路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术

陈蕾 薛世武

摘要：科学技术日新月异的发展，城市化进程的深入推进，交通状况对于各个地区经济发展的重要意义已经被人们深刻的认识到了。同时，越来越多的新型材料被科研人员发现和创造，出于对高品质高质量生活的追求，人们对建筑材料的要求也变得愈发严格。钢钎维混凝土是一项新型的建筑材料，各项性能均较为良好，在现代的各个路桥工程中得到了广泛的应用。本文就路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术应用进行了简要的分析与探讨。

关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术

中图分类号：TU997文献标识码： A

前言

路桥施工工艺，已经普遍的在城市中出现，并且路桥的施工建设跟社会大众的日常生活有着重要的联系，所以对于路桥施工的质量问题我国也是相当重视。而把钢纤维混凝土施工技术运用在市政工程的路桥施工中时，对路桥的施工材料相关单位要予以重视，使其才能有效的确保路桥工程的整体质量。对于钢纤维混凝土主要是因为由优质的水泥基混合材料所制作，所以在钢纤维混凝土路桥施工过程中，其工艺也是相对的简单、性能也是比别的路桥施工工艺要强，所产生的路桥施工成本也相对的较低。因此，在路桥施工过程中，钢纤维混凝土施工技术也是被广泛的运用。

一、钢纤维混凝土技术介绍

在普通混凝土中掺加1%一2%钢纤维，就可制成钢纤维混凝土，其优点是抗拉强度增大60% ；抗弯强度增大100%；抗压强度增大25%；抗压韧性增大5倍；抗弯韧性增大70倍；抗冲击韧性增大3倍；抗疲劳性增大3倍；收缩降低8%。但它存在有一些缺陷，如流动性，搅拌与振捣过程中钢纤维经常形成团或者折断，凝结时间过短等。

其主要材料为钢纤维，根据品种可以分为剪切、切断、熔抽等几种。根据长度分成普通短与超短两种钢纤维。普通短的长度是20一40mm，长径比是40一120；超短的长度是5一15mm，长径比是10 300钢纤维效果与其长度、直径和长径比密切相关，在设计时应该特别注意，同时结合拌和物和易性和施工要求，按照该种混凝土的结构设计和施工规程中有关规范选择钢纤维。对于水、砂和粗集料：水一定要选择干净的淡水；砂要选择河砂；细集料砂和粗集料，除要选择与有关质量标准的规定相符的外，细集料砂不能含有氯盐成分，而且其细度模数要在2.3一3.0以内，粗集料粒径不能超出2/3钢纤维长度。对于水泥和外加剂，选择强度等级超过425号和质量与有关国标规定相符的水泥；用来调节混凝土的坍落度值，提升其和易性和密实度的外加剂要求优质高效，同时，对外加剂做试验，结果合格而且没有氯盐成分的才能使用。

钢纤维混凝土在设计中主要是对配合比有影响，设计内容有强度计算、水灰比、钢纤维的体积率、单位用水和水泥、含砂率等。原则上它和普通混凝土是相似的，除在结构上有一些特殊性外，还应对钢纤维混凝土做试验，如强度试验，尽量满足抗压和抗拉等要求。设计过程中还要重视砂率、用水量、钢纤维体积与钢纤维混凝土的关系。

二、钢纤维混凝土的优势

（1）良好的抗变形能力

钢纤维混凝土能够在长时间负荷运行条件下，依然保持良好的收缩性，在普通混凝土中适当地添加钢纤维混凝土，能够显著地降低收缩率，保证其具有极强的抗变形能力。

（2）较高的抗压、抗拉、抗弯极限强度

将适量钢纤维混凝土添加到普通混凝土中，能够显著提升抗压、抗拉、抗弯极限强度，保证使用钢纤维混凝土的路面在受到损害后，混凝土即使出现碎裂也不会散，显著提高路桥工程的质量。

（3）优越的抗剪、抗裂、抗疲劳性能

相对于普通混凝土来说钢纤维混凝土具有更高的抗剪、抗裂以及抗疲劳性能，通常状况下，普通混凝土在开裂荷载以及极限荷载方面的承受力基本相同，当混凝土路面出现开裂后不能再使用，但是钢纤维混凝土路面的路基发生错位移动时，或者路面开裂后，依然具有较强的承载能力，保证路面的使用质量。

（4）极强的抗冲击性能

相对于普通混凝土来说，路桥工程中钢纤维混凝土路面的抗冲击性更高。由于路桥工程的特殊性，对自身的抗冲击性能的要求相对较高，防止路桥工程在受到冲击后发生坍塌或者其他问题，影响路桥工程的正常使用，钢纤维混凝土的抗冲击性能是普通混凝土的50～100倍，钢纤维混凝土在抗冲击力强的情况下，其韧性指标随之增加，并且增加的幅度相对较大。

（5）降低道路的厚度

通过运用钢纤维混凝土施工技术在道路工程路面的铺设工程，其主要采用的是复合式路面的铺设形式，从而进行道路路面钢纤维混凝土的铺设。而复合式路面铺设的方式，又分为双层式铺设和三层式铺设，从而都可有效的降低道路的厚度。但是，施工人员要结合道路施工现场的情况来选择合适的方式，使其才可确保道路的钢性能提高路面的强度。

二、钢纤维混凝土的各项应用

（1）建筑复合式钢纤维混凝土路面

复合式路面的层数可以根据不用的设计要求确定，分为双层式复合路面或三层式复合路面。双层式路面是指在全路面板厚的上层铺设钢钎维混凝土，厚度是整个路面厚度的60%左右。三层式复合路面是指把路面的上层及下层设置为钢纤维混凝土层，中间层则设置为普通混凝土层。该结构较为合理，施工流程较多，工艺复杂，一般在机械化铺设条件良好的区域应用的较多。

（2）钢纤维混凝土罩面

如果路面的旧混凝土路面受到损坏，可以利用钢纤维混凝土浇筑形成罩面。根据结构的不同，可以将该罩面分为不同的类型，包括直接式、结合式、分离式三种结合。其中直接式是在原路的水泥混凝土面层上直接铺设钢纤维混凝土，形成罩面层，适用于损坏情况一般的旧水泥混凝土路面。结合式罩面面层是和原来路面的混凝土结合在一起，提高路面的整体强度。分离式罩面层则是不与原路的混凝土相粘结，还需要在中间铺设隔离层，各个层面均能发挥其不同的效能。

（3）钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用

工程应用中一般可以分为两类，分别是钢纤维混凝土铺设于桥面、钢纤维混凝铺装于桥梁上部承载部位。前者是在桥面上铺设钢纤维混凝土，从而桥面的耐久性、抗裂性和舒适程度都得到显著提升，同时不仅增强了桥梁的抗折强度与刚度，而且还减小了桥面的厚度，既节省了材料，还减轻了桥梁的自重，桥梁的受力状况也得到了优化。后者是在桥梁的承载部位铺设钢纤维混凝土，对于此部位的集中应力有明显的改善效果，有效提升了结构的受力性能，从而改善了其变形状况，减轻了其自重，使得桥梁向更有利的方向发展，提高了桥梁的质量。同时，钢纤维混凝土的应用，使得桥梁在保证提升质量与性能的基础上，还减少了许多上部建设材料与下部冗余的桥墩数目，不仅节省了成本，还提高了桥梁的美观性、实用性，从而为企业增加了经济效益和社会效益。

三、路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术

（1）钢纤维混凝土的配合比

钢纤维混凝土的拌合料是由水泥、水、粗细骨料、钢纤维及必要时掺入化学外加剂或掺加剂，按一定比例配制而成，拌合料各组成材料的正确选择，对钢纤维混凝土的物理力学性能和施工有重要的影响。桥面铺装层钢纤维混凝土配合比设计，应主要满足设计弯拉强度与施工的和易性，弯拉强度随纤维增加而增加，但和易性随纤维增加而降低，因为混凝土掺入钢纤维后，由于内部摩擦力增大,其流动性显著降低，为此，应适当增加用水量。按照《钢纤维混凝土试验方法》（CECS 13：89）进行试配，并考虑以下原则：

1、为提高弯拉强度，钢纤维长径比应尽量大，但为了和易性，长径比又应尽量小。该工程选用钢纤维长径比为35～40，合适的长径比为35～50。

2、含砂率：与粗集料粒径及Vf 有关，钢纤维混凝土含砂率随Vf 增大而增大，随粗集料粒径增大而减小。该工程取值为45%。Vf为钢纤维的体积率（图纸设计为0.6%，通过试配取0.75%）。

3、水灰比： W /C=0.38，一般为0.35～0.40范围。

4、用水量：在考虑钢纤维混凝土和易性时，不能象普通混凝土一样只考虑坍落度，因为钢纤维混凝土在振捣前后工作能相差很大。

5、水泥用量：在钢纤维混凝土中，水泥用量要比普通混凝土大，每立方米混凝土水泥用量大于400kg。富宁立交跨线桥桥面铺装采用人工摊铺的特点和施工方案，对水灰比、砂率、水泥用量、钢纤维的掺量、坍落度等各主要控制指标要求进行试验室试配后，配合比按重交通量水泥混凝土路面设计，设计抗拉强度5.0MPa，每立方米混凝土各种材料用量见表1。

混凝土配合比kg/m3

混凝土类型 水泥 砂 碎石 水 减水剂 钢纤维 坍落度（mm）

普通混凝土 487 698 1048 185 8.3 0 55

钢纤维混凝土 487 698 1048 185 8.3 50 44

根据表1所示，在工程中每立方米混凝土材料用水量185kg，钢纤维体积率Vf为0.75%，测得混合物工作度在8～12s，符和易性要求。

（2）钢纤维混凝土的浇筑和振捣

为了保证浇筑的钢纤维混凝土路面不会出现由于浇筑接头而导致的不平稳和舒适度降低的现象，同时保障路面较好的连续性，需要在倒料时相压大概二十厘米。通常情况下，工程上采用插入式振动棒来进行振捣，可以利用集束效应，实现在纵向条状的钢纤维的集束排列。工程实践显示，钢纤维混凝土的振捣还可以采用另一种平板振捣器，这样聚集的钢纤维呈二维分布。工程实践中综合比较了两种振捣方式，发现一维纵向集束分布的钢纤维混凝土的边角较为坚实，有较高的抗温度应力和其他力学性能，质量较好，所以工程上一般采用插入式振动棒。振捣完成后，对由于集束效应而外漏的钢纤维进行压入处理，平复混凝土表面。

（3）钢纤维混凝土的摊铺和整平施工

钢纤维混凝土摊铺施工的流程为：将钢纤维混凝土加入到搅拌机中进行均匀搅拌，严格控制搅拌的时间，避免由于钢纤维混凝土搅拌不均匀而产生的结团问题，然后通过混凝土运输车辆运输到摊铺现场；将钢纤维混凝土加入到分散机中，均匀、连续地摊铺在路基上，摊铺过程中还应该进行平整以及初步的压实工作，严格控制路面摊铺的厚度、密实度以及压实度，然后根据坡度以及路拱采用整平机进行压路施工。

（4）钢纤维混凝土的振捣施工

纵向条状集中排列的钢纤维混凝土，能够显著增加混凝土边缘的密度，采用机械振捣施工，能够增强钢纤维混凝土的密实度和强度，保证钢纤维混凝土路面的抗裂性以及强度，在振捣施工过程中，应该严格按照一定的频率以及顺序进行振捣，不能出现漏振、过振的现象，防止钢纤维混凝土出现沟槽、空洞等问题。

（5）接缝施工

钢纤维混凝土由于具备着较高的抗温度应力能力，同时收缩性与抗裂性也比普通混凝土较高，在施工单位具备摊铺机等大型设备与相应的施工条件时，可以无需设置路面纵缝，直接铺设成整幅式路面。浇筑完成后，在经过测定路面强度达到设计强度的50%之后，进行后续的切锯缩缝等工作内容。

四、结语

总而言之，钢纤维混凝土由于其质量好、性能好、造价低等优点，能够显著提高路桥工程的承载能力，延长路桥的使用寿命，在路桥施工中广为运用。同时，钢纤维混凝土施工技术的应用状况同时也关系到工程的整体质量，需要引起广大施工单位与同行的重视，不断的完善其理论技术及积累实践经验，也带来良好的经济效益及社会效益。

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