蔡雄敏

（江西贛粵高速公路工程有限責任公司，江西南昌 330000）

0 引言

對于鋼纖維混凝土材料而言，在制備的環(huán)節(jié)中主要是將規(guī)定比例的鋼纖維材料加入混凝土內(nèi)，形成性能優(yōu)越的混合材料。鋼纖維混凝土與傳統(tǒng)的混凝土材料對比，抗裂性、耐磨性、抗疲勞性能非常優(yōu)越，尤其是在公路項目中應用這種材料，可以提高路面性能，滿足道路交通的標準。

1 鋼纖維優(yōu)缺點分析

1.1 鋼纖維混凝土混凝土的缺陷分析

1.1.1 施工程序比較煩瑣。在鋼纖維混凝土制作中，鋼纖維和混凝土材料充分混合，最為關鍵的是確保鋼纖維材料的均勻性，不會形成結團的情況，這是提高鋼纖維混凝土材料性能的關鍵。在高速公路項目施工中，結合不同的纖維種類，選擇合適的拌和方法。第一種是纖維材料和其他骨料混合后，先干拌處理，在達到均勻性要求后再加水濕拌處理；第二種是混凝土攪拌完成后，再加入纖維材料攪拌。無論是哪種拌和方法，都要合理地控制攪拌時間，且拌和結束后，目測材料是否達到均勻性要求，所以對拌和操作人員的要求較高。在鋼纖維材料加入后，混凝土的原配合比保持不變，也不能取代原材料鋼筋。對于鋼纖維混凝土材料來說，無特殊的養(yǎng)護要求，可以根據(jù)普通的混凝土養(yǎng)護標準進行。鋼纖維混凝土材料制作環(huán)節(jié)，使用強制式攪拌機才能完成制作工作，可以采用先干后濕的拌和方式，也可以將各種材料充分加入后再攪拌處理達到混合均勻的效果。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)普通混凝土材料加入鋼纖維材料后，可以提高材料的黏聚性。混合料制作后，坍落度損失比較少，為了確保和易性符合要求，可以適當加入減水劑材料，也可以保證水灰比不變的條件下，增大加水比例和水泥比例。在鋼纖維材料加入后，混凝土材料性能提升明顯，完全可以達到高速公路使用標準。

1.1.2 纖維造價較高。由于鋼纖維混凝土材料應用時間較短，從技術、經(jīng)濟方面來說，都有一定的問題，尤其是成本比較高。在工程建設中，應確定合適的加入比例，保持經(jīng)濟性，才能實現(xiàn)總體效益的提升。

1.2 鋼纖維混凝土的優(yōu)勢分析

首先，鋼纖維混凝土力學性能優(yōu)越。在混凝土材料內(nèi)加入纖維材料，有效阻止微裂縫的擴展，預防發(fā)生嚴重的病害問題，進而可以全面提升混凝土材料的抗拉強度、抗折強度、抗剪強度以及抗扭強度。但是如果原材料選擇不合理、配合比設置不到位或者混合料制作時攪拌不均勻，都會給材料的性能產(chǎn)生不利的影響。其次，鋼纖維混凝土抗變形性能高。因為鋼纖維混凝土的彈性變形階段與其他混凝土材料是基本相同的，受壓彈性模量、泊松比和以往混凝土有著很大的相似之處，受拉彈性模量是基本相同的。但是鋼纖維混凝土的抗壓韌性則提升約2～7 倍，抗彎韌性提升約幾十倍。最后，鋼纖維混凝土具備較高的長期性能。鋼纖維混凝土的抗疲勞性能提升非常高，在相同受力條件下，鋼纖維混凝土的疲勞壽命是傳統(tǒng)混凝土的幾十倍。此外，鋼纖維混凝土的抗凍性、抗碳化能力都有很大的提升。

2 鋼纖維混凝土在公路工程中的應用

2.1 工程概況

某高速公路項目總長度為100km，設計為雙向四車道的形式，路面寬24m，設計速度為100km/h，路面設計荷載為汽車-超20，掛-120。該高速公路項目極為重要，對當?shù)氐陌l(fā)展有重要意義，所以設計人員根據(jù)設計需要選擇鋼纖維混凝土路面形式，抗拉強度為5.5MPa，抗壓強度超過40MPa。

2.2 鋼纖維混凝土配合比設計

鋼纖維混凝土材料制作時，配合比是極為重要的參數(shù)，對材料性能有直接的影響，所加強配合比的分析確定尤為重要。

2.2.1 鋼纖維選取。分析了解鋼纖維混凝土的性能要求，該項目設計人員確定采用剪切異形直紋鋼纖維材料，其規(guī)格為0.5mm（長）×0.5mm（寬）×25mm（ 高），材料的抗拉強度可以達到600MPa以上。

2.2.2 水泥材料。在鋼纖維混凝土中，水泥是重要膠結材料，所以水泥質量尤為重要。經(jīng)過此次工程設計人員對比分析，確定采用P·O42.5R 水泥材料。

2.2.3 粗集料。粗集料是鋼纖維混凝土的骨架材料，此次項目選擇碎石材料。經(jīng)過試驗分析確定，在鋼纖維混凝土中，粗集料的粒徑應為鋼纖維材料長度的2/3。因為此次項目中，鋼纖維材料長度為25mm，所以粗集料尺寸應控制為5～20mm。加強粗集料粒徑控制，發(fā)揮出骨架的效果，確保鋼纖維混凝土的性能穩(wěn)定、合格。

2.2.4 細集料。細集料采用機制砂或者天然砂制作，而細集料的細度模數(shù)與混凝土性能產(chǎn)生直接的影響，所以應加強細集料控制，才能滿足工程的標準。目前針對細集料來說，其主要影響的是材料的和易性，應加強檢查和控制，通常保證細度模數(shù)為2.5 才能達到要求。

2.2.5 最佳配合比。在確定合適的材料后，每種材料的指標符合要求，再進行配合比的確定，以達到材料性能的標準要求，最終符合鋼纖維混凝土的使用標準。此次工程中，以試驗的方式確定鋼纖維混凝土的最佳配合比，以符合工程性能標準。不同水灰比與混凝土坍落度關系見圖1、圖2。經(jīng)過分析圖中變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)，水灰比升高的情況下，鋼纖維混凝土的坍落度也會升高，而抗壓強度則會降低。綜合多方面因素分析，水灰比為0.43 時，鋼纖維混凝土坍落度、抗壓強度處于最佳狀態(tài)，也是此次項目的最佳配合比參數(shù)。

圖1 不同水灰比與混凝土坍落度關系曲線

圖2 不同水灰比與混凝土抗壓強度關系曲線

鋼纖維體積率對混凝土坍落度、抗壓強度的影響見圖3、圖4，分析圖內(nèi)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鋼纖維體積率增大的情況下，混凝土坍落度會減??；在鋼纖維體積率為1.0%時，抗壓強度達到最高值。經(jīng)過分析了解每一項數(shù)據(jù)信息，確定采用鋼纖維的體積率為1.0%。

圖3 不同鋼纖維體積率與混凝土坍落度關系曲線

圖4 不同鋼纖維體積率與混凝土抗壓強度關系曲線

3 鋼纖維混凝土施工要點

3.1 鋼纖維混凝土構造設計

首先，鋼纖維混凝土抗滑結構。為了確保鋼纖維混凝土在高速公路路面中發(fā)揮出應有的作用，也能預防裸露出來而劃傷車輛，提升抗滑能力，所以在現(xiàn)場施工中，應采取硬刻槽進行構造施工。在鋼纖維結構的強度達到6～12MPa 時，可以應用刻槽機在路面進行刻槽作業(yè)，寬2.5mm、深3mm、間距25mm，以達到性能的標準要求。其次，做好路面切縫處理。在切縫施工中，關鍵是確定切縫時間，太早容易導致鋸片的影響造成鋼纖維、碎石、水泥等黏結時出現(xiàn)松動、早期損壞的問題。而太晚的情況下則極易造成混凝土結構開裂，所以將強度控制在8～15MPa。根據(jù)施工的需要，鋼纖維混凝土面板應控制在7m 左右，最大尺寸不超過6m×12m。切縫間距應根據(jù)具體的面板尺寸確定，以達到路面性能的標準要求。

3.2 布料與攤鋪

首先，在鋼纖維混凝土中，鋼纖維材料必須達到均勻分布的效果，還要連續(xù)性加入混凝土路面面板中，防止存在結團的問題，一般可以選擇使用分散劑將鋼纖維分散處理。其次，在試鋪的環(huán)節(jié)，要考慮到鋼纖維混凝土坍落度，合理地進行攤鋪施工。通常情況下，鋼纖維混凝土中因為鋼纖維材料的作用，坍落度要比普通材料稍小。經(jīng)過性能分析，鋼纖維混凝土較之普通的混凝土材料來說凝結時間比較短，并且能夠快速硬化，所以澆筑施工中應確保各個環(huán)節(jié)緊密進行，達到施工緊湊性，確保澆筑時間符合要求。在澆筑施工中，如果發(fā)現(xiàn)含水量比較少，需要根據(jù)設計方案的要求加入適量水，一般會選擇噴霧的方式增加水分，防止蒸發(fā)而導致水分流失嚴重。在現(xiàn)場布料環(huán)節(jié)，通過現(xiàn)場試驗以確定松鋪厚度參數(shù)。相同坍落度的情況下，鋼纖維混凝土的松鋪厚度要超過以往混凝土10mm 左右。現(xiàn)場布料時，加強材料的性能檢測，確保鋼纖維材料分布均勻。

3.3 振搗和整平

在鋼纖維混凝土的攤鋪施工結束后，加強振搗環(huán)節(jié)控制，達到密實度的標準要求。此次工程施工中，先插入振搗棒施工，進行初振作業(yè)，再應用平板振搗器進行振動，最后應用刮板進行收面高程控制。由于鋼纖維混凝土的流動性比較差，所以應先應用振搗棒進行邊角部位上振搗密實施工，防止發(fā)生蜂窩的情況。振搗時，隨時觀察液面變化，直到不再下沉為止，且沒有氣泡冒出，則視為合格。振搗棒振搗環(huán)節(jié)，嚴格控制現(xiàn)場作業(yè)情況，不能存在過振的情況，預防出現(xiàn)空洞、溝槽的問題。按照統(tǒng)一方向進行振搗施工，且振搗環(huán)節(jié)如果存在外露鋼纖維的情況，需要將豎起的鋼纖維與碎石壓入下部，達到平整性要求，從而避免在道路上行駛的車輛接觸到鋼纖維或者碎石而發(fā)生嚴重的事故問題，可以大幅度提升工程的安全性。如果現(xiàn)場施工速度比較慢，還要采取噴霧方式處理，給混凝土補充足夠的水分，但是禁止隨意向混凝土材料中加入水分，否則將會造成結構配合比不合格的情況，影響高速公路的正常通行。

4 鋼纖維混凝土路面施工質量控制

4.1 選擇合理的瀝青材料

對于鋼纖維混凝土來說，原材料的質量對整個工程的質量有著直接的影響。因此，在項目施工中，必須加強原材料的質量管控，各項指標符合工程的要求。為了提升材料的性能，滿足高速公路的需要，結合設計方案以及施工標準，采取加入改性劑的方式。在高速公路項目施工環(huán)節(jié)，技術人員根據(jù)實際需要選擇合適的改性劑，并確定加入比例，以確?；旌狭系男阅芎细?，不會引起高速公路的質量問題。

4.2 嚴格質量管理

在高速公路鋼纖維混凝土的施工中，嚴格落實質量管理尤為重要，以消除質量缺陷，滿足交通使用要求。高速公路是我國重要交通基礎設施，關系到人們生活質量以及社會的發(fā)展，更加涉及人們生命安全，所以必須提高公路工程的質量水平，才能推動社會不斷向前發(fā)展。應用鋼纖維混凝土作為路面材料進行高速公路建設，質量性能優(yōu)越，延長使用壽命，同時對于該類型的材料要求也比較高，其施工現(xiàn)場工藝較為復雜，需要結合現(xiàn)場情況，落實質量管控措施，提高施工工藝水平，才能確保高速公路項目符合要求。組建現(xiàn)場施工質量管理工作小組，明確小組成員和工作任務。定期對高速公路建設情況進行考察和分析，落實每道工序的和質量監(jiān)督與檢查；嚴格執(zhí)行設計方案和技術交底工作，每個工作人員對項目要求有足夠的了解，對于質量管理制度有深刻的認識，并且自覺遵守施工質量管理；加強崗位責任制管理，確定各級崗位人員的責任，且進行責任細化分類，一旦存在違規(guī)作業(yè)或者玩忽職守的情況，立即予以查處和懲罰，避免事態(tài)擴大。

4.3 注重施工細節(jié)

在高速公路的施工中，細節(jié)的質量會影響總體質量。雖然我國已經(jīng)有很多工程都非常成功，積累的經(jīng)驗也比較多，但是在具體的施工環(huán)節(jié)，依然應該關注細節(jié)方面的影響。對此，加強施工工序的質量管理，才能確保鋼纖維混凝土路面的質量合格。從宏觀角度分析，鋼纖維混凝土施工工序通常和傳統(tǒng)的混凝土施工工序相似，都要經(jīng)過拌和、運輸、攤鋪、振搗、整平等工序，以達到工程實施的標準。在高速公路施工現(xiàn)場，施工人員需要了解到鋼纖維混凝土的特點，做出特殊性處理，才能滿足工程的質量標準要求，對提升工程總體效益有積極作用。

5 結語

在高速公路施工中，應用鋼纖維混凝土路面施工技術有著非常明顯的優(yōu)勢。發(fā)揮出鋼纖維混凝土材料的優(yōu)勢，提高路面結構的抗壓性能、抗剪性能，可以達到交通通行標準。但是在施工中，應加強細節(jié)方面的管理，做好每一項指標的控制，保證各項工序都符合工程的要求，才能提高鋼纖維混凝土路面的性能，提高高速公路通行質量，為現(xiàn)代社會發(fā)展奠定基礎。