钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用分析

钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用分析

李朋波

陕西省土地工程建设集团有限责任公司 陕西西安 710075

摘要：相比一般混凝土材料，钢纤维混凝土具有较高的强度、较好的抗裂性能及抗外界冲击性能。将钢纤维混凝土技术应用于道桥工程施工建设中，可以使道桥工程的安全性和稳定性得到保证。基于此，本文探索了钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的具体应用和应用要点，以供借鉴。

关键词：钢纤维混凝土技术；道路桥梁；铺装；加固

1钢纤维混凝土应用优势

钢纤维混凝土具备较好的稳定性与抗裂性，与比重相当的普通混凝土相比，其硬度更大，抗冲击特性更好，抗弯拉及抗压性能也更加优异；此外，钢纤维混凝土还具备超强的环境适应能力，施工快速，在交通转换及伸缩缝保护方面耗时短，采用钢纤维环氧树脂混凝土后2d便可开放交通。

在工程建设过程中，钢纤维主要是利用外力作用进行基体裂缝扩展限制。具体过程为：在材料承受荷载初期，水泥基料与钢纤维共同承受一定外力，且水泥是外部力量的主要承担者。但在基料产生裂缝之后，处于裂缝中的钢纤维就开始成为外力的承担者，如果钢纤维体积掺量大于临界值，材料继续承受荷载的能力就会提升，并发生变形，整个过程依然会慢慢发生变化，一直到钢纤维被完全拔出，材料整体被破坏。所以对钢纤维混凝土而言，其性能主要受钢纤维的种类、掺量，以及复合材料中的砂率、减水剂、掺合料等因素影响。其中钢纤维的实际长径与掺量是最核心的两大影响因素。

2道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

2.1桥面铺装应用

桥面铺装在道路桥梁施工中占据重要地位，它需要承受各种静载和动载荷。钢纤维混凝土技术的应用为桥面铺装提供了卓越的性能。钢纤维混凝土具有高抗压强度，可轻松应对交通荷载和载重车辆的振动，确保桥面的耐久性。此外，钢纤维混凝土的抗裂性能出色，能够有效减少温度变化和水分引起的裂缝，从而延长桥梁的使用寿命。而且，其卓越的耐磨性能可减轻路面磨损，桥面的排水性能也能得到改善，可减少积水和防止滑行事故的发生。

2.2桥墩及桩结构加固应用

在桥梁结构中，桥墩和桩起着支撑和承载的关键作用。为了确保桥梁的稳定和安全，有时需要对桥墩和桩进行加固。钢纤维混凝土技术为这一过程提供了有效的解决方案。钢纤维混凝土在桥墩和桩结构中提供了卓越的强度和抗压性能，增强了结构的稳定性，其抗裂性能可有效减少裂缝的出现，延长结构的寿命。这对于提高桥梁的安全性和可靠性至关重要。同时，钢纤维混凝土的施工便捷，可以节省时间和成本，减少对交通的干扰。因此，钢纤维混凝土技术在桥墩和桩结构加固中的应用有助于提高结构的稳定性和耐久性，确保桥梁的安全性。

2.3隧道和边坡防护应用

①隧道中的钢纤维混凝土可提供卓越的抗火性能。由于隧道环境可能面临火灾风险，采用具有良好抗火性的钢纤维混凝土可有效延缓火势蔓延，为疏散人员和扑救火源提供更多时间。此外，隧道中的钢纤维混凝土还能抵御车辆引发的碰撞，提供更强的抗冲击性，减轻事故带来的损害。②边坡防护中的钢纤维混凝土可增强土壤的稳定性。钢纤维的掺入可有效减少土壤侵蚀和滑坡的风险，特别是在陡峭的边坡上。这有助于保护周围的环境和道路设施，降低维护和修复成本[1]。

2.4碾压混凝土路面应用

碾压混凝土路面中选用钢纤维混凝土技术，能够增强路面的结构强度与韧性，对于提高道路桥梁路面密实度和整体质量有积极作用。具体过程中，依据道路桥梁工程实况与工程要求对钢纤维的性能进行全面分析，选用适宜的钢纤维与混凝土结合在一起，从而提升混凝土路面碾压标准，确保路面加结构更具强度和稳定性。

2.5全截面混凝土路面应用

这一路面在道路桥梁工程中较为常见，在道路桥梁工程中采用全截面混凝土路面形式能够增强路面的整体结构性能。例如，某道路桥梁工程中，设计为双向6车道，施工选用钢纤维混凝土技术，对路面厚度予以适当降低。根据实际调查数据发现，钢纤维混凝土技术应用后的路面厚度仅仅有普通路面厚度的一半左右。在提高路面稳定性和质量的基础上，节省了施工材料，降低了施工成本，提高了施工效益。

2.6钢纤维混凝土罩面施工应用

长时间运行混凝土道路以后，由于多方面因素影响，道路表面容易存在各种隐患问题，比如路面塌陷、裂缝或不均匀沉降等。一些质量不足的混凝土路面还会由于各种因素出现坑槽病害。为了规避病害问题，可以采用混凝土罩面技术对被损坏的道路桥梁路面部分进行防护或维修。实际过程中，采用不同类型的混凝土罩面进行施工，常用的有结合式、直接式或者分离式，这些施工形式都可确保混凝土罩面质量。例如，采用结合式施工，是将钢纤维混凝土与普通混凝土罩面有机结合在一起，融合二者优势，建立整体性较强的结构，以提高路面结构强度和质量。

3钢纤维混凝土技术应用要点

3.1原材料选用

水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，标准稠度为26.9%，初凝和终凝时间分别为230min和300min，3d及28d抗折强度分别为6.7MPa和8.5MPa，3d及28d抗压强度分别为35.8MPa和58.4MPa。矿粉采用S95粒化高炉矿渣粉，并按15.4%的比例掺加。集料以当地采石场产5～20mm的天然碎石为粗集料，表观密度2580kg/m3，含泥量0.3%，压碎值为5.8%；以细度模数3.0的天然中砂为细集料，含泥量为1.6%，表观密度和堆积密度分别为2540kg/m3和1560kg/m3。钢纤维采用长度35mm、截面宽2.5mm、厚0.5mm、抗拉强度600MPa的铣削型钢纤维。外加剂选用含固率19.3%、减水率15.8%、pH值5.2的高效减水剂，并按照外掺法向钢纤维混凝土中掺加。选用可溶于水的聚羧酸高效减水剂后，能显著提升混凝土强度、耐久性和流动性，同时还具备较好的环保作用

[2]。

3.2混合料制备

钢纤维混凝土制备时先将钢纤维和粗细集料、水泥混合后散布均匀，再掺加胶凝材料后干拌，以确保集料与胶凝材料充分接触；随后再加水和减水剂湿拌。以上拌和方法能使钢纤维均匀分布于混合料中，并有效消除结团。混凝土应在每工作班时检测1次均匀性、黏稠度、体积率，要求黏稠度偏差不得超出设计配合比的10%，体积率偏差则不超出设计配合比的15%。制备好的钢纤维混凝土不得出现离析、泌水和钢纤维结团现象。该工程钢纤维混凝土坍落度控制在200mm。

3.3浆料运输

在浆料运输时，主要采用自卸车辆。由于在运输过程中浆料受到震动，导致钢纤维下沉，从而损失含气量以及坍落度，给浆料均匀性带来不良影响。所以还需尽可能缩短运输时间与距离，并避免运输过程污染浆料。通常运输最大时长要以试验所提供的水泥初凝时间和施工操作时间作为最大限度。

3.4浇筑

钢纤维混凝土浇筑时应确保钢纤维分布的均匀性和连续性。浇筑的同时应通过振捣器振捣，防止钢纤维裸露于结构物表面。浇筑施工还应根据技术规范和验收标准制备试件，以展开混合料抗压强度、抗弯拉强度、韧性试验及抗渗性能试验。钢纤维混凝土必须通过搅拌运输车运输，搅拌筒应按照3.0～6.0r/min的速度匀速转动，避免混合料发生离析及钢纤维沉淀。

3.5振捣摊铺

振捣作业需要使用专项设备，摊铺过程也要以具体厚度为准，倘若厚度在0.2m之内，只需要摊铺一次，振捣工作则在浆料不再下沉时停止。

3.6抗折强度

当铺筑的钢纤维混凝土材料达到400m3后，应当进行抗折试件制作，通常制作两组，接下来每铺设的浆料面积增加1000~2000m3，增加制作1组抗折试件。制作试件时，需要在现场进行，并且在工程相同条件实施行湿法养护，测试其7d龄期试件强度，对其强度达标程度进行检查。一般来讲，试件强度需要超过28d龄期强度的70%，如果没有达到这一标准，应当及时进行强化调整[3]。

3.7表层平整

对于路桥表面而言，受运营安全要求影响，整平后的面板表层1~3cm深度内还需确保钢纤维处在平面分布状态中，坚决不出现翘头、直立现象，避免后续磨损后刺扎车辆轮胎。其表层功能与传统混凝土表层要求基本相同，即要耐磨损、抗滑等等。

3.8表面处理

为避免钢纤维外露问题产生，在整平前还需使用金属滚轮或者其他设备，将已经直立外露的纤维压入，在抹面与压纹操作时也坚决不能将钢纤维带出。通常抹平需要在初凝前进行，主要使用压辊、刷子等进行压纹、拉毛。割槽时间也要进行合理控制，不能过早更不能过迟，通常在抹面后的12~48h以内进行。

4结语

具有复合特点的钢纤维混凝土材料，相比一般混凝土结构材料而言，很大程度上弥补了不足。为了确保道路桥梁工程发挥钢纤维混凝土的优势，需加强此技术的研究力度和实践应用。

参考文献

[1]刘强.公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用[J].大众标准化,2024,(06):163-165.

[2]龚文辉,张跃红.桥梁工程施工中钢纤维混凝土技术的应用研究[J].运输经理世界,2023,(29):79-81.

[3]张义堂.路桥施工中钢纤维混凝土技术应用[J].运输经理世界,2023,(25):85-87.