路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術

陳蕾 薛世武

摘要：科學技術日新月異的發展，城市化進程的深入推進，交通狀況對于各個地區經濟發展的重要意義已經被人們深刻的認識到了。同時，越來越多的新型材料被科研人員發現和創造，出于對高品質高質量生活的追求，人們對建筑材料的要求也變得愈發嚴格。鋼釬維混凝土是一項新型的建筑材料，各項性能均較為良好，在現代的各個路橋工程中得到了廣泛的應用。本文就路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術應用進行了簡要的分析與探討。

關鍵詞：路橋施工；鋼纖維混凝土；施工技術

中圖分類號：TU997文獻標識碼： A

前言

路橋施工工藝，已經普遍的在城市中出現，并且路橋的施工建設跟社會大眾的日常生活有著重要的聯系，所以對于路橋施工的質量問題我國也是相當重視。而把鋼纖維混凝土施工技術運用在市政工程的路橋施工中時，對路橋的施工材料相關單位要予以重視，使其才能有效的確保路橋工程的整體質量。對于鋼纖維混凝土主要是因為由優質的水泥基混合材料所制作，所以在鋼纖維混凝土路橋施工過程中，其工藝也是相對的簡單、性能也是比別的路橋施工工藝要強，所產生的路橋施工成本也相對的較低。因此，在路橋施工過程中，鋼纖維混凝土施工技術也是被廣泛的運用。

一、鋼纖維混凝土技術介紹

在普通混凝土中摻加1%一2%鋼纖維，就可制成鋼纖維混凝土，其優點是抗拉強度增大60% ；抗彎強度增大100%；抗壓強度增大25%；抗壓韌性增大5倍；抗彎韌性增大70倍；抗沖擊韌性增大3倍；抗疲勞性增大3倍；收縮降低8%。但它存在有一些缺陷，如流動性，攪拌與振搗過程中鋼纖維經常形成團或者折斷，凝結時間過短等。

其主要材料為鋼纖維，根據品種可以分為剪切、切斷、熔抽等幾種。根據長度分成普通短與超短兩種鋼纖維。普通短的長度是20一40mm，長徑比是40一120；超短的長度是5一15mm，長徑比是10 300鋼纖維效果與其長度、直徑和長徑比密切相關，在設計時應該特別注意，同時結合拌和物和易性和施工要求，按照該種混凝土的結構設計和施工規程中有關規范選擇鋼纖維。對于水、砂和粗集料：水一定要選擇干凈的淡水；砂要選擇河砂；細集料砂和粗集料，除要選擇與有關質量標準的規定相符的外，細集料砂不能含有氯鹽成分，而且其細度模數要在2.3一3.0以內，粗集料粒徑不能超出2/3鋼纖維長度。對于水泥和外加劑，選擇強度等級超過425號和質量與有關國標規定相符的水泥；用來調節混凝土的坍落度值，提升其和易性和密實度的外加劑要求優質高效，同時，對外加劑做試驗，結果合格而且沒有氯鹽成分的才能使用。

鋼纖維混凝土在設計中主要是對配合比有影響，設計內容有強度計算、水灰比、鋼纖維的體積率、單位用水和水泥、含砂率等。原則上它和普通混凝土是相似的，除在結構上有一些特殊性外，還應對鋼纖維混凝土做試驗，如強度試驗，盡量滿足抗壓和抗拉等要求。設計過程中還要重視砂率、用水量、鋼纖維體積與鋼纖維混凝土的關系。

二、鋼纖維混凝土的優勢

（1）良好的抗變形能力

鋼纖維混凝土能夠在長時間負荷運行條件下，依然保持良好的收縮性，在普通混凝土中適當地添加鋼纖維混凝土，能夠顯著地降低收縮率，保證其具有極強的抗變形能力。

（2）較高的抗壓、抗拉、抗彎極限強度

將適量鋼纖維混凝土添加到普通混凝土中，能夠顯著提升抗壓、抗拉、抗彎極限強度，保證使用鋼纖維混凝土的路面在受到損害后，混凝土即使出現碎裂也不會散，顯著提高路橋工程的質量。

（3）優越的抗剪、抗裂、抗疲勞性能

相對于普通混凝土來說鋼纖維混凝土具有更高的抗剪、抗裂以及抗疲勞性能，通常狀況下，普通混凝土在開裂荷載以及極限荷載方面的承受力基本相同，當混凝土路面出現開裂后不能再使用，但是鋼纖維混凝土路面的路基發生錯位移動時，或者路面開裂后，依然具有較強的承載能力，保證路面的使用質量。

（4）極強的抗沖擊性能

相對于普通混凝土來說，路橋工程中鋼纖維混凝土路面的抗沖擊性更高。由于路橋工程的特殊性，對自身的抗沖擊性能的要求相對較高，防止路橋工程在受到沖擊后發生坍塌或者其他問題，影響路橋工程的正常使用，鋼纖維混凝土的抗沖擊性能是普通混凝土的50～100倍，鋼纖維混凝土在抗沖擊力強的情況下，其韌性指標隨之增加，并且增加的幅度相對較大。

（5）降低道路的厚度

通過運用鋼纖維混凝土施工技術在道路工程路面的鋪設工程，其主要采用的是復合式路面的鋪設形式，從而進行道路路面鋼纖維混凝土的鋪設。而復合式路面鋪設的方式，又分為雙層式鋪設和三層式鋪設，從而都可有效的降低道路的厚度。但是，施工人員要結合道路施工現場的情況來選擇合適的方式，使其才可確保道路的鋼性能提高路面的強度。

二、鋼纖維混凝土的各項應用

（1）建筑復合式鋼纖維混凝土路面

復合式路面的層數可以根據不用的設計要求確定，分為雙層式復合路面或三層式復合路面。雙層式路面是指在全路面板厚的上層鋪設鋼釬維混凝土，厚度是整個路面厚度的60%左右。三層式復合路面是指把路面的上層及下層設置為鋼纖維混凝土層，中間層則設置為普通混凝土層。該結構較為合理，施工流程較多，工藝復雜，一般在機械化鋪設條件良好的區域應用的較多。

（2）鋼纖維混凝土罩面

如果路面的舊混凝土路面受到損壞，可以利用鋼纖維混凝土澆筑形成罩面。根據結構的不同，可以將該罩面分為不同的類型，包括直接式、結合式、分離式三種結合。其中直接式是在原路的水泥混凝土面層上直接鋪設鋼纖維混凝土，形成罩面層，適用于損壞情況一般的舊水泥混凝土路面。結合式罩面面層是和原來路面的混凝土結合在一起，提高路面的整體強度。分離式罩面層則是不與原路的混凝土相粘結，還需要在中間鋪設隔離層，各個層面均能發揮其不同的效能。

（3）鋼纖維混凝土在橋梁施工中的應用

工程應用中一般可以分為兩類，分別是鋼纖維混凝土鋪設于橋面、鋼纖維混凝鋪裝于橋梁上部承載部位。前者是在橋面上鋪設鋼纖維混凝土，從而橋面的耐久性、抗裂性和舒適程度都得到顯著提升，同時不僅增強了橋梁的抗折強度與剛度，而且還減小了橋面的厚度，既節省了材料，還減輕了橋梁的自重，橋梁的受力狀況也得到了優化。后者是在橋梁的承載部位鋪設鋼纖維混凝土，對于此部位的集中應力有明顯的改善效果，有效提升了結構的受力性能，從而改善了其變形狀況，減輕了其自重，使得橋梁向更有利的方向發展，提高了橋梁的質量。同時，鋼纖維混凝土的應用，使得橋梁在保證提升質量與性能的基礎上，還減少了許多上部建設材料與下部冗余的橋墩數目，不僅節省了成本，還提高了橋梁的美觀性、實用性，從而為企業增加了經濟效益和社會效益。

三、路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術

（1）鋼纖維混凝土的配合比

鋼纖維混凝土的拌合料是由水泥、水、粗細骨料、鋼纖維及必要時摻入化學外加劑或摻加劑，按一定比例配制而成，拌合料各組成材料的正確選擇，對鋼纖維混凝土的物理力學性能和施工有重要的影響。橋面鋪裝層鋼纖維混凝土配合比設計，應主要滿足設計彎拉強度與施工的和易性，彎拉強度隨纖維增加而增加，但和易性隨纖維增加而降低，因為混凝土摻入鋼纖維后，由于內部摩擦力增大,其流動性顯著降低，為此，應適當增加用水量。按照《鋼纖維混凝土試驗方法》（CECS 13：89）進行試配，并考慮以下原則：

1、為提高彎拉強度，鋼纖維長徑比應盡量大，但為了和易性，長徑比又應盡量小。該工程選用鋼纖維長徑比為35～40，合適的長徑比為35～50。

2、含砂率：與粗集料粒徑及Vf 有關，鋼纖維混凝土含砂率隨Vf 增大而增大，隨粗集料粒徑增大而減小。該工程取值為45%。Vf為鋼纖維的體積率（圖紙設計為0.6%，通過試配取0.75%）。

3、水灰比： W /C=0.38，一般為0.35～0.40范圍。

4、用水量：在考慮鋼纖維混凝土和易性時，不能象普通混凝土一樣只考慮坍落度，因為鋼纖維混凝土在振搗前后工作能相差很大。

5、水泥用量：在鋼纖維混凝土中，水泥用量要比普通混凝土大，每立方米混凝土水泥用量大于400kg。富寧立交跨線橋橋面鋪裝采用人工攤鋪的特點和施工方案，對水灰比、砂率、水泥用量、鋼纖維的摻量、坍落度等各主要控制指標要求進行試驗室試配后，配合比按重交通量水泥混凝土路面設計，設計抗拉強度5.0MPa，每立方米混凝土各種材料用量見表1。

混凝土配合比kg/m3

混凝土類型 水泥 砂 碎石 水 減水劑 鋼纖維 坍落度（mm）

普通混凝土 487 698 1048 185 8.3 0 55

鋼纖維混凝土 487 698 1048 185 8.3 50 44

根據表1所示，在工程中每立方米混凝土材料用水量185kg，鋼纖維體積率Vf為0.75%，測得混合物工作度在8～12s，符和易性要求。

（2）鋼纖維混凝土的澆筑和振搗

為了保證澆筑的鋼纖維混凝土路面不會出現由于澆筑接頭而導致的不平穩和舒適度降低的現象，同時保障路面較好的連續性，需要在倒料時相壓大概二十厘米。通常情況下，工程上采用插入式振動棒來進行振搗，可以利用集束效應，實現在縱向條狀的鋼纖維的集束排列。工程實踐顯示，鋼纖維混凝土的振搗還可以采用另一種平板振搗器，這樣聚集的鋼纖維呈二維分布。工程實踐中綜合比較了兩種振搗方式，發現一維縱向集束分布的鋼纖維混凝土的邊角較為堅實，有較高的抗溫度應力和其他力學性能，質量較好，所以工程上一般采用插入式振動棒。振搗完成后，對由于集束效應而外漏的鋼纖維進行壓入處理，平復混凝土表面。

（3）鋼纖維混凝土的攤鋪和整平施工

鋼纖維混凝土攤鋪施工的流程為：將鋼纖維混凝土加入到攪拌機中進行均勻攪拌，嚴格控制攪拌的時間，避免由于鋼纖維混凝土攪拌不均勻而產生的結團問題，然后通過混凝土運輸車輛運輸到攤鋪現場；將鋼纖維混凝土加入到分散機中，均勻、連續地攤鋪在路基上，攤鋪過程中還應該進行平整以及初步的壓實工作，嚴格控制路面攤鋪的厚度、密實度以及壓實度，然后根據坡度以及路拱采用整平機進行壓路施工。

（4）鋼纖維混凝土的振搗施工

縱向條狀集中排列的鋼纖維混凝土，能夠顯著增加混凝土邊緣的密度，采用機械振搗施工，能夠增強鋼纖維混凝土的密實度和強度，保證鋼纖維混凝土路面的抗裂性以及強度，在振搗施工過程中，應該嚴格按照一定的頻率以及順序進行振搗，不能出現漏振、過振的現象，防止鋼纖維混凝土出現溝槽、空洞等問題。

（5）接縫施工

鋼纖維混凝土由于具備著較高的抗溫度應力能力，同時收縮性與抗裂性也比普通混凝土較高，在施工單位具備攤鋪機等大型設備與相應的施工條件時，可以無需設置路面縱縫，直接鋪設成整幅式路面。澆筑完成后，在經過測定路面強度達到設計強度的50%之后，進行后續的切鋸縮縫等工作內容。

四、結語

總而言之，鋼纖維混凝土由于其質量好、性能好、造價低等優點，能夠顯著提高路橋工程的承載能力，延長路橋的使用壽命，在路橋施工中廣為運用。同時，鋼纖維混凝土施工技術的應用狀況同時也關系到工程的整體質量，需要引起廣大施工單位與同行的重視，不斷的完善其理論技術及積累實踐經驗，也帶來良好的經濟效益及社會效益。

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