浅析路桥施工中的钢纤维混凝土施工技术

Abstract: the advantages of steel fiber reinforced concrete is superior performance, the construction is simple, the price is relatively cheap, so the road pavement, bridge structure, building and other engineering field widely used. This paper analyzes the fiber the performance of the steel fiber concrete, this paper probes into the construction of the bridge steel fiber concrete construction technology.

Keywords: luqiao; The construction; Steel fiber; Concrete; Construction technology

随着城市经济与交通事业的快速发展，高等级公路和桥梁的建设步伐日益加快，与此同时，对建筑材料的要求也越来越高。钢纤维混凝土作为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。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。

一、钢纤维和钢纤维混凝土的性能分析

1、钢纤维基本性能

钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维四种。

(1)钢纤维抗拉强度高，但与水泥沙浆的界面粘结性较差对钢纤维表面进行变形处理，制成表面有刻痕的、末端带钩的波纹形的钢纤维，或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维可以改善其力学性能。当用废钢丝绳切断而成时必须进行除油污和除锈处理。

(2)剪切钢纤维由剪切冷轧薄板制得，厚0.2-0.5mm，宽0.25-0.9mm, 抗拉强度为450-900MPa，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切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。氧化层的存在降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。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。

2、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。在受荷(拉、弯)初期，水泥基料与钢纤维共同承受外力，而前者是外力的主要承受者，当基料发生开裂后，横跨裂缝的钢纤维成为外力的主要承受者。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。

3、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：

(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%，抗弯极限强度可提高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)抗裂和抗疲劳性能显著提高。

(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。

4、影响钢纤维混凝土性能的主要因素

钢纤维混凝土性能受钢纤维类型、钢纤维掺量、钢纤维长径比、砂率、粗骨料最大粒径、减水剂、掺和料等因素的影响。其中钢纤维类型、钢纤维掺量和钢纤维长径比是影响钢纤维混凝土性能的主要因素。当钢纤维混凝土用于路面材料时由于面层板较薄，因而受地下排水状况的影响较大。

二、钢纤维混凝土在路桥施工中的应用

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：

(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)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。

(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裸露扎坏轮胎,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

浆以及裸露的钢纤维都不能出现在精平后的表面。

(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、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。

(1)钢纤维混凝土的配比设计

根据已经建成的桥面工程,当桥面有裸露较大的钢纤维时,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)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。

(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。

(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。

参考文献：

[1] 刘菀茹. 路桥过渡段的差异沉降分析及处理措施[J]. 中国新技术新产品, 2010,(18) .

[2] 吴治勐. 元谋路桥施工预应力技术的应用[J]. 中国新技术新产品, 2010,(01) .

[3] 张湘文. 路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析[J]. 四川建材, 2008,(02) .