伍忠林
(南通市交通工程質(zhì)量監(jiān)督處 江蘇南通 226000)
道路和橋梁作為公路工程建設(shè)中的重要組成部分,在我國(guó)整個(gè)公路工程施工中占據(jù)著重要地位。提升道路和橋梁工程施工管理水平,首先應(yīng)按照整個(gè)工程施工建設(shè)要求,將相應(yīng)各個(gè)部分施工管理創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用,為道路和橋梁工程施工水平優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。本文針對(duì)道路和橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究,其意義在于順應(yīng)我國(guó)道路和橋梁工程鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用的施工管理需求,將相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用形式及技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行落實(shí),使其達(dá)到道路和橋梁工程施工技術(shù)應(yīng)用的要求。
鋼纖維混凝土是指在普通混凝土中摻入一定量呈亂向分布的鋼纖維,形成一種新型的多相復(fù)合材料。在這種新型復(fù)合材料中,內(nèi)部亂向分布的鋼纖維能夠有效地減弱混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展及宏觀裂縫的形成,較顯著地改善和提升混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能,使其具有較好的延性[1]。因混凝土材料造價(jià)成本相對(duì)較低、抗壓性能優(yōu)異、施工便利性等因素,現(xiàn)階段混凝土材料在我國(guó)大部分道路和橋梁施工中得到了廣泛應(yīng)用,因此通過(guò)研究新型混凝土材料,優(yōu)化改善其技術(shù)性能,能顯著影響和提升我國(guó)道路和橋梁工程施工建設(shè)水平。鋼纖維混凝土技術(shù)作為一種新型的復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù),在我國(guó)當(dāng)前道路和橋梁工程施工技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)著重要地位,通過(guò)總結(jié)鋼纖維混凝土技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用形式,明確應(yīng)用要點(diǎn),將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用與工程施工管理工作深度融合,能夠有效的為公路工程施工管理奠定基礎(chǔ)。
橋梁鋪裝作為橋梁結(jié)構(gòu)中直接承受車輛沖擊荷載和摩擦作用的磨耗層,對(duì)混凝土力學(xué)性能和抗裂能力要求較高。通過(guò)將鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用到橋梁混凝土鋪裝層中,首先能有效提高鋪裝層混凝土的抗拉、抗彎和抗疲勞性能,同時(shí)提供良好的抗沖擊性能,在同等強(qiáng)度和使用性能要求下,可顯著減少鋪裝層厚度尺寸,減輕橋梁自重荷載,增大橋梁承載能力,其次橋梁混凝土大面積鋪裝施工中普通混凝土極易發(fā)生各種類型干縮和施工擾動(dòng)裂縫,鋼纖維混凝土本身具有較強(qiáng)的抵抗微裂縫發(fā)育和宏觀裂縫發(fā)展的能力,能顯著較少橋面鋪裝層裂縫產(chǎn)生,提升鋪裝層防水性能,延長(zhǎng)橋面鋪裝的使用壽命,降低橋梁全過(guò)程周期使用成本。
墩臺(tái)加固是橋梁維修加固作業(yè)中一個(gè)較為常見,同時(shí)也非常重要的施工內(nèi)容。橋梁墩臺(tái)柱在使用一定年限后,較常出現(xiàn)因橋梁荷載等級(jí)提升或者遭受突發(fā)性外力損害等原因,導(dǎo)致承載力能力無(wú)法滿足設(shè)計(jì)使用要求的情況。現(xiàn)階段較常采用增大原有墩臺(tái)柱尺寸或者新設(shè)輔助構(gòu)造等方式提升承載能力,但限制于容許操作空間和地形地貌影響,加固效果和加固成本不能得到有效保障,且對(duì)橋梁美觀造成一定影響。通過(guò)使用鋼纖維混凝土技術(shù)加固橋墩,可選擇采用掛鋼筋網(wǎng)后噴射鋼纖維混凝土技術(shù),不但能夠顯著提升被加固構(gòu)件的延性和柔韌度[2],還能最大化的避免原有空間和地形地貌所造成的使用限制,適用范圍較大,同時(shí)減少因加固對(duì)橋梁外觀造成的不利影響,加固效果和加固成本較為穩(wěn)定可控。
在不良地質(zhì)條件山區(qū)公路中,經(jīng)常需要對(duì)公路兩側(cè)高邊坡進(jìn)行防護(hù)處理,較常使用的防護(hù)形式主要有植物固土、掛網(wǎng)防護(hù)、錨桿混凝土框架防護(hù)、混凝土封面防護(hù)等形式,通常將以上幾種方式結(jié)合達(dá)到預(yù)期防護(hù)效果。鋼纖維混凝土因其具備較為良好的抗拉、抗彎、抗沖擊、延性及抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn),比普通混凝土更適合應(yīng)用于邊坡防護(hù)中,利用對(duì)坡面外噴鋼纖維混凝土進(jìn)行封面或者澆筑施工成框架網(wǎng)格形式,能更有效防止不良邊坡風(fēng)化巖石的脫落,避免對(duì)道路和橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)使用造成危害。
鋼纖維的制作種類較多,制造方式主要可分為:細(xì)鋼絲切斷法、冷軋鋼帶剪切法、銑削鋼錠法或鋼水熔抽快速冷凝法等幾種。細(xì)鋼絲切斷的纖維本身抗拉強(qiáng)度較高,因其表面光滑不容易與混凝土相互粘結(jié),導(dǎo)致與混凝土基材的粘結(jié)性能較差,因此在投入使用之前,需要對(duì)細(xì)鋼絲切斷鋼纖維的表面進(jìn)行特殊的粗糙變形處理,提升鋼纖維與混凝土基材的粘結(jié)性能,比如在其表面進(jìn)行刻印,或者壓成波浪形紋路等處理,較常使用于對(duì)彎拉性能要求不高的混凝土結(jié)構(gòu)中,如立柱墩臺(tái)等。冷軋鋼帶剪切鋼纖維主要采用成品冷軋薄板進(jìn)行機(jī)械剪切制造,鋼帶表面本身并不光滑,且剪切邊緣存在細(xì)微鋸齒狀,因此與混凝土基材的粘結(jié)性較強(qiáng),可用于抗彎拉要求較高的結(jié)構(gòu),如道路混凝土面層或橋梁鋪裝等。銑削鋼錠法是通過(guò)對(duì)快速旋轉(zhuǎn)的軟鋼錠進(jìn)行切削,制造出橫截面為多邊形的鋼纖維成品,因橫截面形式多樣,鋼纖維細(xì)長(zhǎng)比異化,本身強(qiáng)度較前兩種鋼纖維高,且與混凝土基材的粘結(jié)性比較好[3],較常使用于抗彎拉混凝土構(gòu)件。熔抽鋼纖維則是通過(guò)熔化的鋼水抽絲制造而成,其強(qiáng)度與鋼材的熔融溫度、合金元素成分等均有密切關(guān)系,熔抽鋼纖維的表面也很不規(guī)則,而且氧化層的強(qiáng)度通常比較低,該氧化層能對(duì)鋼纖維和混凝土基材的粘結(jié)性產(chǎn)生影響,較常使用于對(duì)使用性能有特殊要求的高性能特種混凝土結(jié)構(gòu)中。
鋼纖維混凝土拌制前應(yīng)確定混凝土材料配合比,以及每立方混凝土中鋼纖維的摻入量,路面結(jié)構(gòu)中鋼纖維摻量一般控制在30~80kg/m3,在橋梁結(jié)構(gòu)施工中鋼纖維摻量一般控制在50~100kg/m3。鋼纖維混凝土的拌制推薦使用統(tǒng)一拌合樓拌制,嚴(yán)格控制混合料比例和坍落度,為保證鋼纖維充分均勻分散在混凝土混合料中,拌制時(shí)間應(yīng)比一般混凝土材料增加50%左右。
鋼纖維混凝土澆筑施工與普通混凝土材料基本無(wú)異,在鋼筋綁扎到位,模板固定好后,通過(guò)混凝土罐車運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)下料施工或者泵送施工。因鋼纖維材料本身比重較大,容易下沉至混凝土混合料底部,因此要嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,既要保證混凝土內(nèi)部氣泡振搗提升至表面,又不能過(guò)振導(dǎo)致鋼纖維局部攪團(tuán)或者下層至底部[4],影響鋼纖維混凝土整體性能。
鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行覆蓋保濕養(yǎng)護(hù),采用滴管噴淋等養(yǎng)護(hù)措施,確保7d內(nèi)每天24h保持濕潤(rùn),減少干縮造成的裂縫影響,冬季施工應(yīng)采取保溫措施,避免溫縮裂縫,提升混凝土實(shí)體外觀質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)臨期未到之前,嚴(yán)禁車輛、機(jī)械設(shè)備等擾動(dòng),造成混凝土結(jié)構(gòu)早期破壞。
隨著國(guó)家“品質(zhì)工程”、“優(yōu)質(zhì)工程”等活動(dòng)不斷深入開展,對(duì)于混凝土材料的施工要求和使用性能也在不斷提高,鋼纖維混凝土技術(shù)能夠顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,提高施工質(zhì)量,同時(shí)可有效降低施工成本,具有較大的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。