基于钢纤维混凝土施工技术在路桥工程中的实践分析

文/陈石林

1 前言

钢纤维混凝土施工技术是一种被广泛应用于当代路桥工程的新型技术，其关键在于对钢纤维混凝土材料的应用。在我国公共交通工程规模越来越大、建设要求越来越高的情况下，传统的混凝土材料及施工技术无法满足当代路桥工程建设的需要。因此，有必要进一步对钢纤维混凝土技术的特点、用法进行深入研究，以进一步提升路桥工程的施工建设水平。

2 钢纤维混凝土施工技术概述

2.1 技术概念

钢纤维混凝土是一种在普通混凝土材料中混入一定比例短钢纤维，进而形成的一种复合型工程材料。在钢纤维混凝土中，钢纤维材料是乱向分布的，不仅可以很好地提升混凝土的强度，还可以有效避免混凝土内部裂缝的产生。通常情况下，该技术用到的钢纤维都是通过冷轧带钢剪切钢钉铣削法制作而成，而混凝土普遍用到的是普通水泥及部分骨料、外掺料制作的混凝土。钢纤维混凝土施工技术主要在当今路桥工程、大型建筑工程中得到重用，得益于其良好的强度以及抗拉、抗剪能力，可以很好地提升工程的施工质量[1]。

2.2 技术特性

在路桥工程施工中，钢纤维混凝土施工技术主要应用于桥梁结构、路面施工之中。在实际施工过程中，该技术的应用主要展现出以下几点特性：其一，拥有良好的力学性能。得益于传统混凝土以及钢纤维掺料的特性，钢纤维混凝土制成的工程结构体具有很高的物理强度，同时其抗压、抗拉、抗弯折强度也特别高。其二，拥有良好的抗冲击性能[2]。通常情况下，钢纤维混凝土中钢纤维含量约为2%左右，相关实验数据表面，其抗冲击能力相较于普通混凝土提升100%以上。在路桥工程中，这种特性可以让工程结构体很好的抵抗温差、形变造成的影响。其三，抗疲劳及耐久度更高，得益于钢纤维和混凝土组成的特殊结构，由此制成的混凝土结构体的抗疲劳能力更强，可以很好地延长路桥工程使用寿命。

3 钢纤维混凝土施工技术应用中的技术要点

3.1 材料构成及配比

钢纤维混凝土材料的主要构成材料包括水泥、钢纤维、砂、外加剂、水等，其中外加剂的使用要根据实际工程需求而定。在路面工程施工中，对钢纤维混凝土的基本要求是强度达标，同时还要具有比较好的耐磨性、抗渗性。所以，普遍会选择性能较好的硅酸盐水泥，并且将混凝土中水泥的用量保证在每立方米400kg 以上。同时，要选用细度模数在1.5～3.0 范围内的河砂，并使用无污染水进行混合搅拌。

针对钢纤维混凝土配合比的控制，要结合传统工艺经验以及工程现场具体环境特点。在我国多数地区的路桥工程施工中，钢纤维混凝土的相关配合比指标如下所示：首先，混凝土中钢纤维材料的含量为0.6～2.0%；其次，混凝土中钢纤维长度和直径应当分别控制在100cm 和0.5mm 左右，并且要确保钢纤维中没有锈蚀现象，没有油污、杂质；然后，工程基材强度和钢纤维材料的强度应当保持匹配性，两者的极限抗拉强度要高于500MPa；另外，需要根据工程质量要求及具体的施工环境，在混凝土中加入一些减水剂，以改善混凝土的性能，同时还有助于减少水泥使用量，进而减少水热化现象带来的负面效果，并降低成本[3]。

3.2 混凝土的运输

当钢纤维混凝土材料配制完成之后，如何将其输送到施工位置，是需要重视的问题。通常情况下，钢纤维混凝土最佳的输送方式是泵送，有助于让其在相对比较稳定的环境中被输送到施工位置。但是，在部分桥梁工程的施工建设中，现场环境无法支持泵送方式，所以要结合现场情况，灵活采用更合适的输送方法。关于钢纤维混凝土的输送，需要坚持的原则是避免混入杂质，避免过多颠簸，并将温度控制在合理范围之内。这主要是为了避免杂质及颠簸改变钢纤维在混凝土中的结构状态，同时确保混凝土材料的坍落度、含气量保持在合理的范围内。

3.3 混凝土浇筑和振捣

在混凝土工艺中，浇筑和振捣是施工成形的关键环节，钢纤维混凝土施工技术的应用也是如此。为了保证施工质量，应当结合实际情况选择合适的浇筑、振捣方式[4]。在倒料之前，要根据实际施工安排，计划好倒料量，并确保倒料过程的持续性，进而保证钢纤维混凝土结构的整体性。同时，在路桥施工的钢纤维混凝土浇筑中，应当避免使用插入式的振捣方法，有效避免混凝土发生集束效应。振捣施工期间要确保混凝土中钢纤维密实度，避免影响钢纤维的分布状态。在浇筑完成之后，需要做好表面的平整工作，使用专用机械将露于表面的钢纤维抹平。

4 钢纤维混凝土施工技术在路桥工程中的实践分析

4.1 钢纤维混凝土施工技术在道路工程中的应用

4.1.1 摊铺和整平。在道路工程摊铺之前，需要根据工程施工要求，配制钢纤维混凝土。具体来讲，首先将钢纤维通过分散机分散之后，加入搅拌机，然后加入水泥、外加剂等混凝土材料。在投料搅拌的过程中，采取先干后湿的方法，先将水泥、骨料及钢纤维搅拌均匀，再加入水和液体外加剂，避免钢纤维结团。在摊铺的过程当中，应当保证掺合物和混凝土坍落度保持一致。为了确保钢纤维混凝土浇筑的均匀性，应当确保摊铺施工的连续性，且尽量避开天气变化过大的时间。摊铺完成之后，先使用小型机械或工具对混凝土进行初步压实和整平。再使用压路机进行多次碾压，直到达到施工要求[5]。

4.1.2 振捣。在混凝土振捣环节当中，将钢纤维进行纵向排列，可以很好地提升混凝土边缘的密度和强度。针对干下各位混凝土使用机械振捣工艺，提高其承载力和密实度，进而让钢纤维路面耐久性得到提升。振捣环节需要按照一定的顺序和频率进行，避免出现过振、漏振的情况。

4.1.3 修整。在钢纤维混凝土施工工艺的应用当中，钢纤维分布不均、外露都是比较常见的。尤其是道路路面施工中，钢纤维的外露不符合道路施工的质量标准。因此，在摊铺、振捣完成之后，需要对路面进行处理，目前比较常用的技术是压纹技术，通过压纹机械，避免路面出现钢纤维外露的现象。

4.1.4 养护。在使用钢纤维混凝土施工技术完成施工之后，应当对相关路段进行全面封闭，避免行人、车辆对混凝土造成损伤。同时，要密切关注天气状况，针对温度较高的晴朗天气，应当视情况通过在混凝土表面洒水的方式，避免其内外温差过大而引起的开裂现象。如果有下雨、刮风的天气，应当使用塑料薄膜对混凝土表面进行覆盖。通常情况下，养护时间需要保证不低于7d，经过检查确定其达到应用标准之后，再开放使用[6]。

4.2 钢纤维混凝土施工技术在桥梁工程中的应用

4.2.1 梁体及桥面施工。在桥梁工程施工中，利用钢纤维施工，可以在满足梁体强度的基础上，降低桥面厚度，满足更大跨度的桥梁施工需求，同时还可以减少钢筋网的使用，节省建造成本。例如，在京珠高速公路广珠段的黄沥大桥工程中，该桥梁总长2870m，2 座主桥为连续刚构箱梁桥，三段引桥由50m 长的T形梁构成。该桥梁桥面部分为双向六车道分离式结构，每副桥面净宽为13.50m。在该桥面的铺装施工中，施工单位使用了钢纤维混凝土技术，钢纤维增强总面积超过4.1 万m2。基于此，施工单位还采用了间距为15cm 的方格钢筋网与钢纤维混凝土相结合，提高桥面强度和可靠性[7]。在本工程中，钢纤维混凝土构筑体的抗压强度达到了45.3MPa，体积率为1%，达到了设计要求。

4.2.2 桥梁结构施工。钢纤维混凝土得益于良好的强度和支撑效果，在桥梁工程的核心结构施工中，也能够发挥重要的作用。例如，在隶属于三峡工程的联沱特大桥工程中，桥梁主跨使用的是47.9m 加115.0m 加47.9m的三跨一联的中承式钢筋混凝土拱桥。其中，在拱脚约8m 长的范围之内，使用了含量为1.5%的钢纤维混凝土工艺。在桥梁的墩顶位置，涉及恒隔墙、框架、边拱结构，因此该位置的盈利状况比较复杂。为此，技术人员在墩顶约4.30m 的范围之内使用了C40 预应力，并且使用了含量为1%的钢纤维混凝土。另外，在衡量中性轴上部，使用了含量为1.5%的钢纤维混凝土，使桥梁结构的强度更优，结构状态更为合理。

4.2.3 桥梁加固。随着社会经济发展，一些已经建成的桥梁无法满足日常使用的需要，因此部分情况下需要对桥梁进行改造。同时，在桥梁的管理维护过程中，需要对桥梁出现的老化、裂缝等问题进行处理，而桥梁加固尤为重要。其中，使用钢纤维混凝土施工技术，达到桥梁加固的目的。例如，北京市著名的西直门、安贞等立交桥自20 世纪80年代建造已经有逾30年的历史。如今，这些桥梁不同程度上出现了老化、开裂的现象，部分桥面出现钢筋网外露的情况。为此，修复人员对这些桥梁进行了全面的检查，制定了相应的修复加固方案。在桥面修复加固方面，施工单位将桥面普遍开裂、凹陷的混凝土层桥面拆除，然后重新铺设了钢筋网，再使用含量为1.5 的钢纤维混凝土进行浇筑。针对桥墩、墩顶位置，通过铺设钢筋网，灌注含量为1%的钢纤维混凝土进行加固[8]。

5 结语

综上所述，如今我国公共交通工程建设规模越来越大，大量路桥工程在各个地区的经济社会发展中发挥着重要的作用。在当代路桥工程的施工中，钢纤维混凝土施工技术展现出极高的应用价值，一方面可以提升混凝土结构的强度、抗压、抗拉能力，另一方面还能延长混凝土结构体使用寿命，同时有效降低施工成本。因此，相关施工单位应当重视对钢纤维混凝土施工技术的深入研究，在路桥工程的施工以及工程修复、加固中进行实践，确保施工过程的规范性，进一步发挥钢纤维混凝土施工技术的应用价值。