关于钢纤维混凝土技术

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摘要：随着我国市场经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市道路桥梁等基础设施建设也在逐步增加，城市出行方式的种类也越来越多，这给道路桥梁工程建筑材料提出了更高的标准。钢纤维混凝土是一种新型多相复合建筑材料，其优点包括耐用、承载能力强、抗拉强度高、耐腐蚀、环保等，对有效提高道路桥梁的耐磨性、抗冻性和抗裂性具有十分重要的作用。随着科技的发展，涌现出越来越多的新技术、新材料，同时应用于钢纤维混凝土技术，对提升道路桥梁结构的质量性能也具有一定的实际意义。文章首先介绍钢纤维混凝土的基本性能，其次阐述钢纤维混凝土的施工技术流程，最后分析钢纤维混凝土在道路和桥梁施工中的具体应用。

关键词：道路桥梁施工；钢纤维混凝土；技术特点

近年来，我国经济的发展也带动了城市化进入了快速发展的时期，人们对建筑施工质量的要求也达到了新的水平。随着公共基础设施建设的大力推进，建筑技术的不断进步，钢纤维混凝土技术应运而生。钢纤维混凝土技术就是在施工过程中，在混凝土中加入固定量的短钢纤维以增强混凝土的抗拉强度以及承载能力。由于钢纤维在混凝土中均匀乱向分布，对控制普通混凝土中裂缝具有明显的优势，能显著提高混凝土的韧性和强度，有效提高其承载能力、抗冲击性、抗裂性。因此，钢纤维混凝土目前已广泛应用于我国道路桥梁等基础设施的建设，具有重要的现实意义。

1钢纤维混凝土概述

钢纤维混凝土是利用钢纤维降低混凝土中内外力作用下产生的裂缝数量以及膨胀的作用。在作用的早期阶段，水泥基材作为承受混凝土外力的主要载体，出现裂缝后，钢纤维成为载体的主力，该阶段下的钢纤维受力也是有临界值的，超过后材料也将出现较大的变形，破坏材料。同时钢纤维混凝土具有很多方面的优势，其自身抗疲劳和抗压缩特性良好，与普通混凝土相比，可以极大得改善其物理性能，比如增加强度、重量比；大大提高拉伸、弯曲、极限强度；具有很好的抗裂性、耐冲击性等。通过在混凝土中加入适当比例的钢纤维并充分混合均匀，对于道路和桥梁的施工都具有十分重要的实际意义。比如桥梁常由于其重量过大而引起塌陷，如果科学合理地使用钢纤维混凝土材料，就可以有效减少其重量，还能大幅度改善由于温度变化引起的裂纹。另外钢纤维混凝土还具有很强的抗剪切性和抗霜冻耐磨性，具有显而易见的工程优越性。

2钢纤维混凝土施工技术

2.1选择合适的钢纤维材料道路桥梁的施工质量很大程度取决于施工技术，因此在进行钢纤维混凝土施工时，对于钢纤维品种选择，其强度应该和基材强度差不多，拉伸极限应超过480MPa，钢纤维含量在0.46%～1.96%，钢纤维直径通常控制在0.42～0.65mm，最小直径不能小于0.38mm，其长度不能太长，使其长径比能保证钢纤维的机械性能符合施工要求，控制在45～75。另外钢纤维在进行搅拌前需要先与细骨料定量混合均匀或选择较粗直径、更好材料的纤维，重要的是保证钢纤维易分散的特性。2.2设计合适的配料比和分散装置钢纤维混凝土的配合比例应遵循普通混凝土拌合料设计原则进行，也可以根据施工现场的实际情况进行试验，确定混凝土具体的配料比。混凝土和钢纤维的均匀混合也是非常重要的一个环节，为了确保钢纤维和混凝土混合前前保持均匀分散，钢纤维可以通过分散器进入混合器，保持分散机的功率为0.75～1.0kW，分散力优选为20～60kg/min。2.3严格控制搅拌时间对于混凝土和钢纤维的搅拌时间的控制，在搅拌机内要把混合的材料进行干燥搅拌1min。适当加入外加剂或减水剂再湿拌达2min左右，改善混合料，提高施工质量，还能减少水泥用量。2.4选择合适的搅拌机钢纤维混凝土搅拌机有双锥反转出料搅拌机和强制搅拌机两种类型，通常情况下低搅拌功率对增加搅拌机的使用寿命非常有益。当纤维含量高或者坍落度小时，可以适当选用较低的搅拌功率避免混合器过载，延长其使用年限。2.5合理浇注和振捣为了保证钢纤维混凝土良好混合，浇筑和振捣这两个过程很有必要。首先钢纤维混凝土浇注必须连续，而且做到隐藏浇注接头，每次倒料要压在15～20cm以保证钢纤维混凝土的整体连续性。另外，振捣时需要使用插入式振动棒，使钢纤维朝向振动棒的振动方向聚集，形成团簇效应，还可以使用平板振捣器以保证钢纤维的二维分布。在振捣过程中为了保证混凝土的边缘致密，应该让钢纤维纵向带束排列，利于板体传递收缩应力、温度应力和载荷，还需在振捣后将混凝土表面做好抹平光滑工作，压实暴露的钢纤维，防止暴露的刚纤维生锈。2.6做好成型后的维护工作钢纤维的组成包括粗骨料、大砂率，加上一般情况都是乱向分布，不太美观。基于这方面考虑，可以使用真空吸水工艺对钢纤维混凝土路面进行机械平整，防止钢纤维暴露；还可以使用压纹机用来防止尼龙纤维暴露的现象。2.7运输方面对于钢纤维混凝土的运输，考虑到会影响坍落度、含气量以及混合物稠度，应采用泵送。在不能使用的条件下，则应尽量减少运输距离，增大出料口，以防止出现运输过程中的重力下沉，导致钢纤维拌合均匀较差，从而节约成本。

3道路施工中钢纤维混凝土技术的应用

钢纤维可用于减少路面厚度和减少纵向接缝量，而钢纤维混凝土的优势也很明显，如良好的抗冻耐磨性、横向缩缝少，对延长路面使用寿命大有益处，因此在道路施工中已被广泛使用。但同时由于其铺设的薄厚度以及数量少的水平收缩接缝，在施工中道路的使用较为频繁，具有很多类型。3.1复合型钢纤维混凝土路面顾名思义，复合型钢纤维混凝土路面不只一层，通常表现为两层式或三层式，两层型是底层为普通混凝土的道路的上层铺设40%～60%全厚的钢纤维混凝土；三层型是在上下两层钢纤维混凝土的中间再加一层普通混凝土。尽管结构和施工过程比较复杂，需要相关施工人员具有丰富的施工经验，但是这种结构的路面更耐用，通常三层复合型钢纤维混凝土路面应在极端条件的地区使用。另外，这种复合型钢纤维混凝土需要较高的施工成本，通常适用于高度机械化的地区使用。3.2全截面钢纤维混凝土路面全截面钢纤维混凝土对路面厚度的控制，可取普通混凝土道路的46%～52%，一般为50%左右；钢纤维含量范围为0.79%～1.18%，一般为1%左右；通常不会设置纵向缝隙，而横向缝隙之间的空隙最好控制在20cm左右，距离最大不能超过0.5m。3.3碾压钢纤维混凝土路面碾压钢纤维混凝土路面的主要施工方法是沥青混凝土路面的施工方法，将钢纤维置于混凝土中，轧制成型混凝土路面。这种将钢纤维放置在碾压混凝土的方法，可以改善碾压混凝土的力学性能，有效提升路面的韧性和强度，但目前对实现压实度和平整度的统一还存在一些难度。3.4钢纤维混凝土罩面钢纤维混凝土罩面在道路施工中的作用为修复受损的混凝土路面，维修和养护旧的混凝土路面。钢纤维混凝土本身具有良好的建筑材料塑性，对提高混凝土的抗拉、抗弯、抗裂性能都很有帮助。因此，采用钢纤维混凝土罩面修复路面是提高路面的性能和使用寿命的有效手段，不仅减薄表层的厚度、扩大接头间距，而且节省工程造价，具有一定的经济效益和社会效益。钢纤维混凝土罩面包括结合型、直接型、分离型三种，结合型是指将新旧混凝土表层相互作为一个整体结合起到增强整体结构的强度作用；分离型是指新的覆盖层单独作用，不和旧的混凝土粘结，中间还设置了隔离层，独立的层面分别发挥作用；直接型是指将钢纤维混凝土直接加在旧的水泥混凝土表面层，这种方式多用于修补损坏程度较小的旧水泥混凝土路面。

4桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

4.1改善桥面铺装钢纤维钢筋混凝土作为桥面铺装层具有很多好处，可以有效地加强桥体的刚度和弯曲强度；大大提高桥梁的舒适性和抗裂性等，延长了桥梁的使用年限；改善了桥梁的受力状况，使桥梁能更好地发挥其功能，保证了较高的施工质量水平。对于钢纤维混凝土桥面铺装，其厚度是正常厚度的一半，包括两层和三层结构，两层结构是指钢纤维混凝土作为上层、普通混凝土作为下层；三层结构是指上下层为钢纤维混凝土，中间层为普通混凝土，这种结构施工过程更复杂，具有一定的施工难度，因此采用两层铺设的结构较多。4.2加固桥梁部分结构由于长时间的负荷作用，桥梁难免存在一些问题，比如出现裂纹、表面剥落等，对桥梁结构进行加固十分有必要。桥梁施工中通常采用剪切钢纤维和切削钢纤维两种钢纤维材料，应控制两种材料的产量在1.0%以下，还可以采用转子Ⅱ型喷射机进行钢纤维混凝土喷涂。这种方式是一项有效的科学的技术措施，对提升桥梁的抗震性、满足桥梁结构的总体需要大有益处。此外，为了改善表面的区域下落现象，可以利用钢纤维钢筋混凝土进行部分区域加强工作，使用硫铝酸盐与TS型速凝剂快硬水泥，防止桥梁出现裂缝，在混凝土表面喷砂或凿，增强新旧混凝土完整性。4.3强化钢筋混凝土桩对桩顶或桩尖部分使用钢纤维混凝土可以大大提高桩的穿透性，一方面，能对其抗冲击强度和韧性有一定程度的提高，还能有效降低冲击频率；另一方面也能防止桩尖在打入设定深度之前出现破裂现象，有效地提高了桩尖进土的深度，显着提高打击速度。但是对桥梁整体使用钢纤维混凝土需要巨大的资金成本，因此可以对桩身采用预应力钢筋混凝土或非预应力钢筋混凝土，用于节约施工成本。

5结束语

综上所述，随着我国的道路桥梁建设中不断更新的施工技术，钢纤维混凝土作为一种新型多相复合建筑材料，在抗压、抗弯、抗拉、抗冲击、抗裂等方面发挥了巨大的优越性，因而被企业青睐广泛应用于道路和桥梁施工，对提高建筑施工质量水平意义重大。我国目前钢纤维混凝土技术还处于起步阶段，其理论和应用还有待完善，仍然需要更多的技术人员及专家进行不断探索和研究，优化和改进该技术。文章通过钢纤维混凝土技术在道路和桥梁施工中的具体应用和施工技术的分析，希望能为钢纤维混凝土施工人员中提供一些借鉴。相信在不久的将来，钢纤维混凝土技术将会越来越完善，更加广泛地用于道路和桥梁建设。

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作者：楚发强 单位：河南中原高速公路股份有限公司