—92規(guī)定的硅酸鹽水泥；用于調(diào)節(jié)混凝土塌落度值，提高混凝土的和易性與密實(shí)度的減水劑必須優(yōu)質(zhì)高效，同時(shí)，外加劑試驗(yàn)合格，且不含氯鹽，才可以使用。

（2）設(shè)計(jì)要求

鋼纖維混凝土的設(shè)計(jì)主要是配合比的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括配制強(qiáng)度計(jì)算、水灰比確定、鋼纖維體積率、單位用水量與水泥用量、含砂率等。原則上來(lái)說(shuō)，其與普通混凝土是大同小異的，除了要滿足一些結(jié)構(gòu)上的特殊要求，還要對(duì)配置好的鋼纖維混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，比如強(qiáng)度試驗(yàn)，盡量使其滿足抗壓、抗拉等強(qiáng)度要求。設(shè)計(jì)時(shí)還要注意砂率、用水量和鋼纖維體積與鋼纖維混凝土等之間的關(guān)系。

3、施工技術(shù)要求

（1）鋼纖維分散裝置

假如把鋼纖維全部投入混凝土攪拌機(jī)之中，就會(huì)非常容易產(chǎn)生固結(jié)的現(xiàn)象，因此，將鋼纖維進(jìn)行均勻分布，而且要充分分散，才把鋼纖維投入混凝土攪拌機(jī)中，在攪拌之前鋼纖維需要通過(guò)分散裝置才能進(jìn)入攪拌機(jī)。正常情況將分散機(jī)的功率控制在0.65W~1.0kW。

鋼纖維在投入攪拌機(jī)之前要直接選擇材質(zhì)較好、直徑較粗的纖維，或者預(yù)先與細(xì)骨料定量均勻拌合，還要在料斗入口處設(shè)置振動(dòng)篩，把不符要求的鋼纖維揀出。

（2）攪拌時(shí)間和投料順序

在市政路橋混凝土施工過(guò)程中，防止鋼纖維固結(jié)，應(yīng)當(dāng)使用先干后濕和分級(jí)投料的工藝。根據(jù)以下步驟來(lái)進(jìn)行施工：砂→碎石→水泥→鋼纖維。在攪拌機(jī)內(nèi)，混和料預(yù)先干拌2 分鐘，接下來(lái)加外加劑和水濕拌1 分鐘。

在正常情況下，一般攪拌機(jī)無(wú)法滿足鋼纖維混凝土的攪拌指標(biāo)。所以對(duì)于鋼纖維的混凝土攪拌，盡量使用雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)與強(qiáng)制式攪拌機(jī)。如果坍落度較小或者纖維參量較高時(shí)，攪拌機(jī)應(yīng)當(dāng)降低利用率，防止攪拌機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷的工作。

二、鋼纖維混凝土的具體應(yīng)用

1、道路施工中的應(yīng)用

由于鋼纖維混凝土路面具有減薄鋪裝厚度、縱縫不設(shè)或少設(shè)、橫向縮縫少、良好的耐磨性及凍融性等優(yōu)點(diǎn)，延長(zhǎng)路面使用壽命，從而在路面工程中獲得廣泛應(yīng)用。

（1）新建全截面鋼纖維混凝土路面。全截面采用鋼纖維混凝土的路面厚度為普通混凝土路面厚度的50％～60％，鋼纖維摻量為0．8％～1．2％。雙車道路面一般不設(shè)縱逢，橫縫間距20～30m，最長(zhǎng)可取50m。

（2）新建復(fù)合式鋼纖維混凝土路面。復(fù)合式路面可以做成雙層式或三層式。雙層式路面的構(gòu)造是在全路面板厚的上層約全厚40％～60％鋪設(shè)鋼纖維混凝土。三層式復(fù)合路面是上下兩層分別做成鋼纖維混凝土層，中間夾普通混凝土層。結(jié)構(gòu)上比較合理，但施工復(fù)雜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三層式復(fù)合路面宜在機(jī)械化鋪設(shè)條件較高的地區(qū)使用。

（3） 碾壓鋼纖維混凝土路面。將鋼纖維置于碾壓混凝土中，從而使路面的強(qiáng)度和韌性增強(qiáng)，改善碾壓混凝土的力學(xué)性能。

（4）鋼纖維混凝土罩面。舊混凝土路面損壞采用鋼纖維混凝土鋪筑罩面層。鋼纖維混凝土罩面分結(jié)合式、直接式、分離式二種結(jié)合。結(jié)合式罩面面層與舊混凝土相互粘結(jié)為一整體，共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度作用。分離式罩面層與舊混凝土不粘結(jié)，而是中間設(shè)置一個(gè)隔離層，各層獨(dú)立發(fā)揮作用。直接式是直接在舊水泥混凝土面層上加鋪鋼纖維混凝土罩面層。一般用于損壞較輕微的舊水泥混凝土路面。

（5）鋼纖維水泥砂漿或細(xì)石混凝土罩面修補(bǔ)。用鋼纖維水泥砂漿或鋼纖維細(xì)石混凝土對(duì)損壞的路面進(jìn)行修補(bǔ)罩面。鋼纖維體積率以1％～2％為宜，長(zhǎng)徑比可略高于鋼纖維增強(qiáng)混凝土的長(zhǎng)徑比。一般限制在70～100 范圍內(nèi)。

2、橋梁施工中的應(yīng)用

（1）橋面鋪裝。采用鋼纖維混凝土橋面鋪裝層不僅可以增強(qiáng)橋面的抗裂性、耐久性和提高舒適性能，還可以增強(qiáng)橋梁抗折強(qiáng)度，增加橋梁本身剛度，減少鋪裝厚度，降低結(jié)構(gòu)自重，改善橋梁受力狀況。此外，采用鋼纖維混凝土和橡膠瀝青混凝土復(fù)合的雙層橋面也是一種有效措施。

（2）橋梁上部承受荷載部位。采用鋼纖維混凝土作為主拱圈（主梁)或在應(yīng)力集中區(qū)局部加強(qiáng)，改善結(jié)構(gòu)受力性能，有效控制結(jié)構(gòu)變形，減輕自重，推動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)向大跨度、輕型化方向發(fā)展。結(jié)構(gòu)性能良好，造型美觀，而且可減少上部材料用量，使下部墩臺(tái)數(shù)量也相應(yīng)減少，從而降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)修建鋼纖維混凝土橋梁降低梁高， 滿足使用上的特殊要求。

（3）橋梁墩臺(tái)等結(jié)構(gòu)局部加固。對(duì)動(dòng)載長(zhǎng)期作用下造成的橋梁墩臺(tái)及橋面板裂縫或表層剝落病害， 采用轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機(jī)噴射5～20cm 鋼纖維混凝土以滿足結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性要求。一般鋼纖維類型采用剪切鋼纖維，摻量為110％；采用硫鋁酸鹽快硬水泥和Ts 型速凝劑提高早期抗裂性能；對(duì)舊混凝土表面噴砂或鑿毛，增加新舊混凝土的整體性。

（4）鋼筋混凝土樁加強(qiáng)。采用鋼纖維混凝土對(duì)樁頂或樁尖局部增強(qiáng)，樁的穿透力有較大提高，錘擊次數(shù)減少，大大提高打擊速度。一般在樁頂和樁尖部位采用鋼纖維混凝土，增強(qiáng)樁頂?shù)目箾_擊韌性，避免樁頂在打入設(shè)計(jì)深度以前出現(xiàn)破裂，并增加樁尖入土能力，提高打擊速度。樁身部分仍用預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。當(dāng)然也可以全斷面整體澆筑鋼纖維混凝土，但其經(jīng)濟(jì)效益會(huì)有所下降。

3、襯砌隧道和邊坡防護(hù)加固

采用噴射鋼纖維混凝土襯砌隧道是一種有效的技術(shù)措施。具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和防止隧道滲漏水的作用。在邊坡巖石節(jié)理裂隙發(fā)育的地質(zhì)不良地段， 采用普通混凝土支護(hù)并用噴射鋼纖維混凝土加強(qiáng)或全截面采用噴射纖維混凝土支護(hù)加固。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒孟義.路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術(shù)分析[J]. 廣東科技. 2010(06)

[2] 梁旭東.鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2010(14)