钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用分析

钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用分析

熊晓兰

湖北省恩施市公路管理局 湖北 恩施 445000

摘要：在如今公路桥梁工程施工中，钢纤维混凝土作为一种优质的新型水泥复合材料，具备强度高、耐冲击、耐拉伸、耐热性高等特点，应用实践价值较好，特别是针对公路桥梁基体裂缝的防治等方面意义重大。及时了解掌握钢纤维混凝土技术，根据实际公路桥梁情况加以科学应用，有利于提高公路桥梁的整体性能。本文对钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用进行分析。

关键词：钢纤维混凝土；公路桥梁；控制要素；技术应用

一、钢纤维混凝土技术性能概述

钢纤维混凝土主要是由钢带或钢丝等材料形成的复合型纤维结构与混凝土结合构成的一类性能优越的工业钢纤维产品。根据钢纤维混凝土构成材质类型的差异，可将其划分为常规碳钢型和不锈钢型。根据制作工艺不同，可将常规碳钢型钢纤维混凝土划分成切断式、剪切式及铣削式。根据应用模式的不同，可将其划分成并列式、扭曲式及直长式等。根据应用范围不同，又可细分为喷射式钢纤维混凝土和浇筑式钢纤维混凝土。钢纤维混凝土制作过程主要通过在原有混凝土的石、砂、水泥等配料的合理配比结构中，加入非定向分布的钢纤维配料，制作成更具复合性能的施工材料。相较于常规混凝土，在原有结构中掺入的不规则分布钢纤维，有效预防了路桥中常见结构裂缝的产生和蔓延，优化了混凝土材质路桥工程的抗挤压、抗拉伸、抗裂缝及抗弯曲的性能，使公路桥梁的稳定性得到显著改善。其在影响因素错综复杂的路桥施工中具备更高的强度比，相较于常规混凝土，在抗弯强度方面提升超过50%，在强度方面提升超过40%。其抗冲击性能同样表现出色，超过常规配比冲击韧性指标的10倍。而抗形变属性中的变形和收缩参数指标，则可降低三成。

二、钢纤维混凝土技术应用重要工序控制要素

1.搅拌工序控制要素

科学控制混凝土配料的掺入顺序和搅拌时间，区分掺入材料的特性，进行分批次掺入。通常按照先细砂，再钢纤维，再石料，最后水泥的次序掺入搅拌。针对混合料的搅拌工序，应预先不加水搅拌1min左右后，加入水或其他液体则需搅拌2min以上。为避免因单次掺入钢纤维搅拌量过大，而导致混凝土发生结块或结团现象，可通过在搅拌设备进口位置安装分散装置，利用调节装置的功率完成对钢纤维掺入量的控制，起到分散搅拌的作用，避免因空间过满而导致搅拌不充分。同时搅拌时还应控制相应的速率和频率。目前，公路桥梁施工中常采用双锥式反转搅拌设备或强制式搅拌设备。搅拌时应按照实际搅拌需要进行设备功率调节，避免出现搅拌设备超负荷搅拌或空转搅拌的现象。

2.振捣工序控制要素

为了保证钢纤维混凝土的质地均匀，对其实施振捣操作工序时，应选取利于水平操作的振捣设备。振捣填料过程中，应保证钢纤维金属条处于竖向集中填入状态，使混凝土中心位置与边缘保持相同的钢纤维密度，以提高混凝土振捣后的温度应力、收缩应力及负载张力参数。

3.浇筑定型工序控制要素

钢纤维混凝土浇筑时，应控制方向和力度，避免浇筑衔接处连接位置出现连接痕迹。操作时应连续操作，不可中途停浇，并留有15cm左右的空置距离，从而有效保证钢纤维混凝土浇筑效果的连续和完整。图1为浇筑后的钢纤维混凝土效果。

图1  浇筑后的钢纤维混凝土效果

钢纤维混凝土内部混合材料多，若钢纤维、石、砂均匀度不一，会导致公路桥梁施工定型时发生凸凹变形现象。因此一般选择合适的抹平设备及真空吸水设备配合钢纤维混凝土的定型操作，以达到施工定型效果，满足密实、均匀、整平的设计需求。浇筑定型结束后还需进行必要的平整处理，防止出现钢纤维外露和凸起现象，全面提高浇筑定型质量控制。

4.接缝工序控制要素

公路桥梁因长时间外力或内部应力作用致使产生收缩、膨胀，经常会引起路桥表面出现裂缝情况，因此在应用钢纤维混凝土进行接缝处理时，应严格按照接缝施工标准完成操作，避免因不规范的浇筑而导致的路桥表面出现开裂现象。根据实际情况需要对接缝施工路段进行封闭，合理选取摊铺设备及压纹设备完成路桥表面的二次铺筑，实现路桥表面的整体结构统一。达到设计钢纤维强度的50%后，可进行混凝土的割切和缝隙缩减操作。

三、钢纤维混凝土技术在公路桥梁施工中的应用

1.在提升桥梁框架稳定性施工的应用

利用钢纤维混凝土实施桥梁受力点及主体框架位置的铺设，因其铺设体积小、质量轻，可有效减少桥梁框架自身负荷，所以可承受除桥体外更多的负重，避免因长时间外力导致的结构失稳现象。主体框架质量减轻也减轻了桥梁墩台承担的质量，因此可减少桥梁整体墩台的设计数量，这样既可以满足工程需要，还可有效降低工程费用，提升经济性。同时，简化了桥梁整体结构，突破了常规桥梁繁琐结构的厚重效果，美观效果也得到相应提升。

2.在路桥表面铺设的应用

在路桥表面铺设施工时采用钢纤维混凝土，相较常规混凝土可降低50%的路桥铺设厚度，既增加了路桥表面的抗裂、抗折性能，还有效减轻了路桥表面的自重，提高了路桥表面的刚度、耐久性能和承重能力。应用钢纤维混凝土与常规橡胶沥青混凝土配合使用的分层路面结构使，得路面铺设更加科学合理。在铺设下层进行橡胶沥青的铺设，并在上层铺设钢纤维混凝土，有利于优化路桥面刚度，使路桥表面施工质量得到有效提升。

3.在加固路桥边坡施工的应用

边坡施工是路桥施工比较关键的环节，施工中经常会遇到不同类型路基边坡地质，如土质松软、突出岩石等。此时可利用钢纤维混凝土喷射设备对边坡地基部位进行土质加固，科学实施边坡的衬砌工艺，将钢纤维混凝土衬砌在边坡覆盖面，提高边坡框架稳定性和防水效果，降低因长时间外力及内应力作用导致路桥失稳、变形发生的概率，延长使用年限。

4.在加强桥梁桩基施工的应用

桥梁桩基插入地基施工时，可对桥梁桩基底尖处进行钢纤维混凝土应用改良，以提高底尖处插入土基的钻入效果，提高钻入效率，降低锤击力量、锤击数量以及对桩基的破坏程度。在插入土体时易导致顶端开裂现象，而利用钢纤维混凝土的高强度特性，则可对桥梁桩体完成敲击顶部的加固，有效保护桥梁顶部，防止产生敲击裂缝。

5.在加固桥梁墩台施工的应用

桥梁墩台是桥梁的重要组成部分，主要用于承载桥身自重和通行车辆质量，为避免因常年使用导致的墩台表面材料掉落，可使用喷射设备对桥梁墩台表面进行钢纤维混凝土喷射。根据情况合理选择10~20cm的喷射厚度，则能起到提升桥体负载能力和抗震效果。添加硫铝酸盐快或速凝剂，则可进一步提高墩台防裂效果。通过凿毛、喷砂操作，则可有效提高混凝土喷射的贴合度。

结束语

作为一种优质的新型水泥复合材料，钢纤维混凝土有强度高、耐拉伸、耐冲击、耐热性高等性能特点，将其应用在公路桥梁工程施工中质量提升效果显著，施工单位应科学掌握钢纤维混凝土应用技术，则可有效提高公路桥梁工程整体性能。

参考文献

[1]宗学良.道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术应用探讨[J].建筑工程技术与设计,2017(12):1094-1096.

[2]张文峰.不同钢纤维量活性粉末对混凝土抗拉强度的影响作用[J].建筑技术,2017，48(1):55-57.