浅析路桥工程中钢纤维砼技术的应用

【摘要】近年来，公路包括桥梁工程发展迅速，同时，对建筑材料的要求也逐渐变高。钢纤维砼主要因为性能好、施工易、价格低等优点故在道路路面、桥梁结构、房屋建筑等领域中广泛应用。下文就钢纤维砼的性能以及路桥施工中技术的应用做出简单综述。

【关键词】路桥工程；钢纤维砼；相关应用

一.钢纤维基本性能

（1）钢纤维抗拉性能较高，可其与水泥沙浆界面粘结性低。对钢纤维表面进行变形处理，制做成表面有刻痕的、末端带钩的、波纹形的钢纤维及圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维能改善它的力学性能。

（2）剪切钢纤维由剪切冷轧薄板制得，与水泥砂浆的粘结性比切断钢纤维好。

（3）切削钢纤维由旋转的铣刀削软钢锭或厚钢板制得强度比原材料有较大提高，截面呈三角形与水泥混凝土的粘结较好。

（4）熔抽钢纤维由熔融的钢水甩制而成．纤维强度因熔钢成分与热处理条件而异，表面不规则且有一层强度很低的氧化层。钢纤维的弹性模量与抗拉强度都比较高，大约为水泥基材的5倍以上。同时钢纤维也可以制成各种变截面形状，以增加与水泥基材之间的握裹力。

1.1钢纤维增强混凝土强度机理

钢纤维在混凝土中的主要作用在于限制外力作用下基体中裂缝的扩展。若钢纤维体积掺量超过某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形，直到钢纤维被拉断或钢纤维从基料中被拨出，以至复合材料破坏。

1.2钢纤维混凝土的基本性能

（1）强度与重量比值增大：

（2）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％航弯极限强度可提高50～150％：

（3）良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为0．8～2．0％时，其冲击韧性指标可提高50～100倍甚至更高：

（4）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％：

（5）抗裂和抗疲劳l生能显著提高：

（6）优越的抗剪性能：

（7）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：

（8）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

2.1道路施工中钢纤维混凝土的应用

2.1.1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,钢纤维掺量为0.8 1.2％。双车道路面一般不设纵逢，横缝间距20至30m,最长可取50m。

2.1.2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。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。

2.1.3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。

2.1.4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。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。

2.2桥梁施工中钢纤维混凝土的应用

2.2.1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，降低结构白重，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。

2.2.2桥梁上部承受荷载部位采用钢纤维混凝土作为主拱圈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，减轻白重，推动桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展。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。

2.2.3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5至20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。

2.2.4钢筋混凝土桩加强采用钢纤维混凝土对桩项或桩尖局部增强，桩的穿透力有较大提高，锤击次数减少，大大提高打击速度。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。

2.3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。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.钢纤维混凝土设计

钢纤维混凝土配合比可以根据普通混凝土配合比的选择原则通过试验最后决定。首先应选择与基材强度相适应的钢纤维品种。钢纤维含量以0.5～2.0％为宜。为使钢纤维混凝土力学性能与施工和易性要求尽量一致，对钢纤维长径比应加以控制。钢纤维最小直径不应小于0，40ram，一般应控制在0,45 0,70rnm左右：钢纤维的长度不应过长。在正常搅拌机拌和时，长径比应控制在50～80。钢纤维细石混凝土的砂率应高于相同标号的普通混凝土。减少水泥用量和降低成本。可采用减水剂或其它外掺剂。注意钢纤维外观必须洁净、无锈、无油污，并不含其它杂质和碎屑。

四.钢纤维混凝土施工技术

4.1设置钢纤维分散装置

由于钢纤维一次性直接投入搅拌机易出现结团现象，为使钢纤维充分分散，宜将钢纤维通过分散机再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75～1.0kW，分散力宜为20～60kg／min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维，并在料斗入口处设置振动筛。

4.2搅拌投料顺序和搅拌时间

为防止钢纤维结团，需采取分级投料，先干后湿工艺。即按砂一钢纤维一碎石一水泥。混和料先在搅拌机内干拌1rain。然后加水和外加剂湿拌2min。

4.3采用强制式搅拌机

钢纤维混凝土搅拌机，一般最好使用强制式搅拌机和双锥反转出料搅拌机。当纤维掺量较高和坍落度较小时，为不使搅拌机超负荷工作。搅拌机的利用率相应有所降低。

4.4浇注和振捣

钢纤维混凝土在浇注时，不得有明显的浇注接头。每次倒料必须相压15 20em．使钢纤维混凝土保持整体连续性。宜使用平板振动器振捣成型。当采用振捣棒时，为保证边角混凝土密实。应使钢纤维纵向条状集束排列有利于抵抗板体收缩应力、温度应力及荷载的传递。振捣好的混凝土表面应抹平，将外露的钢纤维压入混凝土中，以防止露出表面的纤维锈蚀或刺人。

4.5成型

钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，因此钢纤维混凝土路面宜采用真空吸水工艺，机械抹平以防止钢纤维外露。采用压纹机压纹工艺以避免拉毛产生纤维外露现象。拆模后对纤维外露或漏振时，应及时处理。

4.6接缝施工

钢纤维混凝土的收缩性小、抗裂性能好。有条件封闭交通的施工路段采用混凝土摊铺机可做成整幅式，不设纵缝。钢纤维浇筑养生达设计强度50％后切锯缩缝。

4.7运输

钢纤维混凝土在运输过程中坍落度和含气量都会有损失，拌和物稠度下降。由于在运输时受到振动使钢纤维下沉，影响了钢纤维混凝土的均匀性。因此钢纤维混凝土的运输距离应尽量缩短料斗H口尺寸要大一些。有条件时也可以采用泵送。

结语

（1）钢纤维砼是一种新型的优质水泥基复合材料，可以实现按照使用要求设计材料的目的。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善。钢纤维砼在路桥工程的应用将进一步拓宽。

（2）采用复合路面结构是充分发挥钢纤维砼路用性能和降低工程造价的有效途径。

（3）重视钢纤维砼的施工，是保证其质量的重要环节。

（4）开采砂浆渗浇高含量钢纤维以及采用聚合物浸渍钢纤维砼进一步提高钢纤维砼的物理力学性能。