钢纤维混凝土在施工中的应用探究

摘要：本文主要介绍了钢纤维混凝土的基本性能和钢纤维混凝土在路桥施工中应用,并提出了钢纤维混凝土施工方面的控制。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成,显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能,具有较好的延性。

关键词：钢纤维混凝土；基本性能；施工应用；控制；

前言

随着公路建设的迅速发展，钢纤维混凝土在路桥施工中也得到了广泛应用。施工人员在施工过程中应严格按照《混凝土施工规范》操作，在科学的引导下，研究出新的施工方法和施工工艺。本文是本人的个人见解，以供同行参考借鉴。

一、钢纤维混凝土的基本性能

钢纤维混凝土是在普通混凝土中，均匀地乱向分布一定量的钢纤维，经硬化而得，与普通混凝土相比，具有一系列优越的物理力学性质:一是，强度与重量比值增大。二是，较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。在混凝土中掺入适量钢纤维，其极限抗压强度可以提高，单轴抗拉极强度可提高40%～50%，抗弯极限强度可提高50%～150%。三是，良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为018%～210%时，其冲击韧性指标可提高50 倍～100 倍,甚至更高。四是，变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著，但对抗拉弹性模量提高较多，钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显，钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%～30%。五是，抗裂和抗疲劳性能显著提高。六是，优越的抗剪性能。七是，良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力。八是，良好的抗冻性与耐磨性能。

二、路桥施工中钢纤维混凝土的应用

1、道路施工中钢纤维混凝土的应用

由于钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨

性及冻融性等优点，延长路面使用寿命，从而在路面工程中获得广泛应用。

① 新建全截面钢纤维混凝土路面全截面采用钢纤维混凝土的路面厚度为普通混凝土路面厚度的50%～60%,钢纤维掺量为 018%～112%。双车道路面一般不设纵逢, 横缝间距20m～30m,最长可取 50m。

②新建复合式钢纤维混凝土路面复合式路面可以做成双层式或三层式。双层式路面的构造是在全路面板厚的上层约全厚40%～60%铺设钢纤维混凝土。三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层，中间夹普通混凝土层。结构上比较合理，但施工复杂。根据经验，三层式复合路面宜在机械化铺设条件较高的地区使用。此外，还可以采用钢纤维-钢丝网混凝土复合式路面。

③碾压钢纤维混凝土路面将钢纤维置于碾压混凝土中，从而使路面的强度和韧性增强，改善碾压混凝土的力学性能。

④钢纤维混凝土罩面旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式三种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体，共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结，而是中间设置一个隔离层，各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。

⑤钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土罩面修补。用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面。钢纤维体积率以1%～2%为宜，长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般限制在70～100范围内。

2、桥梁施工中钢纤维混凝土的应用

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。

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 110%；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。

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、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。

三、钢纤维混凝土施工控制

1、泵送混凝土的质量控制。泵送混凝土的连续不间断地、均衡地供应，能保证混凝土泵送施工顺利进行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送时则不会产生堵塞。因此，泵送施工前周密地组织泵送混凝土的供应，对混凝土泵送施工是重要的。泵送混凝土的供应，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的运送。泵送混凝土宜采用预拌混凝土，在商品混凝土工厂制备，用混凝土搅拌运输车运送至施工现场，这样制备的泵送混凝土容易保证质量。泵送混凝土由商品混凝土工厂制备时，应按国家现行标准，《预拌混凝土》的有关规定，在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。拌制泵送混凝土时，应严格按混凝土配合比的规定对原材料进行计量，也应符合《预拌混凝土》中有关的规定。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。搅拌好的混凝土拌合物最好用混凝土搅拌运输车进行运输。现在大量使用的是搅拌筒6-7m，的混凝土搅拌运输车。用搅拌运输车运输途中，搅拌筒以3-6r/min的缓慢速度转动，不断搅拌混凝土拌合物，以防止其产生离析。

2、混凝土泵送施工质量控制。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入正常泵送。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，作为间隔推动管路中的混凝土之用。