趙樹雄

（甘肅省交通工程建設監(jiān)理有限公司，甘肅蘭州 730500）

0 引言

從道路橋梁工程的現(xiàn)代化技術角度分析，鋼纖維混凝土技術是一種符合高質(zhì)量施工、綠色化施工要求的現(xiàn)代化施工技術。該技術以水泥復合材料的應用為核心，通過以水泥復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土材料，使建設后的道路橋梁設施質(zhì)量得到保障。基于道路橋梁工程質(zhì)量與經(jīng)濟效益關系的考慮，施工單位應推進鋼纖維混凝土技術在工程中的普及與應用，并通過加強技術應用的管理，改善技術應用的短板，促進建筑工程行業(yè)走好可持續(xù)發(fā)展的征程。

1 鋼纖維混凝土技術的應用優(yōu)勢

1.1 有利于增加建筑設施的綜合強度

從鋼纖維混凝土技術的本質(zhì)而言，該技術通過將混凝土與短鋼纖維材料結(jié)合，混合為一種全新的多項復合混凝土材料，應用此種材料澆筑后的建筑設施的強度將會大大提高，各方面性能顯著增強。例如，在鋼纖維混凝土與普通混凝土的功能對比中可以看出，由于鋼纖維混凝土中的纖維材料體積率達到2.5%左右，高于普通混凝土，所以，完成拆模后的鋼纖維混凝土層的內(nèi)部具有較高的緊實度，各方面性能標準更能滿足大型工程施工的需求。如表1 所示，在針對鋼纖維混凝土與普通混凝土功能屬性的對比中，鋼纖維混凝土的抗壓強度、抗拉強度等均高于同級普通混凝土，所以，在大型公路（如機場道面、重型運輸路段）以及大規(guī)模橋梁的施工中，采用鋼纖維混凝土鑄造的建筑設施能夠符合建筑強度的設計指標，建筑設施的綜合強度相比于其他設施有所增加，設施的性能等級能夠符合行業(yè)設計的規(guī)范與標準。

表1 鋼纖維混凝土性能參數(shù)分析

1.2 有利于減少道路橋梁裂縫問題

在氣候、環(huán)境以及使用因素等影響下，道路橋梁設施通常會出現(xiàn)不同程度的表面或內(nèi)部裂縫問題，不同因素引發(fā)的裂縫問題會嚴重影響道路橋梁設施的使用安全性。如：因路基沉降造成的道路表面裂縫問題十分常見，道路表面裂縫會引發(fā)路面凹陷、路堤斷裂等問題，對該路段的交通安全形成嚴重威脅。然而，鋼纖維混凝土技術的應用有利于緩解道路橋梁裂縫問題形成的威脅。一方面，鋼纖維混凝土技術中應用的混凝土材料屬于復合型材料，鋼纖維能夠在混凝土層凝固后起到加強連接的作用，既提高了道路橋梁的整體抗壓能力，又能夠緩解已存在的建筑裂縫的擴張速度，減輕混凝土受壓時橫向膨脹壓力對建筑裂縫造成的影響。另一方面，采用鋼纖維混凝土建造的道路橋梁穩(wěn)定性更強，得益于混凝土內(nèi)鋼纖維產(chǎn)生的側(cè)壁效應，即在鋼纖維的軸向承壓下，建筑裂縫只能與鋼纖維保持平行的擴展方向，然而，由于混凝土中的鋼纖維軸向錯綜復雜，裂縫到達一定長度時便無法擴展，道路橋梁表面便不容易出現(xiàn)較大的建筑裂縫，有利于防止建筑混凝土因裂縫的擴張而解體[1]。

1.3 技術的適用性較強

鋼纖維混凝土技術并非一種內(nèi)容一成不變的現(xiàn)代施工技術，施工人員可以通過調(diào)整工序、材料搭配，使鋼纖維混凝土技術的應用更符合建筑施工的需求，優(yōu)化技術的應用效果。例如，在一些公路路基的建設施工中，為了提高路基的整體強度，避免因地勢不均造成的路基斷裂、凹陷問題，施工人員將鋼纖維混凝土技術應用到施工中，并通過調(diào)整材料的搭配與加工方式，使鋼纖維混凝土技術的應用優(yōu)勢更顯著地體現(xiàn)在建筑施工當中。一方面，為了提高鋼纖維與混凝土的黏接強度，施工人員通過分級投料的方式，將碎石、砂料以及水泥作為底料，再投入鋼纖維材料進行干料攪拌，防止鋼纖維與混凝土混合中出現(xiàn)結(jié)團的現(xiàn)象，隨之再投入細集料進行攪拌，提高鋼纖維與其他混合材料的黏接強度。另一方面，為了增加鋼纖維材料與建筑基體之間的摩擦力，使材料黏結(jié)程度增加，施工人員可將原棒形鋼纖維加工成異形鋼纖維（如彎鉤狀、大頭狀），使鋼纖維不易受到軸向拉力而拔脫，提高路基的整體強度。除了調(diào)整工序、加工材料，鋼纖維混凝土技術還可以通過調(diào)整其他技術因素，使技術的應用符合道路橋梁的施工要求，體現(xiàn)出該技術在道路橋梁施工中的適用性、靈活性。

2 鋼纖維混凝土技術的施工案例分析

2.1 施工背景

上海東方路因多處出現(xiàn)路面裂縫、道路功能損壞等問題，當?shù)赝ㄟ^開展道路大修工程，對該路段進行整修，以改善其交通功能。該路段全長共計3.93km，在道路面層的鋪設中，施工單位選擇鋼纖維混凝土技術進行施工，鋪設一層厚度約為16cm 的加固路面層，鋪設材料中的鋼纖維含量約為42kg/m3。

2.2 鋼纖維混凝土技術的應用分析

在該路段的道路路面施工中，施工單位選擇濕噴鋼纖維混凝土的方式進行施工，經(jīng)加工處理，施工中選擇的鋼纖維均統(tǒng)一采用“長度36 至44mm，橫截面寬度約0.5mm”的鋼纖維材料[2]。該規(guī)格鋼纖維的尺寸標準適中，在材料攪拌的過程中，不僅能夠充分與其他石料、水泥等結(jié)合，還能夠有效地防止局部鋼纖維結(jié)團的現(xiàn)象發(fā)生，為鋼纖維混凝土的鋪設提供保障。除此之外，施工單位根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》（JTG F30—2003）的施工規(guī)范要求，選擇回彈率較低的濕噴方法進行混凝土鋪筑，使新鋪設的道路面層能夠更充分地與道路基層相結(jié)合。結(jié)合施工單位統(tǒng)計的施工過程記錄可以了解到，采取鋼纖維混凝土技術鋪設的道路面層水灰比較小，具有較低的透水性，有利于防止積水侵蝕對路面造成進一步破壞，提高了該路段的道路路面質(zhì)量。

2.3 技術應用面臨的主要問題

由于需要修整的路段較長，在部分區(qū)域的路段修整作業(yè)中，路面層的鋪設工作受到路面水平位置因素的影響，無法采用濕噴鋪設的方式進行作業(yè)，只能通過人工打散的方式，將鋼纖維用裝載機進行輪番攪拌，再采用鋪路機等設備進行道路面層鋪設。在此過程中，施工單位面臨的主要問題有：施工單位采用的剪切型鋼纖維以波浪形為主，如圖1 所示，波浪形的鋼纖維在裝載機的翻拌中容易出現(xiàn)結(jié)團的現(xiàn)象，影響了混凝土層的勻質(zhì)性。以致在完成路面碾平工作之后，道路兩側(cè)切縫中通常會出現(xiàn)鋼纖維露頭的現(xiàn)象，給該路段行車交通造成一定的安全隱患。對此，施工單位在道路面層完成施工后，開設道路面板的填縫工作，解決道路兩側(cè)鋼纖維露頭的問題，順利通過施工驗收。

圖1 波浪形鋼纖維的勻質(zhì)處理

3 鋼纖維混凝土技術的應用與管理方法

為了優(yōu)化鋼纖維混凝土技術在道路橋梁施工中的使用效果，施工單位不僅需要對施工技術的應用過程進行嚴格規(guī)劃，還需要對采用鋼纖維混凝土技術的建筑設施進行維護管理，以保障鋼纖維混凝土技術應用后的建筑質(zhì)量。管理與技術應用方法分為以下五個方面。

3.1 制定鋼纖維摻量檢驗標準

鋼纖維混凝土中的纖維率與混凝土抗壓強度、抗剪強度等息息相關，在應用鋼纖維混凝土技術進行施工的過程中，施工人員應提前制定鋼纖維摻量的檢驗標準，嚴格控制鋼纖維混凝土各項材料的配合比，使施工材料符合實際施工要求。一方面，在檢驗標準的制定方面，施工單位可以采取抽樣檢查的方式，獲取具有代表性的檢驗結(jié)果。如：每一輪班安排兩次檢驗工作，在澆筑地點選擇三組鋼纖維混凝土樣本，并且在檢驗后記錄檢驗數(shù)據(jù)，與施工方案中的材料管理規(guī)范進行對比。另一方面，在檢驗方法的選擇上，為了保證檢驗結(jié)果的精準性，材料管理人員可以采取學習法的方式進行鋼纖維含量檢驗，即選擇鋼纖維混凝土樣本稱重，通過水洗將鋼纖維洗出再稱重，計算出單件混凝土樣本的鋼纖維含量。通過制定鋼纖維摻量檢驗標準，有利于幫助施工部門及時發(fā)現(xiàn)混凝土拌和問題，保障混凝土各項材料含量的合理性。

3.2 控制鋼纖維混凝土設施的收縮應變速度

在道路橋梁施工中，鋼纖維混凝土的應用能夠提高建筑設施的整體質(zhì)量，但前提是澆筑后的混凝土應保持適中的收縮應變速度，避免澆筑后的混凝土建筑體出現(xiàn)收縮變形，影響拆模工作的正常開展。對此，施工單位應當結(jié)合前期勘察工作的工作數(shù)據(jù)，通過總結(jié)施工現(xiàn)場溫度、相對濕度對混凝土凝固成型造成的影響，在混凝土試件試驗中分析不同材料配合比的鋼纖維混凝土收縮性。在一般的情況下，粗骨料含量較多、鋼纖維體積分數(shù)較小的混凝土收縮情況為：早齡期水分流失較快，收縮應變率隨之增加；后期水分流失較緩，收縮應變率隨之降低。該現(xiàn)象在橋梁墩體施工中尤為明顯，由于收縮應變的速度不均，導致橋梁墩體的局部位置容易出現(xiàn)收縮變形，以及少量的收縮裂縫。因此，施工單位應合理控制鋼纖維在混凝土內(nèi)部的分布、體積分數(shù)，保障混凝土內(nèi)部材料的均勻性、密實性，通過反復試驗得出最佳的鋼纖維與骨料混合比例，減緩鋼纖維混凝土設施的收縮應變速度。

3.3 鋼纖維混凝土的材料制備方法

鋼纖維混凝土技術的應用需要嚴格按照工程規(guī)范要求執(zhí)行，尤其是在混凝土材料的制備上，施工單位需要對混凝土材料的結(jié)構(gòu)設計、鋼纖維體積率、水膠比等因素進行嚴格控制，為施工技術的正常實施奠定基礎。首先，在原材料的選擇上，施工單位應著重關注鋼纖維的種類、材料規(guī)格以及性能。例如：在制備橋梁工程的鋼纖維混凝土時，需選擇不銹鋼纖維作為施工主要材料，并且以表面黏結(jié)性較強的鋼纖維材料作為首選，配合減水劑等材料，提高鋼纖維與拌和物之間的勻質(zhì)性。其次，在鋼纖維混凝土水膠比、稠度的控制上，施工單位應當根據(jù)混凝土在施工中的應用范圍做出相應的調(diào)整。例如，橋梁兩端施工位置采用的鋼筋混凝土應以耐久性強為主要性能要求，該結(jié)構(gòu)采用的鋼纖維混凝土水膠比應當在0.4 及以下的范圍，并保持150mm 及以下、正負偏差不超過30mm 的坍落度。最后，在鋼纖維體積率的把控上，施工單位應當保證混凝土內(nèi)的鋼纖維不少于0.35%，確保鋼纖維用量大于80kg/m3，具體按實際施工需要控制。例如，在一些關鍵承壓節(jié)點的橋梁或道路結(jié)構(gòu)施工中，按照《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）的操作要求，鋼纖維的體積率應當保持在1.25%左右，以提高該結(jié)構(gòu)的抗壓強度，減少混凝土設施裂縫的產(chǎn)生概率。

3.4 落實鋼纖維定向處理工作

在完成鋼纖維混凝土澆筑工作后，施工人員仍需要對混凝土內(nèi)的鋼纖維進行定向處理，確保澆筑后混凝土內(nèi)的鋼纖維保持均勻分布狀態(tài)。鋼纖維的定向處理工作可以結(jié)合多種不同的方法進行處理。首先，在混凝土振搗成型的工作環(huán)節(jié)，施工人員可以采用人為干預的方式，對混凝土內(nèi)部的鋼纖維進行振動定向處理，該方法既能避免振動儀器折斷混凝土內(nèi)的鋼纖維，也能夠避免鋼纖維出現(xiàn)成團聚集的現(xiàn)象。其次，施工人員可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)件的受力特點，采用磁力定向或擠壓定向的方式，調(diào)整混凝土內(nèi)的鋼纖維定向位置，使混凝土內(nèi)的鋼纖維保持如圖2 所示的結(jié)構(gòu)體系，從而改善混凝土內(nèi)鋼纖維的物理性能，減少道路橋梁結(jié)構(gòu)件拆模后出現(xiàn)裂縫的概率。最后，混凝土噴射處理法在鋼纖維定向處理中具有顯著的應用效果，該方法不僅能夠使鋼纖維混凝土道路橋梁表面鋪設得更加均勻，還能夠使混凝土與界面之間的黏結(jié)性能得到保障。因此，施工人員應當結(jié)合實際情況，適當選擇噴射處理法進行鋼纖維定向處理。

圖2 混凝土鋼纖維定向體系概念圖

3.5 鋼纖維混凝土養(yǎng)護管理

為了保障道路橋梁的施工質(zhì)量，施工單位應對已完成建設的鋼纖維混凝土設施進行養(yǎng)護管理。比如，在一般道路的鋼纖維混凝土面層鋪設之后，施工單位應在表面設置切縫，通過減水劑處理的方式，避免縫隙內(nèi)出現(xiàn)黏漿現(xiàn)象。在混凝土表面的處理上，采取路面保濕養(yǎng)護的方式，對凝固后的路面鋼纖維混凝土層進行覆蓋式養(yǎng)護，優(yōu)化鋼纖維混凝土技術的應用效果。

4 結(jié)語

總體而言，現(xiàn)代化施工技術為道路橋梁的高質(zhì)量建設提供了保障，使道路橋梁設施的建設過程更加便利、更加安全且更加可靠。針對能夠提高道路橋梁施工質(zhì)量的鋼纖維混凝土技術，施工單位應明確該技術的應用優(yōu)勢，保證在施工技術應用過程中做到揚長避短，充分發(fā)揮出鋼纖維混凝土技術在大型工程施工中的作用，提高國內(nèi)道路橋梁設施的整體建設水平。