饒來龍

（江西贛東路橋建設(shè)集團有限公司，江西 撫州 334000）

0 引言

在早期的橋梁施工建設(shè)中，其主體結(jié)構(gòu)普遍采用混凝土構(gòu)成，而混凝土有自重大、抗拉強度低等缺點，所以在其應(yīng)用過程中，橋梁的質(zhì)量得不到有效保證。為了解決橋梁相關(guān)的質(zhì)量問題，在近期的橋梁施工建設(shè)中，會采用鋼纖維混凝土來構(gòu)建橋梁的主體結(jié)構(gòu)。鋼纖維混凝土是一種新型的建筑材料，具有較強的耐磨性與抗裂性，因此能有效提高橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量。鑒于此，本文通過對公路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用展開了具體的分析。

1 工程概況

在國家大力發(fā)展經(jīng)濟的背景下，城市道路交通運輸壓力越來越大，為了緩解城市交通壓力，各大城市都在不斷進行道路橋梁建設(shè)與改造工作。同時，為了提高道路橋梁的荷載能力，以滿足車輛交通運輸?shù)男枨?，在道路橋梁施工中普遍采用了鋼纖維混凝土這種新型的施工材料，該材料的應(yīng)用可有效提升工程質(zhì)量。以某市的道路橋梁改造升級項目為例，為了驗證鋼纖維混凝土在實際應(yīng)用中的成效性，首先進行了相關(guān)試驗，該試驗在橋梁的中間部分展開。橋梁總長為90m，寬為9m，其結(jié)構(gòu)主要以后張預(yù)應(yīng)力空心板、雙柱式橋墩構(gòu)建而成，橋梁兩端設(shè)置了“U”形橋臺，橋梁左右兩側(cè)采用了鋼護欄。其改造后橋面強度要大于40MPa，彎拉強度要高于5.5MPa。根據(jù)試驗結(jié)果，驗證鋼纖維混凝土在橋面改造中的操作可行性。

2 鋼纖維混凝土特點

鋼纖維混凝土主要具備以下特性：第一，鋼纖維混凝土主要添加了鋼纖維，其強度、抗拉強度以及自重就相對比較高。第二，在實際應(yīng)用中，其還具備比較高的抗剪、抗拉及抗扭能力，根據(jù)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)得知，在混凝土材料中加入大約2%的鋼纖維，其抗壓能力能提升約15%，抗拉強度約可提高50%，抗彎強度最高可提升80%，抗剪強度約可提升100%。第三，鋼纖維混凝土在實際應(yīng)用中，抗沖擊性能比較好，在高荷載或者強大沖擊力作用下，其性能不會受到破壞。與普通的混凝土對比，其抗沖擊性能是普通混凝土的5倍左右，并且其沖擊抗拉、抗彎等性能也遠遠高于普通的混凝土。第四，具有良好的收縮性能。第五，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析顯示，鋼纖維混凝土具有較高的抗彎和抗壓性能。在混凝土中摻入1.5%鋼纖維時，其抗彎疲勞壽命為1×106 次/時，應(yīng)力標準指數(shù)為0.68，比普通混凝土高大約0.17。在混凝土中摻入2%鋼纖維，其抗壓疲勞壽命達2×106 次/時，應(yīng)力標準指數(shù)為0.92，而普通混凝土僅為0.56[1]。

3 鋼纖維混凝土原材料性能要求及配合比設(shè)計

3.1 原材料性能要求

鋼纖維混凝土主要由水泥、粗骨料、水、細骨料、鋼纖維及外加劑組合而成。在該工程項目中，主要采用規(guī)格為0.5mm×0.5mm×25mm、密度為6.8g/cm3，長徑比為50 的鋼纖維材料。在鋼纖維混凝土的材料組合中，水泥具有非常重要的作用，其可以將粗骨料、細骨料以及鋼纖維進行充分的融合，使之形成一個整體，并達到鋼纖混凝土的標準。該工程項目中采用了規(guī)格為P·O42.5R 的水泥。在粗骨料的應(yīng)用中，選取了外表相對粗糙、棱角較多的碎石材料，水為當(dāng)?shù)氐牡叵滤@些材料的來源及性能都符合鋼纖維混凝土組合的標準；同時該工程項目的施工對粗骨料的應(yīng)用提出了更高的要求，粗骨料的外徑不能大于鋼纖維粒徑的65%，其自身粒徑也不能大于20mm，不然會導(dǎo)致鋼纖維與粗骨料難以得到充分的融合，鋼纖維的加入也無法提升混凝土的整體性能。細骨料一般要采用耐磨性能強、質(zhì)地較堅硬的砂石材料，其可包括天然砂、混合砂及機械砂等。在鋼纖維混凝土的材料組合過程中，細骨料可以充分融入粗骨料的縫隙之間，使水泥、鋼纖維及粗骨料能很好地融合成為一個整體，形成性能良好的鋼纖維混凝土。外加劑采用了性能較好、具有很好緩凝性能的減水劑，該外加劑的使用能很好提升鋼纖維混凝土的和易性及強度。

3.2 配合比設(shè)計特點

鋼纖維混凝土的配比設(shè)計與普通混凝土的配比設(shè)計有比較大的區(qū)別，具體可以從以下幾點體現(xiàn)：首先，在混凝土中要根據(jù)配比標準加入鋼纖維，以此來增強混凝土的抗彎、抗拉、抗疲勞的性能。當(dāng)配比設(shè)計有強度要求時，不僅要對抗壓強度進行控制，還要結(jié)合項目工程實際情況和施工設(shè)計的要求，確定拌和料的配比值，以此來提高鋼纖維混凝土的相關(guān)性能。其次，在對鋼纖維混凝土的配合比進行設(shè)計時，也要考慮鋼纖維在此過程中是否可以分布均勻，以達到鋼纖維對混凝土性能的強化。最后，在對混凝土加入鋼纖維時，要考慮混凝土的和易性能，如果其和易性出現(xiàn)問題，就要在配合比設(shè)計上對其他材料的配比量進行調(diào)整[2]。

3.3 配合比設(shè)計要求

在對鋼纖維混凝土進行配比設(shè)計時，要遵循以下4 個基本原則：

一是根據(jù)施工項目的實際情況和需求進行配合比設(shè)計，鋼纖維混凝土的耐久性能及強度必須能滿足項目需求。二是在配合比設(shè)計過程中，要充分考慮混凝土的和易性，確保其性能達到施工設(shè)計的標準。三是設(shè)計要秉承成本控制的原則。四是要合理地進行配合比設(shè)計，保證鋼纖維對基體混凝土的性能起到很好的增強作用。

4 鋼纖維混凝土在道路橋梁施工中的應(yīng)用

4.1 施工準備

在道路橋梁的施工準備階段，要做好具體的施工準備，對施工現(xiàn)場進行整體的規(guī)劃，并及時地進行鋼筋網(wǎng)的設(shè)置工作。具體的準備工作包含以下幾個部分：一是對施工現(xiàn)場進行全方位的檢查，特別是橋梁的橋面要保持干凈無雜物。二是對橋面的焊接部位進行檢查，鋼筋綁扎要符合施工設(shè)計的要求。三是對施工現(xiàn)場的相關(guān)機器設(shè)備進行檢查。四是復(fù)核模板的標高，確保其標高符合施工設(shè)計的要求。同時要確保模板的牢固性，如果在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)施工風(fēng)險的存在，要及時地對其制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，確保工程施工的順利開展。

4.2 鋼纖維混凝土拌和、運輸

在橋梁的升級改造施工過程中，鋼纖維混凝土的拌和和運輸都是確保施工質(zhì)量的重要因素。在該工程項目中，鋼纖維混凝土的拌和作業(yè)主要采用雙臥軸強制式攪拌機，該攪拌機在工作過程中，為保證在拌和過程中使鋼纖維與基體混凝土能充分地融合，防止出現(xiàn)結(jié)團的情況出現(xiàn)，要嚴格控制單次拌和量，其拌和量要控制在攪拌機標準拌和量范圍之內(nèi)。材料的投放要有一定的順序，投放的順序如下：碎石、鋼纖維、砂、水泥、鋼纖維、水、外加劑。攪拌時間也要合理地控制。鋼纖維混凝土運輸過程中不能出現(xiàn)離析情況。在該工程項目中，攪拌機放置在橋頭位置，與施工現(xiàn)場的距離相對較近。鋼纖混凝土的運輸采用小型自卸車，在運輸及卸料過程中，其高度要保持在1.5m 以下，以此來確保鋼纖維混凝土不會出現(xiàn)離析的情況，材料指標見表1、2。

表1 鋼纖維性能指標

4.3 鋼纖維混凝土澆筑、振搗

在該項目建設(shè)中，采用了三輥軸機組鋪筑工藝來進行鋼纖維混凝土的澆筑施工，其施工操作步驟：首先進行布料，其次密集排振拉桿安裝，再次進行補料工作，最后用三輥軸對澆筑面進行整平。攤鋪工作進行時，其指數(shù)要控制在1.2 左右，操作中要防止鋼纖維混凝土出現(xiàn)離析問題。一旦在其操作過程中出現(xiàn)結(jié)團情況，要及時地解決問題。在項目施工中，采用了平板振動器與插入式振動器同時工作的方式來進行鋼纖維混凝土的搗鼓操作，搗鼓過程不但需要機械作業(yè)，還需要施工人員的配合操作。在以上施工過程中，有兩個關(guān)鍵點需要特別強調(diào)：首先，鋼纖維混凝土從運輸?shù)綕仓ぷ鹘Y(jié)束，這個過程的時間要合理控制在40min 之內(nèi)。其次，因為鋼纖維混凝土有流動性比較差的特性，在周邊部位經(jīng)常出現(xiàn)蜂窩狀小孔，所以在搗鼓作業(yè)時，要先對周邊位置進行作業(yè)。鋼纖維混凝土的搗鼓作業(yè)時間沒有具體的規(guī)定，但要搗鼓到混凝土停止下沉、沒有氣泡、有水泥漿泛出時才算作業(yè)完成，但同時也要防止過度作業(yè)[3]。

表2 水泥材料性能指標

4.4 鋼纖維混凝土養(yǎng)護

在鋼纖維混凝土的養(yǎng)護工作中，要根據(jù)季節(jié)、天氣、環(huán)境、溫度等因素來制定合理的養(yǎng)護方法。在該工程項目中，因為氣溫比較高，所以綜合考慮下采用了濕法來進行養(yǎng)護作業(yè)。在鋼纖維混凝土凝固后，在其表面覆蓋土工布，并定期地對表面進行灑水，保持鋼纖維混凝土表面的濕度。結(jié)合項目施工的實際情況，確定鋼纖維混凝土保養(yǎng)周期為一周。需要特別注意的是，在養(yǎng)護周期內(nèi)，施工現(xiàn)場要進行交通管制，防止車輛行人闖入施工區(qū)域。在項目驗收合格后才能開始正常通行。

4.5 抗滑處理

在道路路面的抗滑設(shè)計中，許多施工單位普遍會應(yīng)用拉槽法、刻紋法和壓紋法來進行路面抗滑處理。結(jié)合該項目的實際情況，施工人員確定選擇刻紋法來對路面進行抗滑作業(yè)。當(dāng)鋼纖維混凝土的設(shè)計強度符合標準時，利用刻紋機進行刻紋。刻紋作業(yè)可提高橋梁路面摩擦指數(shù)，并且對橋面也不會造成影響。

4.6 橋面切縫

在該項目施工中，應(yīng)用了縱向分幅的施工工藝，所以橋梁的路面只需要設(shè)置橫向切縫即可。在橫向切縫施工中，對切縫間距、寬度、深度進行了合理的計算，并確定切縫與護欄基礎(chǔ)部分的假縫要在同一水平線上。需要特別注意的是，切縫施工要在鋼纖維混凝土強度達到15MPa 后才能進行作業(yè)。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 材料質(zhì)量控制

在橋梁項目施工中，要特別注意材料質(zhì)量的控制工作。在鋼纖維混凝土的材料選擇上，要特別關(guān)注鋼纖維的應(yīng)用，確保鋼纖維材料的規(guī)格質(zhì)量符合施工設(shè)計方案的要求。在具體工作中，相關(guān)工作人員要加強對鋼纖維材料入場檢測工作，先對材料的表面進行外觀檢查，再對其的規(guī)格進行核實，最后進行彎折性能的檢測。在鋼纖維材料的外觀檢測工作中，要對鋼纖維表面進行仔細觀察，確保其表面不會有質(zhì)量問題的情況，在鋼纖維的表面不能有其他附著物，防止有影響其使用效果的物質(zhì)存在。同時，鋼纖維表面不能有銹蝕情況出現(xiàn)，如果銹蝕的面積在可控范圍內(nèi)，也是可以接受的。在鋼纖維材料的幾何尺寸檢測中，規(guī)定鋼纖維材料的長度誤差要在設(shè)計標準值5%內(nèi)，直徑偏差控制在設(shè)計標準10%內(nèi)，長度偏差與直徑偏差的比值要控制在設(shè)計標準的15%內(nèi)。鋼纖維彎折性能的檢測，普遍會采用抽樣檢測的方式。針對不同批次的鋼纖維材料，相關(guān)工作人員隨機抽取10 根，對其進行檢測。檢測時先選擇一段圓形鋼筋，鋼筋的直徑要大于3mm，再將鋼纖維材料纏繞在鋼筋上，在這個過程中，要查看鋼纖維斷絲情況，如果鋼纖維斷絲數(shù)量超出標準范圍，要進行第二次檢測，如果二次檢測還達不到相關(guān)標準，那就要對該批次鋼纖維進行退貨處理[4]。

5.2 混合料拌和控制

鋼纖維混凝土拌和主要采用滾動式拌和機，拌和時要嚴格控制拌和量，一般是宜少不宜多，不然攪拌過程阻力太大，鋼纖維混凝土就會出現(xiàn)拌和不均勻的情況。在此過程中，施工單位要嚴格對其進行監(jiān)督與監(jiān)管。在拌和開始時，先不要注入水，先干拌3min 左右，這樣操作可有效防止鋼纖維混凝土拌和過程中結(jié)團問題的出現(xiàn)。因為當(dāng)出現(xiàn)結(jié)團時，材料會越纏越緊，為后續(xù)澆筑工作造成極大的不便，施工質(zhì)量因此也得不到保證。所以，在鋼纖維混凝土的拌和過程中，施工人員要盡量杜絕結(jié)團問題的發(fā)生，一旦出現(xiàn)該現(xiàn)象，要第一時間將結(jié)團的纖維挑出，這樣才能確保鋼纖維混凝土的澆筑質(zhì)量。

5.3 澆筑時間控制

在鋼纖維混凝土的澆筑過程中，要對澆筑時間進行嚴格的控制。因為鋼纖維混凝土中有水泥材料的存在，如果材料澆筑時間過長，混凝土就會產(chǎn)生凝結(jié)，嚴重影響工程項目的施工質(zhì)量。在該項目施工過程中，施工單位對鋼纖維混凝土的施工過程進行了全程的控制，根據(jù)施工當(dāng)天天氣、溫度等外在因素，制定了科學(xué)、合理的澆筑時間，確保了施工質(zhì)量。同時，如果施工過程中無法在規(guī)定時間內(nèi)完成澆筑工作，就可在鋼纖維混凝土拌和時，在混合料內(nèi)加入外加劑，延長混凝土的凝結(jié)時間，為工程澆筑施工爭取更多的時間。

6 結(jié)語

總之，在鋼纖維混凝土的應(yīng)用過程中，材料的拌和作業(yè)是非常重要的，其過程決定了鋼纖維混凝土的整體質(zhì)量與性能。所以其拌和過程一定要科學(xué)、合理，才能確保其性能質(zhì)量達到設(shè)計標準要求。因此，在鋼纖維混凝土拌和作業(yè)時，施工單位要對其作業(yè)進行全程的控制。同時，還需要加大對鋼纖維混凝土技術(shù)的研究，做好施工方案、材料配比、技術(shù)工藝的控制，以為橋梁工程開展奠定基礎(chǔ)。