广东省长大公路工程有限公司
摘要：在开展路桥施工建设工作时，必须要正确的应对路桥施工中钢纤维混凝土施工技术，通过对其各项施工工序及其施工技术不断提升和改善，从而有效提升我国路桥工程项目的施工质量水平。路桥工程由于工序复杂多样，所以施工中还存在诸多质量问题。采用钢纤维混凝土施工技术应用于路桥施工中，不仅可提高路桥承载力，还可有效提高路桥强度。本文对钢纤维混凝土特征进行了详细分析，并对钢纤维混凝土施工技术要点进行了探讨。
关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术
引言
当前，钢纤维混凝土施工技术在自身强大优越性下在公路、桥梁工程中得到广泛应用。不仅能够提升路面和桥面受力能力，提升路桥工程的使用寿命，还能使路桥工程正常发挥自身的使用功能。尤其，钢纤维混凝土施工技术在桥梁工程中的应用，有助于提升桥梁结构的整体性能，并对其起到了一定修复作用。因此，鉴于钢纤维混凝土施工技术的强大优势，其不止广泛应用于路桥工程，还应逐渐扩展到其他建设工程。
一、钢纤维混凝土的主要特性
1.1抗压、抗拉、抗弯、抗冲击性能强
钢纤维在混凝土中的分布是短的、不连续且乱向分散的，这样的分布情况可以有效提高钢纤维的抗拉、抗弯、抗压及抗冲击性能。根据实际测验结果显示，钢纤维混凝土的单轴抗拉极限强度是普通混凝土的1.25～1.5倍，抗弯极限强度是普通混凝土的1.5～2.5倍，抗冲击韧性指标是普通混凝土的50～100倍。而钢纤维在混凝土中所含的比例大约在 0.8～2.0%，钢纤维的消耗量非常小，在钢纤维混凝土中，钢纤维消耗量很小，比例约为0.8%~2.0%，钢纤维本身并不能有效提高混凝土抗压强度，但在混凝土中适当加入钢纤维后，混凝土整体抗压破坏形式出现明显变化，虽然受到破坏后会碎，但不会散，因此混凝土结构抗压性能显著加强。
1.2抗裂、抗剪性能强
传统混凝土开裂荷载与极限荷载无明显差异，但钢纤维混凝土即使出现开裂荷载，其荷载还是能够保持增大趋势。在一定程度上来说，如果钢纤维混凝土体积增大，那么其开裂荷载、极限荷载与韧性均能增大。对钢纤维混凝土的剪切性能进行直接剪切试验检验，实验数据结果表明钢纤维混凝土基体错动移位后，仍然具有良好的承载能力，承载强度为400~800mpa。如图1：
图1 抗裂、抗剪性能强钢纤维混凝土桥面
1.3抗冻、耐磨性能强
钢纤维具有较强的伸缩能力，可以随着温度的变化伸缩，因此，对比传统混凝土，钢纤维混凝土能够很好的抑制由于温度应力导致的路桥桥面裂缝和扩张情况，这表明钢纤维混凝土抗冻、耐磨性能强。
1.4改善混凝土变形性能
在混凝土中适当加入钢纤维，可以有效改善混凝土长期收缩变形性能，且能显著提高混凝土抗拉弹性模量，此外，还能使混凝土收缩率降低10%~30%。
二、钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维混凝土施工工艺要想达到理想的施工效果，首先要科学合理的配合施工材料。钢纤维混凝土在路桥施工中应用的最重要效果就是控制路面厚度，然后就是要保证钢纤维混凝土有效高的抗弯强度，进而达到路桥施工结构设计对强度的要求，降低施工难度，并且确保施工质量。根据相关规定，钢纤维混凝土施工比例的配合主要取决于工程项目的强度设计和施工配制强度系数，进而确定试配抗压强度与抗折强度。钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定方法：fftm=ftm（1+atmPfLf/df）。其中fftm表示钢纤维混凝土抗折强度设计值，ftm是钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗强度设计值；atm表示钢纤维对抗折度的影响系数，这个系数需要试验才能确定；pf为钢纤维体积率；Lf/df即钢纤维长径比。
根据这个试配比例以及试配抗压强度计算出水与灰的配合比例，一般建筑成型的结构范围在0.5%～2%之间，在这个范围内计算混合材料用量，确定试配配合比例。只有按照这个试配比例才能确保搅拌后的钢纤维混凝土能达到理想的施工效果，试配中最重要的就是要控制钢纤维混凝土中水和灰的比例，一般要少加水泥。总之，工作人员一定要按照标准要求配合比例。
三、路桥施工中钢纤维混凝土的应用
3.1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。如图2：
图2 桥面铺装采用图
3.2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。
3.3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5cm～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1.0%；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。
3.4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。所以，应经过技术经济比较决定。
3.5采用喷射钢纤维混凝土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。
四、钢纤维混凝土施工技术的分析
钢纤维混凝土的施工，按其施工方法来分有浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。钢纤维混凝土道桥工程质量的优劣，在很大程度上取决于施工质量。因此，在钢纤维混凝土施工时，除了满足普通混凝土的施工要求外，还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题，确保钢纤维均匀分布在基体中。
4.1设置钢纤维分散装置
由于钢纤维一次性直接投入搅拌机易出现结团现象，为使钢纤维充分分散，宜将钢纤维通过分散机再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75kW～1.0kW，分散力宜为20kg/min～60kg/min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维，并在料斗入口处设置振动筛。
4.2搅拌投料顺序和搅拌时间
为防止钢纤维结团，需采取分级投料，先干后湿工艺。即按砂---钢纤维---碎石---水泥。混和料先在搅拌机内干拌1min，然后加水和外加剂湿拌2min。
4.3采用强制式搅拌机
钢纤维混凝土搅拌与普通混凝土一样，搅拌是施工中的重要环节，直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。不同之处就是其流动性较差，在边角处容易产生蜂窝。因此，边角部分可先用捣棒捣实，然后用夯梁板来回整平。
4.4浇注和振捣
钢纤维混凝土在浇注时，不得有明显的浇注接头。每次倒料必须相压15cm～20cm，使钢纤维混凝土保持整体连续性。同时，钢纤维混凝土的浇注必须连续进行。因使用插入式振动棒插入钢纤维混凝土进行振捣，会使钢纤维朝振动着的振动棒聚集，产生集束效应，为确保钢纤维的二维分布，宜使用平板振动器振捣成型。当采用振捣棒时，为保证边角混凝土密实，应使钢纤维纵向条状集束排列有利于抵抗板体收缩应力、温度应力及荷载的传递。振捣好的混凝土表面应抹平，将外露的钢纤维压入混凝土中，以防止露出表面的纤维锈蚀或刺人。
4.5成型
钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，因此钢纤维混凝土路面宜采用真空吸水工艺，机械抹平以防止钢纤维外露。采用压纹机压纹工艺以避免拉毛产生纤维外露现象。拆模后对纤维外露或漏振时，应及时处理。
4.6接缝施工
混凝土搅拌时的投料顺序，应严格按规定投料。如配合比规定掺加粉煤灰时，则粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计的要求，且宜滞后于水和水泥。泵送混凝土的最短搅拌时间，应符合《预拌混凝土》中有关的规定，一定要保证混凝土拌合物的均匀性，保证制备好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。钢纤维混凝土的收缩性小、抗裂性能好。有条件封闭交通的施工路段，采用混凝土摊铺机可做成整幅式，不设纵缝。钢纤维浇筑养生达设计强度50%后切锯缩缝。
4.7运输
开始泵送时，混凝土泵应在可慢速、匀速并随时可反泵的状态。待各方面情况都正常后再转人正常泵送。正常泵送时，泵送要连续进行，尽量不停顿，遇有运转不正常的情况，可放慢泵送速度。当混凝土供应不及时时，宁可降低泵送速度，也要保持连续泵送速度，但慢速泵送的时间不能超过从搅拌到浇筑的允许延续时间。不得己停泵时，料斗中应保留足够多的混凝土，作为问隔推动管路中的混凝土之用。
结束语
钢纤维混凝土这种新型复合材料应用于路桥工程中，克服了混凝土的多项弱点，改善了混凝土的物理与力学性能，降低基建项目的成本，提高了建设项目质量。随着钢纤维理论与科技不断发展进步，钢纤维混凝土应用于路桥工程中的施工技术还有很多需要注意的方面。总之，在路桥工程的钢纤维混凝土施工中一定要严格按照施工技术与规范的要求，按照相应的程序进行。
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论文作者:庞广龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/26
标签：混凝土论文; 钢纤维论文; 施工技术论文; 桥面论文; 强度论文; 性能论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;