公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

商显文

滕州市交通运输局   界河执法中队  山东省滕州市  277599

摘要：公路作为最基础、最广泛的交通基础设施，是衔接其他各种运输方式和发挥综合交通网络整体效率的主要支撑，在综合交通运输体系中具有不可替代的作用。我国地域辽阔，地形地貌差异较大，尤其是西部地区更是多山多河，进行公路建设时不可避免会涉及到桥梁的修建。作为公路施工的关键部分，桥梁往往是整条线路的控制性工程。公路桥梁施工中，钢筋混凝土桥梁巧妙地结合了混凝土和钢筋的材料特点，具有造价低、强度高、整体性好、易于就地取材等优点，成为现在应用最为广泛的桥梁类型。

关键词：公路桥梁；钢纤维混凝土；技术应用；施工

引言

经过近几十年的快速发展，钢筋混凝土桥梁施工技术取得了巨大的进步，部分施工技术达到了世界领先的水平。但由于设计以及施工等主观原因造成的钢筋混凝土桥梁结构缺陷，外加恶劣的自然条件和多变的气候环境等客观原因，导致部分钢筋混凝土桥梁未达到使用年限就出现较大安全隐患，甚至发生安全事故。究其原因，大部分是由于混凝土施工质量不满足要求造成的，展开桥梁混凝土施工技术研究尤为重要。鉴于此，结合某高速公路特大桥混凝土结构施工，着重介绍了普通混凝土结构施工技术；分析了预应力混凝土结构和大体积混凝土结构的施工难点，提出了相应的解决措施；针对目前公路桥梁混凝土结构施工技术提出了针对性的优化措施，力求对公路桥梁混凝土结构施工提供较为可靠的指导。

1钢纤维混凝土特点

钢纤维混凝土作为一种新型材料，主要具备以下特点：（1）强度及重量比值较大。由于在混凝土中加入了钢纤维，使基体混凝土可以更好地抵御外力作用，其强度及重量比值得到明显增加。（2）抗剪性能、抗拉性能、抗弯性能及抗扭强度较好。相关研究证明，在混凝土材料中加入约2%的钢纤维，虽然其抗压性能仅能提升约15%，但是其抗拉强度最高可以提升50%，抗弯强度最高可提升80%，抗剪强度最高可提升100%。（3）抗冲击性能良好。抗冲击性能指的是材料抵抗荷载或者冲击作用的能力，钢纤维混凝土相较于普通混凝土抗冲击性能可以提升大约5倍，冲击抗拉、抗弯等性能也能得到大幅提升。（4）收缩性能显著改善。在常规钢纤维掺量条件下，相较于普通混凝土钢纤维混凝土材料的收缩值可以下降约8%。（5）钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能相比普通混凝土有较大改善。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106次时，应力比为0.68，而普通混凝土仅为0.51。当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106次时，应力比为0.92，而普通混凝土仅为0.56。

2钢纤维混凝土的性能及技术要点

2.1钢纤维混凝土性能分析

钢纤维混凝土作为一种新型的多相复合材料，主要是在传统的混凝土材料中加入散乱无序的短钢纤维，通过掺杂短钢纤维一方面可以缓解传统混凝土内部结构细小裂缝的外延，另一方面也可以起到预防宏观裂缝问题出现的效果。总体而言，钢纤维混凝土材料具备以下几方面性能和优势：第一，相对比传统的混凝土材料，钢纤维混凝土结构的强度更大，具备更高的承载力；第二，钢纤维混凝土材料的抗冲击性能十分优良；第三，抗弯性能与抗压能力显著；第四，传统的混凝土材料在温差比较大的区域很容易出现结构裂缝，而钢纤维混凝土适应环境能力比较强，即便区域的昼夜温差较大，也可以有效防止材料内部裂缝的外延。

2.2设置钢纤维搅拌时间

在实际开展钢纤维搅拌作业时，其投放的顺序以及时间等参数对于搅拌质量都会产生很大的影响。对于钢纤维混凝土而言，其性能的特殊性也决定了其搅拌环节的投入顺序和投入时间都必须要相当严格规范，从而确保材料发挥出实质性的功能效果。通常而言，钢纤维混凝土搅拌过程中投放顺序如下，即砂石→搅拌钢纤维→放入水泥。而对于时间的控制，在进行钢纤维与水泥材料的搅拌环节，最为理想的时间应当控制在1.5min左右，接着加水搅拌3min，便可以达到确保钢纤维混凝土质量水平的实质性目的。

3公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

3.1施工准备

施工准备环节的主要工作包括清理施工区域、布置钢筋网、安装模板以及绑扎钢筋网。在正式施工前，需要做好以下准备工作：1）对桥面进行全面检查，检查内容包括桥面是否清理干净、焊接处理是否到位、钢筋绑扎是否存在问题。2）检查施工设备器具，主要包括钢纤维混凝土拌和设备、振捣设备、运输车辆以及供电设备，确保各项设备器具性能优良。3）对模板标高进行复核，确保与施工方案设计保持一致、检查模板固定是否牢固，若发现问题要及时处理，以防在振捣过程中出现跑模或漏浆等情况，影响施工质量。考虑到本项目施工期在9月份，雷雨天气较多，施工前还应准备好雨棚，以防突降暴雨。

3.2混凝土浇注

首先，施工现场要提前做好准备工作，配备好施工技术人员，准备好振捣工具，检查模板质量情况。在一切准备就绪后，当混凝土运输到现场就可以进行浇注作业。分层浇注、分段浇注都是当前常用的混凝土浇注方式。本项目中采用分层浇注的方式，主要注意每层浇注厚度控制不超过50cm，同时对浇注时间加强管控，保证在混凝土凝结前浇注下一层混凝土。在浇注过程中要密切关注模板情况，明确是否存在漏浆现象，如果出现问题要及时处理。其次，要提高振捣技术水平。通过合理地开展振捣工作可以将混凝土中多余的空气排出，提高混凝土密实度和强度。本项目振捣工作主要是由施工人员手工操作振捣棒进行振捣，选择插入式和平板式两种设备。在振捣中需要坚持快插慢拔的原则，对振捣时间、振捣间隔进行把控。通常每层振捣深度大约为30cm，按照20～30s的范围控制每次振捣时间。为了保证振捣效果，提高混凝土密实度，工作人员还要在前一层混凝土凝结前浇注下一层混凝土。最后，在浇注完混凝土后，施工人员要打磨平整混凝土表面，处理细小的裂缝，开始养护。

3.3钢纤维混凝土运用

施工作业前，工作人员需要对现场地面进行润湿处理，目的是为接下来的铺筑施工做准备。该环节主要利用大型的洒水设备，要不断对地面进行润湿处理，尤其是在铺筑作业前的3~5h，要不断对地面进行洒水，确保施工作业现场地面润湿度达到规范标准。对于钢纤维混凝土摊铺处理工作，在此之前需要安排专门的人员进行平整化处理。一般而言，可以利用机械振捣配合人工振捣的方式进行处理，其中材料主体由机械振捣设备来完成操作，而局部的边角无法振捣的区域，则由人工的方式完成。需要注意的是，振捣过程中不可盲目对某一位置进行多次操作，目的是避免过度振捣而出现拥包问题，同时也不可存在漏振的情况，在完成振捣处理后由质检人员进行治理检验，不达标的位置要及时二次振捣处理，直到符合标准规范为止。

结束语

综上所述，钢纤维混凝土相较于普通混凝土具有明显优势，在道路桥梁工程施工中采用钢纤维混凝土材料，可以显著提升路面或桥面力学性能，有效延长道路桥梁使用寿命，保障交通运输安全，综合效益良好。

参考文献

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商显文 男 1973.10.10 籍贯:山东滕州  大学本科  工程师
工作单位:滕州市交通运输局  科室:界河执法中队  研究方向:公路桥梁建设