钢纤维混凝土桥面铺装施工工艺

苏瑞士

（河池公路管理局，广西 河池 547000）

1 前言

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。目前，随着我国公路交通运输的不断发展，公路运输大型集装箱载重车的日益增多，对高等级公路桥面铺装的抗裂、耐磨性、韧性等指标提出更高的要求。而由于过去传统的桥面铺装材料，经常出现破损和开裂，使养护维修工作量逐年增大，面层的更换周期缩短，还常因维修而引起车辆严重堵塞，已逐渐不能适应交通发展的需要。在这样的情况下，因钢纤维混凝土具有比钢筋混凝土更为优良的抗拉、抗弯、抗冲击、抗疲劳性能、抗裂度、韧性和承载力，其用于铺装桥面，可提高桥面层的抗裂性、耐磨性，并减少维修工作量。为此，本文将重点谈谈钢纤维混凝土桥面铺装施工工艺，以供参考。

2 施工准备

2.1 原材料的准备

2.1.1 钢纤维

应选用单丝钢纤维的抗拉强度≥600 MPa，有防锈处理，有锚固端的钢纤维，且所选用的钢纤维最短长度宜大于粗集料最大公称粒径的1/3，最大长度不宜大于粗集料最大公称粒径的2倍。不宜使用搅拌易成团的钢纤维。

2.1.2 水泥

采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。

2.1.3 粗集料

最大粒径不宜大于20 mm，以纤维长度的一半为宜，采用10 mm～20 mm石料，针片状颗粒含量＜7 %，含泥量＜0.2 %，泥块含量＜0.5 %。

2.1.4 细集料

选用优质的中粗砂，砂的细度模数 2.3～2.8，含泥量不大于0.5 %。

2.1.5 水

自来水或干净的河水。

2.1.6 外加剂

宜选用优质减水剂，对抗冻性有明确要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。

2.2 施工机具的准备

为保证钢纤维混凝土桥面铺装施工搅拌机的生产能力和运输车的运输能力能满足混凝土连续浇筑的要求，施工中，应配备一台强制式搅拌机和两辆混凝土拌合车；摊铺时，配备三滚轴机组和一台平板式振捣器。

3 钢纤维混凝土桥面铺装施工工艺

3.1 配合比设计

桥面铺装层，钢纤维混凝土配合比设计，应满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，并能具有较好的和易性，按照《钢纤维混凝土试验方法》进行试配，并考虑以下原则：

3.1.1 钢纤维体积率

根据试验抗折强度，按规定计算钢纤维体积率。一般pf选1.0 %～1.5 %。

3.1.2 砂率和用水量

在普通混凝土砂率和用水量的基础上，考虑加入钢纤维的影响，当钢纤维体积率为0.5 %～1.5 %，最佳砂率为40 %～50 %，用水量增加10 kg～20 kg。

3.1.3 水灰比

W/C＝0.43，一般为0.40～0.45。

3.1.4 水泥用量

在钢纤维混凝土中，水泥用量要比普通混凝土大，采用每立方米混凝土水泥用量大于400 kg。

首先，按照以上原则，确定试配配合比，并用试配配合比进行新拌混凝土性能试验，按体积法计算材料用量，然后调整砂率和用水量，确定强度试验用基准配合比。

2.1 STZ 的制备 STZ 是一种可溶于水、醇和酮的亲水化合物，在 pH 4.5 的酸性溶液中较稳定，在 pH＞4.5 的环境下降解[5]。最好将 STZ 溶于冰的pH 4.5 柠檬酸钠缓冲液中，STZ 见光易分解，应避光保存[15]。STZ 溶液最好在制备后 15～20 min 内注射到动物体内，以防止其降解。STZ 溶液可在黑暗、4 ℃ 的条件下保存 40 d，但以每天 0.1% 的速率降解[16]。

其次，根据所确定的强度试验用基准配合比，进行拌合物性能检测，调整确定施工配合比。

3.2 搅拌

（1）在搅拌时，应尽量集中在一个场地拌制，并采用强制式搅拌机，搅拌方法以先干拌后湿拌为宜。施工中，将砂、石、水泥、粉质外加剂及钢纤维先干拌1.5 min～2.0 min，然后再加水湿拌2.0 min；拌和好的钢纤维混凝土拌合物的稠度应符合规范的规定要求，其坍落度宜控制在35 cm。

（2）投放顺序依次为：水泥→纲纤维→细集料→粗集料，先干拌，后再加水湿拌。一般，干拌时间不少于80 s，湿拌时间不少于100 s（总拌和时间必须控制在300 s以内）。

（3）钢纤维在使用前开袋，用网筛均匀撒入料斗中，切不可成堆倒入，并用手折5～6次成90 °，以不断裂判断质量。

（4）严格控制拌和时间，搅拌好的钢纤维混凝土拌合物应颜色一致，不得有离析、泌水、粘团集结现象。

（5）根据搅拌机容量和施工配合比确定一次搅拌量，为避免超载，一次搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80 %。

3.3 钢纤维混凝土浇筑

3.3.1 运输

为了减少运输过程中水分的蒸发和砼的离析，采用混凝土拌合车运输、混凝土泵车泵送的施工方法，现场坍落度控制为6 cm～9 cm。

3.3.2 摊铺

在铺装前，为使钢纤维砼桥面铺装层与桥面板之间黏结良好，形成整体，须对桥面板进行界面处理。

摊铺时，先将砼倒在指定位置，用铁铲将混凝土大致铺平，考虑到在振捣时会产生一定的沉降量，在摊铺时，摊铺高度应高于设计标高2 cm～3 cm，以使捣实后的面层标高同设计标高相符；在摊铺过程中，如发现钢纤维混凝土有结团现象，须及时用人工撕开，抖散或剔除，拌和料从卸出到浇注不宜超过40 min。

3.3.3 振捣

由于插入式振捣器不利于钢纤维二维平面分布的均匀性，因此，在施工时，钢纤维混凝土的浇筑采用平板振捣器振捣密实和振动梁振捣整平为主。在振捣时，在接近模板的边角位置可以先用插入式振动器振捣，再用平板振动器振捣，避免因振捣方法不当而产生对钢纤维分布和趋向不利的影响。在振捣的过程中，一旦发现钢纤维团，应及时将团状物打撒并均匀撒于混凝土中。一般钢纤维混凝土振捣的时间，以混凝土停止下沉、不再冒气泡并泛出水泥浆为准，且不宜过振。振捣时辅以人工找平。

3.4 钢纤维混凝土整平、抹面

3.4.1 整平

桥面平整度控制的好坏，直接影响行车舒适度。因此，钢纤维混凝土桥面浇筑结束后，应进行整平。首先，严格按设计标高支设模板和控制两边拉线，并确保支护牢固；其次，采用三轴整平机，4遍～6遍反复整平，使桥表面的平整度能满足规范要求；最后，人工找平，确定桥表面平整度达到2 mm以内。

另外，在整平前要采用金属压滚等处理方法，即用表面带凸棱的金属圆滚筒将竖起钢纤维及浮在面上的钢纤维和石子压下去，然后用金属圆滚筒将表面滚压平整，避免钢纤维外露或竖直伸出表面，保证车辆和行人安全。

3.4.2 抹面

待混凝土表面无泌水时，用圆盘式抹光机抹面，经抹平修整的表面不得裸露钢纤维或留有浮浆，转角或小面积地方可用抹子收浆；抹面后的混凝土表面应有8 mm左右的水泥砂浆表层。为确保桥面铺装平整度，收浆时，须用3 m直尺检验，检验放尺应连续，前后两尺间应重叠一半，要求3 m直尺平整度差小于3 mm，发现有超过规范要求的地方，立即采用补救措施。最后铺装层的表面还要进行拉毛处理。

3.5 钢纤维混凝土养护

钢纤维混凝土抹面2 h后，当表面已有相当硬度，即可开始早期湿润养护。一般情况下，在砼表面使用养护剂或用湿麻袋或湿草垫覆盖浇水养护，每天均洒水数次，使其保持潮湿状态，土工布覆盖养护至少7 d，洒水养护至少14 d，方可让车辆通行。

4 施工注意事项

由于钢纤维混凝土拌和时对水灰比的控制有严格要求，不宜在阴雨天气或风力较大的条件下进行施工。如下雨，必须停止施工，并及时用土工布覆盖尚未硬化的混凝土桥面，必要时可搭建临时施工防雨棚，在防雨棚下尽快完成剩余作业。

为保证钢纤维混凝土的和易性，建议施工应在气温不高于22 ℃时进行。

为确保桥面能长期满足公路的抗滑要求，在施工时宜采用锯槽法施工，即在钢纤维混凝土初硬后（强度为 8 MPa～15MPa），用刻槽机横向刻槽，槽距25 mm，槽宽3 mm，槽深3 mm。

5 结束语

综上所述，钢纤维混凝土应用于高速公路桥面铺装，与普通混凝土面层材料相比，其抗拉、抗剪等力学性能有较大幅度提高，其中抗折强度提高30 %～40 %，抗疲劳强度提高50 %～80 %，抗裂强度提高10 %～20 %，抗冲击韧性提高2倍～4倍，对后期营运、养护有利，且可大大缩短施工工期。在施工过程中，只有严格按照科学的施工方法，并认真操作，才能保证其施工质量达到较高水平，大大提高行车舒适感。实践证明，钢纤维混凝土应用于桥面铺装，不但可以提高工程质量、减薄桥面板厚度、加大缩缝间距、缩短施工周期、提高桥面耐久性和延长工程使用寿命，并可大大减少面层的维修与养护工作，对道路的行车畅通提供了有力保障。