公路桥梁加固中钢纤维混凝土的应用研究

杨 冬 莲

(山西交通控股集团有限公司太原高速公路分公司，山西 太原 030006)

在市场经济快速发展的过程中，交通运输行业进步的非常明显，在交通量不断增加的过程中，对人们的日常生活产生了至关重要的作用。当前，由于各种因素的影响，公路桥梁出现了不同程度的问题，损害了桥梁的质量，缩短了桥梁的寿命，增加了安全事故的发生概率。因此，需要在结合实际情况的基础上，选择合适的材料，在加固的时候利用钢纤维混凝土施工技术，提高桥面铺装的平整性，防止出现额外的病害现象，实现理想的加固效果，促进路桥事业的健康稳定发展。

1 钢纤维混凝土技术的适用性

在钢纤维混凝土技术中，适用性是一个重要的考核指标，直接影响着技术的使用效果。在分析的过程中，需要结合钢纤维混凝土特点，对混凝土中的长径比进行优化，不断扩张钢纤维混凝土的应用范围。另外，由于环境的恶劣，在应用钢纤维混凝土技术的时候，对其适用性提出了更高的要求，路面对热量的吸收具有差异性，能够使路面之中冻土的热平衡效果得到保持，最终提升路面的抗冻性能。因此，在施工的过程中，施工人员需要全面把握钢纤维混凝土的强度，保证其符合规定的标准，详细检查其抗压强度，在确认的基础上，增强钢纤维混凝土技术的应用效果，实现良好的经济效益和社会效益。

2 钢纤维混凝土的施工技术特点

2.1 具有一定的力学强度

与普通混凝土相比，钢纤维混凝土中新加了短钢纤维复合材料，这种材料在保持原有抗压强度的基础上，受压韧性得到明显增强。这种明显的特点使混凝土的压缩强度、抗弯强度等属性得到明显提高，在应用于道路桥梁的实际中，路面抗磨损能力、抗压能力、抗滑能力等得到有效提升，因此，在路桥施工中，这种材料能够发挥出比较好的作用，得到了广泛使用。

2.2 具有很好的韧性与抗裂性

良好的韧性和抗裂性是钢纤维混凝土施工技术的另一大特点，将乱向分布的短钢纤维加入到混凝土中，能够使混凝土的压缩与变形现象得到有效控制。在实际中，如果增加钢纤维混凝土上方运行物体的重量，随着负荷的增加，压力从钢纤维混凝土材料传递到钢纤维，产生具有保护作用的约束力，使混凝土能够塑性，避免出现再次变形的现象。

2.3 具有良好的抗冲击性

钢纤维混凝土施工技术还具有较强的抗冲击性，由于钢纤维混凝土自身具备良好的粘性，在发生冲击现象的时候，会产生一定的反弹，抵御住冲击力。在路桥施工的过程中，需要充分把握钢筋混凝土施工技术的这些特点，按照施工的要求，使材料充分发挥出自身的作用，最终增强施工效果，提高桥梁的质量。

3 桥梁加固中钢纤维混凝土材料选择及配合比设计

3.1 材料选择

混凝土：根据工程实际情况，桥梁加固钢纤维混凝土材料的选取对象为普通硅酸盐水泥，一般选用的以425号普通硅酸盐水泥，3.1 g为每立方米密度，抗折强度为7.2 MPa，必须对这些参数进行严格把控，保证材料的性能最佳。粗骨料：粗骨料直接影响着混凝土的强度，是混凝土材料的主要构成成分。在其他条件不变的情况下，裂缝会随着粗骨料最大粒径的增加而出现，最终使钢纤维混凝土强度不断降低。通常情况下，粗骨料粒径控制在5 mm～20 mm，2.7 g为每立方米密度。细骨料：结合工程的实际情况，细骨料选择为天然砂和机制砂，在材料内掺加适量砂粉，一定程度上能够改善其性能。控制含粉率在15%以内，2.4～3为中砂的细度模数，不能过大也不能过小，避免对施工产生不必要的影响。钢纤维：以制造工艺为依据，切断钢纤维、切削钢纤维、剪切钢纤维及熔抽钢纤维是钢纤维的四种类型。同时，各种类型的钢纤维具有各自的混凝土强度，存在相应的差别和影响程度，具体如表1所示。

表1 钢纤维类型对混凝土强度的影响

通过数据的对比可以发现，增强效果最佳的是剪切钢纤维，抗弯强度在标准养护28 d可以达到44%，剪切强度可以提升60%，劈拉强度提升31%。相比剪切钢纤维，熔抽钢纤维不具备良好的增强效果，增强效果不佳，粘结性能较小的是平直圆纤维和基材，增强效果无法通过数据反映出来。因此，最佳材料是剪切型钢纤维。结合施工的具体情况，将钢纤维直径控制在0.4 mm～0.7 mm之间，长径比确定为60，混凝土力学强度与钢纤维掺量呈现出正比例关系。拌合物坍落度随着钢纤维掺加量的增加不断降低，因此，需要对纤维掺量进行科学合理的控制。

3.2 配合比试验

根据设计要求，混凝土设计强度控制在40 MPa左右，抗折强度控制在6.4 MPa左右，试验保证率控制在95%，钢纤维掺加量为1.21%，偏差系数为0.15，最终计算出8.48 MPa为其抗折强度。在此基础上，最终的配合比为泥∶水∶钢纤维∶砂∶石子=400∶188∶94∶871∶871。

4 桥梁加固中钢纤维混凝土施工工艺

4.1 钢纤维分散

箱装或袋装钢纤维材料是常用的材料，体积较为密实。在分散的时候需要选择专业的机械设备，保证合理投放到搅拌机中，避免出现成团现象，保证施工步骤的顺利进行，提高工程的最终质量。在掺加拌和料的时候，需要对其均匀性进行控制，保证能够与钢纤维良好融合，充分发挥出两者的综合性能。按照设计配合比的相关要求，对所有材料的用量进行严格配置，施工过程需要按照“干拌—湿拌”的顺序进行。另外，需要对搅拌机的一次搅拌量进行控制，一般限度为额定搅拌量的80%。

4.2 拌和施工

上料选择干拌法，详细检查钢纤维质量，控制干拌时间在1 min～2 min，当出现成团现象的时候，需要对转盘投料过程进行控制，适当调整钢纤维分散程度，连续投放钢纤维，使材料能够分散，这个环节需要对投料的时间和方法进行详细确定，将成团现象控制在最小范围内。完成干拌施工后，可进行湿拌施工，时间间隔控制在2.5 min，严格控制混凝土坍落度，使钢纤维混凝土拌和均匀度得到有效提高。

4.3 运输施工

因钢纤维混凝土坍落度不高，在运输的时候，一般选择自卸汽车，不必使用混凝土搅拌车，为了提高施工效率，需要对运输时间进行严格控制，通常情况下为30 min，保证卸料—浇筑时间的科学合理。在运输的过程中，需要对材料全面控制，避免出现材料离析现象。

4.4 摊铺及振捣压实

在对钢纤维混凝土进行浇筑时，需要充分重视浇筑部位的情况，避免出现接头，在倒料的时候，必须进行1 cm～20 cm的重叠，保证钢纤维混凝土的连续性。伸缩缝浇筑的过程中，在稠度一定的情况下，钢纤维混凝土含水量较低，必须经过连续性的振捣，增强其和易性，另外，应禁止拌和料出现水分。

1)摊铺。材料向施工场地运送后，需要避免钢筋网的损害，需要将材料尽量分散，不在一个地方堆积，使摊铺能够均匀平整。另外，采取人工的方式，对混凝土进行拌和，辅以相应的粗平方法，将摊铺速度控制在合理范围内。对钢筋孔隙进行填充时，可以选择铁锹反扣法，然后对其他地方进行填充，保证能够平整，防止出现混合料的离析现象。

2)振捣压实。与普通水泥混凝土相比，钢纤维混凝土需要较长的振捣时间，需要进行严格控制，避免出现钢纤维下沉、过振等问题。同时，可以选择功率相对较大的平板振动器，使上下结构层钢纤维的均匀性达到规定标准，在出现结团现象的时候，需要将钢纤维及时分撒，对混凝土堆积或漏料区域及时进行处理，并向混凝土内均匀撒布。另外，可以利用滚筒碾压、整平，避免钢纤维等材料凸出，增强其密实度。

3)刮板整平表面。当上述作业完成之后，在精平施工的时候，可以借助于刮板，将被刮起的钢纤维材料及时压入，使钢纤维能够停留在内部，使表面能够整平，实现理想的效果。

4.5 切缝施工

桥面铺装施工，不必设置纵向施工缝，在横向缝隙施工中，间隔为20 m，将防撞栏夹缝对齐，缝宽为3 mm～5 mm，缝深2.5 cm。需要对当天温度情况进行详细了解，同时结合混凝土强度，准确确定出切缝时间，控制强度的范围在8 MPa～15 MPa以内。完成切缝作业后，在缝隙填补的过程中，需要选取沥青填缝材料，保证封闭工作的顺利进行。

4.6 抗滑处理

在桥梁抗滑处理的时候，压槽、拉槽的施工方式存在弊端，会带出钢纤维，使抗滑结构深度无法达到规定标准。为此，需要对施工环境进行考察，刻槽法能够发挥理想的作用。当钢纤维混凝土强度范围在8 MPa～15 MPa之间时，选取刻槽机，保持其横向施工的如期进行，控制槽距在25 mm以内，控制槽宽与槽深为3 mm。

4.7 养护施工

需要对桥梁的情况进行详细了解，在桥面较厚、面积较大的情况下，因水泥量的使用量较大，会出现干缩裂缝现象，严重影响桥梁的美观性和实用性，因此，必须进行全面性的养护。对钢纤维混凝土进行浇筑，待其初凝后，设置挡风遮阳设施，封闭交通禁止车辆的通行。加强养护的力度，对混凝土强度进行严格控制，在终凝之后，需要对桥面进行洒水，保证表面的湿润，也可覆盖塑料薄膜。

5 结语

在国民经济不断增长的过程中，交通建设取得了日新月异的进步，在全面发展的阶段，需要重视桥梁建设的作用。当前，在自然和人为因素的影响下，桥梁出现了塌陷、坑洼等不同程度的病害现象，对桥梁质量造成了严重影响。因此，必须结合实际情况，详细分析水文、气候、温度等因素，选择钢纤维混凝土作为加固的主要材料，使桥梁工程的承载力得到有效提升，促进桥梁事业的健康稳定发展。