摘要：自钢纤维混凝土问世以来，国内外专家就曾预言“钢纤维混凝土的出现是继预应力混凝土之后的一次技术革命”，特别是具有很高的韧性，在抗拉、抗弯、抗冲击、耐磨损、抗疲劳及控制裂缝方面都具备优良的力学性能，为桥面和桥梁结构向着轻型、高强和大跨径方向发展提供了可能性。本文主要探讨钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用。
关键词：钢纤维混凝土技术；公路桥梁；施工
钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete简称SFRC)从20世纪60、70年代发展起来，它是在普通骨料混凝土中均匀掺人一定数量短而细的钢纤维后组成的一种复合材料。钢纤维的增强效果与钢纤维的长度、直径(或等效直径)、长径比有关。钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短不起增强作用，太长影响拌和物质量，直径太细易在拌和过程中被弯折，太粗则在同样体积含量其增强效果差。大量试验研究和工程经验表明：长度在20-50mm，直径在0.3-0.8mm，长径比在40～100范围内的钢纤维，其增强效果和拌和物性能均佳。对于超出上述范围的钢纤维，经试验验证其增强效果和施工性能均能满足时，也可以采用[1]。
1．设计的一般原则
在梁桥的主梁和吊桥、斜拉桥的箱梁中全部或部分采用钢纤维混凝土，用以提高钢筋混凝土结构或部分预应力混凝土结构的抗裂能力、抗剪能力和降低裂缝宽度，从而减小结构断面尺寸降低结构自重。由于可以通过改变钢纤维体积率来调整混凝土的抗拉强度等设计指标，这样可以在不同受力部位采用不同的纤维体积率，使设计更加合理。
在钢筋钢纤维混凝土梁和部分预应力钢纤维混凝土梁中采用的钢纤维混凝土不应低于CF30，大跨度桥梁中不应低于CF40。钢纤维体积率对于平直型纤维不宜小于1.5%，对于异型纤维不宜小于1.2%。在大跨度钢纤维混凝土预应力箱梁中，为了进一步控制梁的裂缝，可在箱梁受拉区底面(或顶面)及腹板外侧设置钢丝(筋)网。钢丝网钢丝直径宜为1.0～1.5mm，网孔间距15mm；钢筋网钢筋直径6mm，网孔间跨50mm，采用钢丝网时，混凝土粗骨料粒径不应大于10mm。主筋保护层厚度不应小于15mm和主筋直径。预应力钢纤维混凝土箱梁的顶板、底板最小厚度不应小于100mm。箱孔较宽时应设置横向加劲肋用以增强箱梁顶板，加劲肋截面可取200mm×300mm，间距不小于400mm，横桥向通长设置。
2．钢纤维混凝土的配合比的设计方法及步骤
钢纤维混凝土的配合比设计应采用试验一计算法，并参考下面步骤进行。
(1)确定试配强度。钢纤维混凝土的强度采用双控标准，即由抗压强度和抗拉强度或由抗压强度和抗折强度确定。(2)根据试配抗压强度确定水灰比。确定钢纤维混凝土水灰比的方法与普通混凝土相同。(3)确定钢纤维体积率及掺量。钢纤维体积率应由试配抗拉强度或抗折强度确定。(4)根据坍落度等因素确定单位体积用水量，如掺用外加剂时应考虑外加剂影响。(5)确定合理砂粒。(6)按绝对体积法或假定质量密度法计算材料用量，确定试配配合比。(7)试配和调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆试配配合比确定后，通过拌合试验是否满足施工要求，若不满足则应在保持水灰比和钢纤维体积率不变的条件下，调整用水量或砂率，直到满足要求为止，并据此确定用于强度试验的基准配合比。(8)强度试验。每种强度试验至少应采用三种不同配合比。抗压强度：一种为基准配合比，另两种配合比的水灰比应比基准配合比分别减少和增加0.05。抗拉强度或抗折强度：一种为基准配合比，另两种配合比的钢纤维体积率应比基准配合比增加或减少0.2%。改变水灰比或钢纤维体积率时，单位体积用水量应保持不变，可通过调整砂率来保持拌合物坍落度不变。(9)根据试配和强度试验结果确定施工配合比。对钢纤维补偿混凝土，还应进行膨胀率和收缩率等项试验[2]。
3．钢纤维混凝土的配制和施工
3.1搅拌
(1)钢纤维混凝土施工时应采用机械搅拌，以强制式搅拌机为宜。当钢纤维体积率较高、拌合物稠度较大时，强制式搅拌机的一次搅拌量不宜超过搅拌机额定容量的70%。(2)搅拌钢纤维混凝土的各种材料的质量，应按施工配合比和一次搅拌量计算确定。(3)钢纤维混凝土搅拌时投料顺序和方法，应以搅拌过程中钢纤维不结团，并保证一定的生产率为原则，并通过试验或根据经验确定。搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min。采用强制式搅拌机时，可将钢纤维及石子投入搅拌机内干拌1min，使钢纤维分散在石子中，再将水泥、砂投入搅拌机中搅拌1min，最后往转动着的搅拌机内加水，湿拌约1.5min。当采用钢纤维以外的材料湿拌，在拌合过程中边搅边加入钢纤维的搅拌方式时，宜采用钢纤维分散机投放钢纤维。(4)对于零星工程采用人工搅拌时，应遵守以下规定：在平滑的铁板上或其他不渗水的平板上搅拌；宜先将水泥和砂干拌均匀，再加石子继续干拌，边拌边分散加入钢纤维，干料混合均匀再加水搅拌，直至均匀为止[3]。
3.2运输、浇筑和振捣
(1)钢纤维混凝土的运输宜采用易于卸料的搅拌运输车、翻斗车或其他运送器具。坍落度在80mm以上的钢纤维混凝土，可同普通混凝土一样用混凝土搅拌车运送；坍落度在50—80mm的钢纤维混凝土可用铲斗、皮带运输机等运输。与普通混凝土一样，钢纤维混凝土也可用泵送，但泵送时混凝土中的钢纤维具有按泵送方向排列的倾向，必须引起注意。(2)钢纤维混凝土运输时间不宜超过30min，如在浇筑之前发现有分层离析或过干现象，应进行二次搅拌。(3)在一个规定连续浇筑的区域内，钢纤维混凝土浇筑施工过程不得中断，以保证钢纤维分布均匀。刚性防水层可采用平板振动器捣固。
由于振捣作用，钢纤维会出现与模板表面平行、与重力作用方向垂直、与振动方向平行及振捣棒周围的钢纤维按振捣棒的插入方向排列等倾向，且振动频率越高或振动时间越长，这些倾向也越强。振捣过程中应避免振捣方法不当或振捣时间过长而产生的对钢纤维分布和取向不利的影响。防水层钢纤维混凝土浇筑后，其表面收光和养护与普通细石混凝土相同[4]。
4.结论
因钢纤维在混凝土中均匀且乱向分布，在受载过程中，限制或滞后了混凝土基体的裂缝发展，使脆性的混凝土变为具有良好韧性的水泥基复合材料，从而使混凝土具有较高抗震、抗裂、抗冲击性能和韧性，改善混凝土抗拉、抗压、抗剪和耐磨性能。
参考文献：
[1]黄增庆. 钢纤维混凝土在市政桥梁桥面铺装施工中的应用[J]. 江西建材，2013，03：184-185.
[2]林武坚. 钢纤维混凝土技术在路桥施工中的应用[J]. 技术与市场，2013，04：105-107.
[3]黄凯健，李国芬，王元纲，魏洋. 桥梁钢-混结合段用高强自密实钢纤维混凝土性能研究[J]. 武汉理工大学学报，2013，06：107-110.
[4]苏陈诚，范淑丹. 试析钢纤维混凝土路面施工技术[J]. 河南科技，2013，15：179.
论文作者:白东方
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/24
标签：混凝土论文; 钢纤维论文; 体积论文; 水灰比论文; 强度论文; 直径论文; 预应力论文; 《基层建设》2016年19期论文;