刍议钢纤维混凝土在路桥工程施工中的应用及特性

摘要: 随着城市经济的快速发展,高等级公路和桥梁的建设步伐也不断加快,与此同时,对建筑材料的要求也越来越高。钢纤维混凝土因其性能优越、施工简便、价格相对低廉等优点而在道路路面、桥梁结构、房屋建筑等工程领域广泛应用。面对这些问题，本人在文章中简要阐述了钢纤维混凝土特性的基础，并分别探讨了路桥施工中钢纤维混凝土施工技术应注意的事项。仅供参考。

关键词:路桥工程；钢纤维混凝土；配比设计；特性；施工技术

1钢纤维混凝土的特性

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:

1.1 抗拉、抗弯和抗压的极限强度较高

实验结果表明,当混凝土中拌入合适的钢纤维,可以提高40%～50%的单轴抗拉极限强度,50%～150%的抗弯极限强度。其实钢纤维本身并没有显著提高混凝土的抗压强度,但是由于适量的钢纤维的掺入,混凝土的抗压破坏形式出现改变,遭到破坏后碎而不散,因而明显提高了抗压性能。

1.2 抗冲击性能良好

当纤维掺量达到0.8%～2.0%时,钢纤维混凝土可承受比普通混凝土高50～100倍的冲击力,抗冲击韧性指标大幅调高。

1.3 良好的抗裂、抗疲劳、抗剪性能

普通的混凝土其开裂荷载和极限荷载几乎一样,而钢纤维混凝土可以在出现开裂荷载后,荷载还能够增大。 增大钢纤维的体积率,其初裂荷载、 极限荷载以及韧性均可增大。 在直接剪切试验中,基体错动后,钢纤维混凝土仍具有不错的承载能力。

1.4 变形性能得到明显的改善

钢纤维能使混凝土长期的收缩变形得到改善,能有效降低10%～30%的混凝土的收缩率,明显提高了抗拉弹性模量。

1.5 抗冻性能良好,耐磨性能提高

与普通混凝土相比,在因温度应力方面引起的裂缝出现和扩张上,钢纤维混凝土能良好的阻止和抑制这一状况。

2钢纤维混凝土在路桥施工中的应用

2.1 钢纤维混凝土与路面施工

一般说来,钢纤维混凝土主要用于铺设全截面钢纤维混凝土路面、 复合式钢纤维混凝土路面、 压钢混凝土路面等,它能减薄铺装的厚度,良好的耐磨性能、 抗冻融性能使其应用范围广,能有效减少路面横向缩缝少,甚至铺筑不设纵缝的路面等等,优势明显。钢纤维混凝土路面施工注意事项。

2.1.1 钢纤维混凝土的配比设计

在配比设计步骤上,钢纤维混凝土与普通混凝土大体相同。 不过,钢纤维混凝土的配比在强度的双控标准与韧性强度上有不同,需要确定钢纤维体积率,需要注意砂率、 单位用水量对钢纤维体积率有影响。试验-计算法是其配比设计采用的方法。 配比设计需要按照 《混凝土结构设计规范》 ,根据设计要求,确定轴心抗压强度的设计值和标准值,试配抗压强度,计算水灰比,确定钢纤维体积率,计算单位体积用水量,确定合理的砂率,计算材料用量,确定基准配合比和施工配合比。

2.1.2 布料与铺摊

选择合适的摊铺方式。 在满足滑模、三辊机组、 轨道的路面施工技术要求基础上,钢纤维混凝土的路面布料以及摊铺应有自己的特点。 首先要使均匀且连续的将钢纤维掺入在面板中,不得在一块面板中随意中断浇筑和摊铺。 为了使钢纤维均匀分散,避免结团,最好让钢纤维进搅拌机前先通过分散机,料斗口需设置震动筛。 其次,在试铺后,当拌合物坍落度一致时,要比相同施工方式的普通路面高10mm左右。 在同等情况下,钢纤维混凝土在钢纤维的顶托下,会比普通混凝土略容易振实些,它的坍落度较低。

2.1.3 振捣和整平

为了保证钢纤维混凝土路面的抗裂性和匀质性,可以通过振捣机械、 振捣方式来实现钢纤维混凝土路面的密实性,钢纤维在混凝土中均匀连续的分布。 在振捣棒插振后不得出现没有钢纤维的空洞、 穴坑、沟槽。 钢纤维混凝土路面的铺设,对振捣棒组的振捣频率有要求,振捣棒组不得插入路面内部振捣。

从路面的安全和可靠性考虑,防止一定时间后因为路面的磨损导致钢纤维扎坏轮胎,平正后的钢纤维混凝土路面在面板表面一定范围内（10mm～30mm） ,钢纤维基本要处于平面分布,不能直立或者翘头。

采用三辊轴机组摊铺时,不得使用人工插捣,振捣棒组需插入混凝土内部振捣。为保证振捣密实,可以选用大功率的平板式振捣器,选用振动梁整平压实路面。 厚浮浆以及的钢纤维都不能出现在精平后的表面。

2.1.4 其他应注意的问题

为了防止钢纤维混凝土在较快的时间内凝结和硬化,加快施工速度是必要的。用喷雾可有效防止钢纤维混凝土表面的水分蒸发,但不应该在浇筑和铺摊中随意加水防止拌合物干涩。 抗滑构造需用硬刻槽方式制作,无论是钢纤维混凝土搅拌物的运输、 铺筑时间都应该在规定的时间之内,滑模、 轨道三辊轴机组、 轨道三辊轴机组滑模都应在一定的数值内,同时还要考虑施工时间的平均气温,使用缓凝剂对钢纤维混凝土凝结时间的影响。

2.2 钢纤维混凝土与桥梁施工

在桥梁施工中,钢纤维混凝土因其良好的抗裂性、 耐久性、 有效控制结构性,广泛应用于铺设桥面、 建造桥梁上部荷载部位、 加固桥梁墩台等结构部位上。 在相同的荷载条件下,钢纤维混凝土可以使铺装厚度减少30%～50%,降低了桥梁自身的恒载又减少了工程量。 车辆驶过桥面时震动释放出的巨大能量会造成桥面铺装与伸缩缝连接的破坏,而钢纤维混凝土能有效应对较强的冲击力,加强混凝土结构与伸缩缝的连接强度,减少或降低伸缩缝的位移、变形或者翘曲,延长桥梁的使用寿命。 同时钢纤维混凝土桥面很少有坑槽现象,混凝土剥落少,开裂缓慢得多,且裂缝宽度小。钢纤维混凝土的应用推动着桥梁结构朝着大跨度、 轻型化的方向发展。钢纤维混凝土在桥梁施工中关注的问题。

2.2.1 钢纤维混凝土的配比设计

根据已经建成的桥面工程,当桥面有较大的钢纤维时,其钢纤维往往超过了1%,因而外观较差,设计者应该注意到这一点。 品种不同、 长径比不同的纤维,它们的最低体积率是略有不同的。 在现有条件下,一般推荐钢纤维的掺量为14%到110%之间的钢纤维混凝土配钢筋来进行大规模的桥面铺装。

2.2.2 布料与铺摊

桥面钢纤维混凝土施工的布料、 铺摊与路面施工有相似之处,避免结团现象,使用钢纤维的分散机等等。 不过桥面的开裂一般会先出现在表面,以竖向裂缝居多,因此在桥面施工中多采用振动梁、 平板振捣器,尽量使钢纤维呈水平方向分布。

2.2.3 振捣和整平

桥面钢纤维混凝土的振捣、 整平和路面的施工注意事项大致相同,数值上有差异,需要根据具体情况对待。

2.2.4 其他应注意的问题

为了增强铺装层的抗裂能力,桥面铺装中常加入钢筋网。 钢筋网是限制裂缝延伸的主要作用者,因此要按照相关的路面桥面技术要求对钢筋网进行加工、 安装。对桥梁墩等桥梁的加固,修补动载作用下的桥梁的裂缝,修补表层剥落,一般选择5cm～20cm的钢纤维混凝土通过喷射机喷射完成。

3 结语

综上所述，钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入适量乱向分布的短钢纤维而形成的一种多相、多组分水泥基体新型复合材料。它克服了混凝土的多项弱点，改善了混凝土的物理、力学性能，已在建筑、路桥、水工、海洋等工程领域得到很好的应用。总之,路桥施工中的钢纤维混凝土施工,需按照一定的程序,重视施工技术要求,及时进行质量检测,才能取得预期效果。