梁金榜

(1.廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術(shù)與筑路材料工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)與交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，國道干線道路上的車輛密度及載荷呈上升趨勢，多數(shù)公路建設(shè)完成后，投入應(yīng)用幾年時間，路面便出現(xiàn)多處斷裂，對公路使用安全性及可靠性構(gòu)成威脅。通常超重車輛在高速行駛下，會加劇路面裂縫擴展?fàn)顩r，且伴有橋頭跳車現(xiàn)象，主要是因混凝土結(jié)構(gòu)被損害。為保持橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，需對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，需將原有混凝土去除，鋪設(shè)加密鋼筋層，最后澆筑新的混凝土。在路橋維修施工建設(shè)工程中，應(yīng)用鋼纖維混凝土施工技術(shù)成為主流趨勢，能夠切實提升工程質(zhì)量，為人們出行提供保證。

1 鋼纖維混凝土概述

1.1 鋼纖維混凝土簡述

在普通混凝土中加入1%～2%的鋼纖維，便可獲得鋼纖維混凝土，具有將抗拉強度增大60%、抗彎強度增大100%、抗沖擊性增大3倍、抗疲勞性增大3倍等顯著優(yōu)勢，同時該方法也存在部分不足，如流動性不佳，在攪拌及振搗進程中，鋼纖維極易成團或折斷，凝結(jié)時間較短等。鋼纖維混凝土主要以鋼纖維材料為主，在進行具體設(shè)計中，需將鋼纖維規(guī)范予以明確，對于水、砂、粗集料、水泥等材料具有較高要求。鋼纖維混凝土在設(shè)計中對配合比存在一定影響，設(shè)計內(nèi)容包含水灰比、鋼纖維體積率、含砂率等。與普通混凝土相較，鋼纖維混凝土除結(jié)構(gòu)存在差異外，還需對其進行相關(guān)試驗，如強度試驗中盡可能與抗壓及抗拉要求吻合。設(shè)計進程中需對含砂率、用水量、鋼纖維體積與鋼纖維混凝土關(guān)系加以重視，鋼纖維混凝土施工配合比及用量見表1[1]。

表1 鋼纖維混凝土施工配合比及用量表

1.2 鋼纖維混凝土配合比設(shè)計

1.2.1 鋼纖維混凝土配合比與素混凝土的異同

鋼纖維混凝土在集料中加入短鋼絲，其配合比與素混凝土存在以下差異：(1)采用較高含砂率，水泥漿液較多的配合比，且選取高標(biāo)號水泥，以此提升高纖維與基體粘結(jié)強度；(2)粗骨料最大尺寸應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通常應(yīng)<20 mm；(3)水灰比的確定需結(jié)合纖維含量、形狀及施工機械予以考量，為減少水泥使用量，提升和易性，可適當(dāng)加入粉煤灰及減水劑。

1.2.2 鋼纖維緩凝土配合比設(shè)計要求

鋼纖維混凝土配合比強調(diào)抗拉強度。首先需根據(jù)基體強度，確定素混凝土配合比，之后根據(jù)纖維混凝土要求達到的強度，確定鋼纖維含量。通過強度計算，借鑒一般混凝土配合比設(shè)計方式，進行配合比設(shè)計。

1.2.2.1 骨料及含砂率

鋼纖維混凝土粗骨料粒徑大小，對復(fù)合材料具有較大影響。骨料過粗，會影響纖維分布均勻性；過細則對其強度具有影響。根據(jù)試驗表明，當(dāng)纖維含量為1.1%～1.8%時，骨料粒徑≤15 mm為宜。普通混凝土粗骨料最大粒徑，主要由構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋間距決定，通常對其強度未有明顯影響。粗骨料最大粒徑和含砂率對鋼纖維混凝土強度影響如圖1所示[2]。

圖1 粗骨料最大粒徑及含砂率對鋼纖維混凝土強度的影響示意圖

如圖1所示，當(dāng)鋼纖維為1.0%，粗骨料粒徑對撓曲強度的影響最小，而當(dāng)鋼纖維為1.8%時，影響較為顯著，粗骨料粒徑選取以15 mm為宜。

1.2.2.2 水泥及水灰比

配置鋼纖維混凝土?xí)r，需采用標(biāo)號較高的水泥，以此獲取較高的強度，利于拌和物和易性的增加。目前國外相關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)，加入1/3粉煤灰代替水泥劑量，可將其和易性切實改善，且不會使復(fù)合材料性能降低。鋼纖維混凝土水灰比，通常為0.4～0.55，主要為增強基體強度，水灰比對鋼纖維混凝土坍落度的影響如圖2所示[3]。

圖2 水灰比對鋼纖維混凝土坍落度的影響示意圖

2 傳統(tǒng)混凝土不足及鋼纖維混凝土特性

2.1 傳統(tǒng)混凝土的不足

2.1.1 極易出現(xiàn)裂縫

多數(shù)工程中應(yīng)用傳統(tǒng)混凝土澆筑方式，其雖具備較多工程項目建設(shè)優(yōu)勢，但在具體澆筑過程中，極易受外界因素影響，尤其是溫度、濕度。在混凝土凝固階段，裂縫問題時有發(fā)生，不僅影響路橋使用美觀性，而且會減少道路橋梁使用年限。隨著時間推移，裂縫逐漸擴展，在氣候及車輛載荷共同作用下，致使主體結(jié)構(gòu)損傷，增加安全事故發(fā)生概率。

2.1.2 存在大量蜂窩麻面

傳統(tǒng)道路橋梁工程中，多采用混凝土澆筑施工工藝，其對運輸、澆筑、養(yǎng)護等具有較高要求。若任何一個施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，混凝土凝固后表面易存在大量蜂窩麻面，如對其未能加以處理，會使橋梁工程結(jié)構(gòu)受損，降低應(yīng)用成效。

2.2 鋼纖維混凝土特性

2.2.1 良好的抗形變能力

與傳統(tǒng)混凝土相較，鋼纖維混凝土可在長時間負載運行下，依然保持良好的收縮能力，在普通混凝土中適當(dāng)加入鋼纖維，可將收縮率降低，確保擁有較強的抗形變能力。

2.2.2 抗壓、抗拉、抗彎極限強度較高

針對鋼筋混凝土施工工藝在橋梁及道路施工中的應(yīng)用，其自身混凝土澆筑技術(shù)優(yōu)勢較少，本質(zhì)為在普通混凝土中加入鋼纖維，可將其抗壓、抗拉、抗彎矩極限強度提升，確保應(yīng)用鋼纖維混凝土路面在遭受損害后，即使出現(xiàn)碎裂也不會發(fā)生松散，將鋼纖維材料及混凝土物理性能有效結(jié)合，實現(xiàn)新配比混凝土具備兩種材料的優(yōu)勢，提升路橋工程使用質(zhì)量。

2.2.3 優(yōu)良的抗剪、抗裂、抗疲勞性能

一般情況下，在路橋工程維修施工中，工程整體質(zhì)量及強度對交通安全存在一定影響。與普通混凝土相較，鋼纖維混凝土具有更高抗剪、抗裂、抗疲勞性能，普通混凝土的開裂載荷及極限載荷承受能力較差，路面開裂后難以使用，而鋼纖維混凝土路面路基發(fā)生錯位后，或路面發(fā)生開裂，仍保持較強的承載能力，確保路面使用質(zhì)量。

2.2.4 極強的抗沖擊性能

在混凝土中加入鋼纖維，用其材料建設(shè)的道路橋梁項目更具抗沖擊性，滿足橋梁工程實際所需。針對普通混凝土而言，路橋工程中鋼纖維混凝土路面抗沖擊性更高。路橋工程較為特殊，對抗沖擊性要求較高，為切實避免路橋遭受較大沖擊，影響正常使用，鋼纖維混凝土抗沖擊性能為普通混凝土的50～100倍。

2.2.5 降低道路厚度

應(yīng)用鋼纖維混凝土施工技術(shù)在道路工程鋪設(shè)中，主要采用復(fù)合式路面鋪設(shè)形式，其中涉及雙層及三層式鋪設(shè)，可將道路厚度降低。施工人員需根據(jù)設(shè)計狀況，選取合理的鋪設(shè)方式，確保道路剛性，提升路面使用強度。

3 鋼纖維混凝土的施工控制要點

鋼纖維混凝土施工技術(shù)得到不斷推廣及應(yīng)用，其使用范圍擴展，但各個工程領(lǐng)域存在差異，若想提升鋼纖維混凝土施工技術(shù)成效，需立足于工程項目實際情況，選取適合的施工方式，如當(dāng)前最常見的澆筑、灌漿、噴射等方式，鋼纖維混凝土在不同領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。此外，還需對鋼纖維混凝土原材料進行嚴(yán)格把控，對其混凝土施工各個環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格監(jiān)督，確保鋼纖維混凝土使用成效。

3.1 選取合理的原材料

鋼纖維結(jié)構(gòu)存在較大差異，所以混凝土在進行融合時，需根據(jù)鋼纖維結(jié)構(gòu)進行劃分，之后選取與鋼纖維混凝土類型相匹配的施工環(huán)境及技術(shù)。路橋工程在維修施工前，需對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件及氣候進行全方位考量，根據(jù)實際考察結(jié)果，選取合理的鋼纖維混凝土施工方式。選取原材料時，不能將價格作為唯一指標(biāo)，需根據(jù)設(shè)計要求，選取資質(zhì)可靠、信譽高的供應(yīng)商，在滿足施工要求的基礎(chǔ)上，盡可能選取成本較低的材料。

3.2 遵循鋼纖維摻入比例要求

若想切實提升鋼纖維混凝土在路橋維修中的應(yīng)用成效，應(yīng)對鋼纖維攪拌進程加以關(guān)注，嚴(yán)格控制鋼纖維加入比例，其摻量及混凝土比例公式為：混凝土抗折強度設(shè)計值×(1+鋼纖維長徑比×鋼纖維體積率×鋼纖維強度系數(shù))。若在混凝土中加入鋼纖維的比例與固定值相差較大，可能會使混凝土整個結(jié)構(gòu)承受載荷能力降低；若其比例比固定值小，也會使混凝土材料使用成效不佳。所以，對混凝土中摻入鋼纖維的比例需進行嚴(yán)格管控，避免與實際標(biāo)準(zhǔn)不匹配。

3.3 保證鋼纖維均勻攪拌

鋼纖維混凝土的攪拌需嚴(yán)格按照相關(guān)要求操作，根據(jù)工程項目實際所需，選取合理的攪拌設(shè)備，避免攪拌設(shè)備在進行鋼纖維攪拌時，承受負載較大，增加攪拌不均勻的風(fēng)險。若攪拌設(shè)備出現(xiàn)超負荷工作，會降低攪拌質(zhì)量，對施工進度產(chǎn)生影響。因此，施工人員在進行攪拌時，需進行均勻攪拌，使其與混凝土充分融合，提升混凝土應(yīng)用成效。此外，為確保鋼纖維混凝土充分均勻攪拌，可在鋼纖維投放時，根據(jù)先干后濕的原則，投入各種原材料，確保鋼纖維混凝土攪拌質(zhì)量[4]。

3.4 堅持連貫性原則

在混凝土澆筑進程中，需確保其連續(xù)性，才能保證應(yīng)用成效。若在鋼纖維混凝土澆筑進程中出現(xiàn)中斷情況，可能會使混凝土及鋼纖維分離，影響鋼纖維混凝土使用成效。因此，施工人員在進行澆筑過程中，需確保其連續(xù)性，根據(jù)施工實際所需，對其澆筑進行合理控制。此外，對其進行振搗時，需采用平板振搗設(shè)備，確保振搗密實性，進一步提升混凝土承載力，同時需對鋼筋混凝土接縫高質(zhì)量完成，為路橋工程各項日后養(yǎng)護提供便利。

3.5 確保運行過程穩(wěn)定性

路橋工程維修是一項系統(tǒng)復(fù)雜工程，施工原材料運輸進程中若出現(xiàn)問題，可能會對材料使用性能造成影響，因此對材料運輸穩(wěn)定性提出新的任務(wù)及要求。鋼纖維混凝土在具體運輸進程中，為確保材料自身性能不發(fā)生變更，應(yīng)通過選取合理運輸方式，盡可能縮短運輸時間，而長時間運輸可能會使鋼纖維混凝土中含氣量減少，自身粘稠度降低。同時，在運輸進程中，應(yīng)避免大幅度振動現(xiàn)象，確保鋼纖維混凝土均勻性。

3.6 做好抹光及養(yǎng)護工作

鋼纖維混凝土材料的質(zhì)量，對路橋工程施工具有重要作用。若混凝土材料質(zhì)量存在缺陷，會引發(fā)一系列安全問題。施工人員待工程完成后，對其實施抹光及壓實，若路面不平整，通過人工方式對其凹陷處進行處理，對其養(yǎng)護加以重視，避免產(chǎn)生裂縫。

4 鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋維修中的具體應(yīng)用

4.1 橋面鋪設(shè)環(huán)節(jié)

橋面鋪裝工作開始前，相關(guān)技術(shù)人員需對其橋板面標(biāo)高，進行仔細準(zhǔn)確地測量，且將橋板面多余混凝土及其異物清除，避免其與鋼纖維混凝土融合，對其使用性能造成影響。在施工環(huán)節(jié)，應(yīng)用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，可將橋面鋪設(shè)厚度降低，增強橋面應(yīng)用剛度，使橋面受力均勻，減少裂縫產(chǎn)生，實現(xiàn)長久使用目標(biāo)。

4.2 結(jié)構(gòu)加固施工環(huán)節(jié)

路橋工程建設(shè)主要為交通提供便捷，促進城市經(jīng)濟發(fā)展，這對路橋工程質(zhì)量提出較高要求，需確保其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免橋梁表面損傷、裂縫產(chǎn)生。在工程加固施工環(huán)節(jié)，使用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，可增加路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保工程施工質(zhì)量。如何通過應(yīng)用鋼纖維混凝土，將其橋面裂縫予以補充，確保料面平整性。對路橋結(jié)構(gòu)進行加固時，需使用合理的噴射機設(shè)備，對可能出現(xiàn)裂縫地方進行噴補，增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性[5]。

4.3 樁基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié)

樁基礎(chǔ)為路橋工程施工核心環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量與路橋使用質(zhì)量息息相關(guān)，需將樁基礎(chǔ)強度及承載力加強。在具體施工進程中，樁頂及樁尖強度極易受施工質(zhì)量影響，可在橋樁頂尖部分澆筑鋼纖維混凝土，提升該部位強度及承壓能力。此外，為切實提升樁基打擊速度，使用鋼纖維混凝土施工技術(shù)，可減少人力及物力耗損，對施工成本進行有效控制，提升建設(shè)單位經(jīng)濟效益。

4.4 主梁施工環(huán)節(jié)

橋梁主梁為路橋施工中的核心部分，主要承擔(dān)橋面負荷，對結(jié)構(gòu)強度要求較高，所以需對主梁施工加以重視。使用鋼纖維混凝土制作主梁，可將其自身特性充分發(fā)揮，增強橋梁主梁結(jié)構(gòu)抗性。在傳統(tǒng)混凝土建筑主梁中，伴隨主梁的不斷使用，在拉力、重力等因素作用下，極易出現(xiàn)形變，如果采用鋼纖維混凝土，材料自身韌性高，可提升主梁抗形變能力。同時，鋼纖維混凝土材料的應(yīng)用，可切實提升主梁強度，消除傳統(tǒng)混凝土質(zhì)量缺陷。

4.5 邊坡和隧道防護施工環(huán)節(jié)

路橋工程自身具有特殊性，其建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，在施工中需采用先進施工技術(shù)，可解決環(huán)境不良影響，提升施工質(zhì)量。若路橋施工中，在邊坡地質(zhì)中存在巖石裂隙現(xiàn)象，可先通過普通混凝土對其進行支護，之后使用鋼纖維混凝土對其噴射，實現(xiàn)加固目標(biāo)。同時針對邊坡界面，也可應(yīng)用噴射鋼纖維混凝土方式，在隧道防護層面使用鋼纖維混凝土，可以增強結(jié)構(gòu)整體性能，避免隧道出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

5 結(jié)語

在道路橋梁建設(shè)及維修進程中，工程項目建設(shè)企業(yè)需根據(jù)實際狀況，結(jié)合施工環(huán)境，制定科學(xué)、完善的施工實施方案，對施工各個環(huán)節(jié)加以管控，確保工程建設(shè)質(zhì)量可靠。通過在橋梁建設(shè)中應(yīng)用鋼纖維混凝土，提升其強度、抗形變等能力，提高路橋工程項目建設(shè)質(zhì)量，為人們及車輛通行提供便利。