溫苑

廣東水電二局股份有限公司 廣東 廣州 511340

引言

近年來我國(guó)水利工程項(xiàng)目正朝著大功能化、多元化的方向轉(zhuǎn)型，各種新技術(shù)、新材料也在我國(guó)水利工程項(xiàng)目建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，極大地提高了我國(guó)水利工程的科技含量。但在水閘施工中應(yīng)用傳統(tǒng)混凝土極容易引發(fā)腐蝕、碳化等問題，并對(duì)水閘施工的安全性造成影響，而鋼纖維混凝土的優(yōu)化利用可以有效解決以上問題，在保證水閘施工質(zhì)量和施工安全的基礎(chǔ)上，整體提高水閘項(xiàng)目建設(shè)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

1 鋼纖維混凝土的特性和優(yōu)勢(shì)

1.1 特性

鋼纖維混凝土相比于普通混凝土，前者具有明顯的壓縮和印章特性，這類復(fù)合材料在傳統(tǒng)混凝土中添加了鋼鐵纖維的成分，從而使得混凝土的壓縮和印章特性顯著增加。根據(jù)纖維結(jié)合長(zhǎng)度及其形狀的不均勻分布，鋼鐵纖維可以在預(yù)防混凝土斑點(diǎn)的同時(shí)保證混凝土的壓縮和印章容量[1]。另一方面，鋼纖維混凝土還具有裂紋強(qiáng)度高、剪斷強(qiáng)度高的特性。在混凝土構(gòu)件實(shí)際應(yīng)用過程中必須重點(diǎn)關(guān)注其表面是否出現(xiàn)裂紋，利用鋼鐵纖維材料防止混凝土內(nèi)部的不規(guī)則纖維材料出現(xiàn)裂縫問題，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土材料的剪斷強(qiáng)度。金屬比混凝土不僅伸縮性、彈性良好，這類復(fù)合材料中包含的鋼鐵纖維還能有效應(yīng)對(duì)溫度變化。

1.2 優(yōu)勢(shì)

鋼筋混凝土材料具有強(qiáng)度高、重量比值大的優(yōu)點(diǎn)，在水閘施工中可以整體提高水閘的強(qiáng)度，并且在水閘施工中只需完成橫縫設(shè)計(jì)，而無須再設(shè)計(jì)縱縫。其中橫縫設(shè)計(jì)以30cm的距離為最佳，該設(shè)計(jì)可以顯著提高水閘的穩(wěn)定性與抗沖擊力。在水閘施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土?xí)r，由于其具有分布區(qū)間短、不連續(xù)的特點(diǎn)，因此在水閘施工中主要以分散的形式存在，可以顯著提高鋼纖維的抗沖擊與抗拉伸性能。經(jīng)試驗(yàn)研究表明，鋼纖維混凝土的抗拉伸強(qiáng)度比傳統(tǒng)單軸混凝土的抗拉伸強(qiáng)度高出1.5倍左右，抗彎極限高出2.5倍。與此同時(shí)，鋼纖維混凝土還比傳統(tǒng)混凝土的抗沖擊能力強(qiáng)50倍，并且其整體的消耗小、穩(wěn)定性高。水閘受到長(zhǎng)期磨損或水力沖擊超出水閘界限值時(shí)，很可能使得水閘使用出現(xiàn)一定的損耗，但鋼纖維混凝土的有效應(yīng)用可以為水閘建造賦予較強(qiáng)的耐磨性與抗凍性，鋼纖維還能根據(jù)溫度變化不斷調(diào)整伸縮性能，最大限度地降低水力沖擊或其他因素導(dǎo)致的水閘損耗。

2 水閘施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)

2.1 水閘墻面應(yīng)用

在水閘墻面施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土施工技術(shù)具有積極意義，在降低水閘整體重量的同時(shí)，還能保證水閘整體的外觀效果與承載性能[2]。與此同時(shí)，鋼纖維混凝土還具有較強(qiáng)的抗壓縮性、抗攻擊力，但在水閘墻面施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土?xí)r，不僅需要注重鋼纖維混凝土與墻壁的深度融合，還需要注重后續(xù)的維護(hù)與保養(yǎng)工作，以免影響水閘的正常運(yùn)行。

2.2 水閘承重部位應(yīng)用

鋼纖維混凝土施工技術(shù)可以有效增強(qiáng)水閘承重部位的抗沖擊力與抗拉伸性能，有針對(duì)性地改善水閘內(nèi)壓部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效避免水閘在后續(xù)使用過程中出現(xiàn)變形的問題。在水閘施工技術(shù)日益完善和成熟的背景下，在水閘支撐部位應(yīng)用鋼纖維混凝土，可以將水閘體積和重量控制在最小范圍內(nèi)，進(jìn)一步提高水閘結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3 水閘施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 鋼纖維混凝土配比

水閘施工中的鋼纖維混凝土主要包括顆粒、水泥、鋼鐵纖維等組成，其中矩陣材料、鋼鐵纖維等組成的特性將直接影響鋼纖維混凝土的使用質(zhì)量和性能，因此在鋼纖維混凝土施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，必須嚴(yán)格把控混凝土的混合配比，認(rèn)真篩選鋼纖維混凝土的成分材料，避免材料在后續(xù)使用中出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題。首先，嚴(yán)格把控水泥質(zhì)量，以高質(zhì)量穩(wěn)定性強(qiáng)的水泥為首選[3]。其次，在鋼纖維混凝土入口可以使用微細(xì)的顆粒，并將顆粒大小控制在250mm以內(nèi)。在鋼纖維混凝土實(shí)際應(yīng)用過程中，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求把控鋼鐵纖維的直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)。其中鋼鐵纖維的不規(guī)則形狀可以有效增強(qiáng)鋼纖維混凝土的穩(wěn)定性，但這同樣加大了水閘工程的施工成本，因此需要結(jié)合實(shí)際施工需求選擇混合物，確保其充分滿足水閘項(xiàng)目建設(shè)的功能要求。最后，根據(jù)鋼鐵纖維的基本性能，開展實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例測(cè)試兩項(xiàng)工作，檢驗(yàn)鋼纖維混凝土的質(zhì)量和性能是否滿足水閘施工的實(shí)際需求。但需要注意的是，在水閘施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土材料時(shí)，必須重點(diǎn)控制鋼纖維混凝土的成分、混合比例、體積外觀等，在滿足水閘施工質(zhì)量和負(fù)荷要求的基礎(chǔ)上，還需要提升水閘使用的外觀效果，盡可能將水閘重量控制在最小范圍內(nèi)。

3.2 鋼纖維與混凝土混合攪拌工藝

在鋼纖維和混凝土混合攪拌期間，必須重視混合攪拌工藝的具體應(yīng)用，選擇先干后濕等適合鋼纖維的投放方式，采用分散式投放的形式避免鋼纖維混凝土在混合攪拌過程中出現(xiàn)結(jié)團(tuán)的問題。但在投放前，只有保證鋼纖維經(jīng)過均勻攪拌，才能將其投入水泥混凝土中[4]。經(jīng)過細(xì)骨料攪拌、振動(dòng)篩分等操作后，即可保證鋼纖維的均勻度，進(jìn)一步提高鋼纖維混凝土混合攪拌的穩(wěn)定性與可靠性。但在實(shí)際攪拌過程中，必須遵循水閘施工的強(qiáng)度與功能要求，使用適合的投放工藝開展攪拌工作，針對(duì)投料性質(zhì)和功能采用適合的升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，待每一級(jí)材料攪拌均勻后，才能開展下一階段的攪拌與投入工作，并為水閘施工的順利開展奠定良好基礎(chǔ)，同時(shí)有效避免混凝土出現(xiàn)結(jié)團(tuán)、混合攪拌不均勻等問題。此外，水閘施工對(duì)鋼筋纖維混凝土攪拌機(jī)的使用同樣提出了較高的要求，因此技術(shù)人員應(yīng)盡可能選擇高質(zhì)量的攪拌機(jī)，將鋼筋混凝土的攪拌速度及其攪拌的均勻性控制在合理的范圍內(nèi)，依托于先進(jìn)的攪拌機(jī)設(shè)備，確保鋼纖維混凝土得以均勻混合，切實(shí)提高攪拌機(jī)的使用效率[5]。最后，定期檢測(cè)、維護(hù)混凝土攪拌機(jī)的使用情況，結(jié)合水閘施工要求實(shí)時(shí)檢測(cè)攪拌機(jī)質(zhì)量，避免出現(xiàn)施工工期延誤的情況，無法在規(guī)定期限內(nèi)按時(shí)交付水閘施工項(xiàng)目。

3.3 鋼纖維混凝土澆筑工藝

在鋼纖維混凝土材料鋪設(shè)前，必須通過灑水的方式濕潤(rùn)水閘施工的結(jié)構(gòu)表層，同時(shí)嚴(yán)格把控灑水時(shí)長(zhǎng)與周期，以每隔三小時(shí)灑水一次為最佳，并在工程項(xiàng)目結(jié)束后停止灑水。其次，施工人員應(yīng)對(duì)水閘結(jié)構(gòu)表面采取找平處理，確保水閘施工項(xiàng)目的平整度與實(shí)際施工要求相符。當(dāng)水閘結(jié)構(gòu)表面的平整度達(dá)到要求后，還需要開展后續(xù)的振搗與攤鋪工作，采用人工處理的方式提高混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性與穩(wěn)定性。在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)實(shí)際開展過程中，可以使用振搗棒處理施工邊緣區(qū)域，并對(duì)水閘施工中間區(qū)域做好攤鋪處理。其中平板振搗器不僅具有振動(dòng)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，還能保證水閘構(gòu)件的密實(shí)程度及成型效果，綜合提高混凝土表面的密實(shí)度與穩(wěn)定性。最重要的是，在混凝土振搗過程中使用平板振搗器可以有效避免擁包的問題，如混凝土表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性隆起的現(xiàn)象。引起這一現(xiàn)象的主要原因在于混凝土用料配比不精準(zhǔn)，基層壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，需要施工人員在相同的位置處減短停留時(shí)間，通過控制振搗時(shí)間來避免漏振或過振等問題。確保鋼纖維混凝土澆筑施工達(dá)到國(guó)家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)由專業(yè)檢測(cè)人員清理混凝土表面，確保其均勻度與穩(wěn)定性達(dá)到水閘施工的實(shí)際要求。最后，在水閘施工中的成型階段，一旦鋼纖維混凝土的均勻度不足或含沙量超標(biāo)，很可能對(duì)水閘的整體質(zhì)量造成一定的影響。因此，在成型階段可以采用人工吸水的方式清潔混凝土表面，根據(jù)水閘工程項(xiàng)目的質(zhì)量要求與安全標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化施工參數(shù)。當(dāng)模板拆除后，還需要檢查鋼纖維材料的外露情況，并將其第一時(shí)間上報(bào)給有關(guān)部門，由專業(yè)人員完成抹平處理[6]。成型結(jié)束后，即可開展刻槽施工，在刻槽尖度、深度控制過程中，并將槽寬控制為6mm，槽深7mm，槽間距介于25～35mm之間。

3.4 做好鋼纖維混凝土鋪裝工作

在鋼纖維混凝土鋪裝過程中，必須確保鋼纖維混凝土的均勻度與穩(wěn)定性達(dá)到實(shí)際施工要求。在鋼纖維混凝土鋪裝工作實(shí)際開展過程中，應(yīng)將鋼纖維混凝土的摻拌量控制在0.8%～1.3%以內(nèi)，以此保證水閘施工中的鋼纖維混凝土達(dá)到最大化的穩(wěn)定性與抗裂性，進(jìn)而延長(zhǎng)水閘工程項(xiàng)目整體的使用壽命。該比例下的鋼纖維混凝土具有耐磨性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在保證水閘結(jié)構(gòu)整體的耐磨性的同時(shí)，還能不斷增強(qiáng)水閘的抗彎折強(qiáng)度。但在鋼纖維混凝土鋪裝過程中，應(yīng)避免出現(xiàn)水閘結(jié)構(gòu)變形的問題，利用科學(xué)合理的鋼纖維混凝土配比保證水閘的受力性能，通過減輕水閘自重來避免質(zhì)量問題。鋼纖維混凝土施工技術(shù)的有效應(yīng)用還能在一定程度上減少水閘施工的造價(jià)成本，但在實(shí)際施工中必須精準(zhǔn)控制鋪裝速度與鋪裝工藝流程，結(jié)合水閘使用需求與質(zhì)量要求選擇適合的鋪裝方法，從而高效化完成混凝土澆筑與鋪裝工作，不斷增強(qiáng)水閘的韌性與抗沖擊能力。

3.5 加強(qiáng)鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土材質(zhì)對(duì)水閘施工環(huán)境提出了較高的要求，如溫度、濕度等影響因素，因此必須重視混凝土養(yǎng)護(hù)與管理工作，盡可能為鋼纖維混凝土提供適宜的存放溫度與濕度環(huán)境。在實(shí)際施工中鋼纖維混凝土所處的環(huán)境溫度應(yīng)控制在18℃～20℃以內(nèi)，促使其始終保持較高的穩(wěn)定性[7]?？刂剖┕きh(huán)境溫度后，施工人員還需要注意鋼纖維混凝土材料性能變化的問題，將現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的濕度維持在95%以上。其次，定期開展鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)工作。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫條件達(dá)到5℃以上時(shí)，施工人員應(yīng)積極采取澆水養(yǎng)護(hù)的方式，避免水泥與外加劑相接觸。在常溫氣候環(huán)境下，應(yīng)將混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在一周以上。若水閘施工項(xiàng)目帶有抗凍需求，則需要將養(yǎng)護(hù)周期延長(zhǎng)到14d。除此之外，在實(shí)際施工中還可以選擇蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽完成襯砌養(yǎng)護(hù)處理，實(shí)時(shí)管控混凝土表面的溫度和濕度變化，這一養(yǎng)護(hù)方法主要適用于冬季施工。在混凝土表面利用塑料薄膜隔絕混凝土結(jié)構(gòu)和空氣，即可有效避免工期過長(zhǎng)而出現(xiàn)混凝土水汽蒸發(fā)的情況，該方法在夏天施工中還能保證混凝土結(jié)構(gòu)的濕度。此外，當(dāng)混凝土周邊的澆筑工作結(jié)束后，還可以使用滿水法，利用土木對(duì)混凝土采取抹平處理，并開展噴霧養(yǎng)護(hù)工作，有效避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空鼓的問題。針對(duì)于此，在水閘施工中必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境與項(xiàng)目施工需求，有針對(duì)性地選擇鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)方法。

4 結(jié)束語

鋼纖維混凝土具有耐壓性、凝膠性、耐久性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以有效避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題。但在水閘施工中必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境采取不同的鋼纖維混凝土處理方法，重點(diǎn)關(guān)注鋼纖維混凝土速率調(diào)控等問題，而施工人員則需要積極學(xué)習(xí)最新的建筑技術(shù)和方法，對(duì)水閘施工中的鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化與完善，從而有效促進(jìn)水利工程項(xiàng)目建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。