道桥工程中钢纤维混凝土技术的应用

2020-11-26王志勇

建材发展导向 2020年7期

关键词：钢纤维桥梁混合

王志勇

（中国华西工程设计建设有限公司沈阳分公司，辽宁沈阳 110000）

道桥工程作为城市建设的关键组成部分，其质量不仅联系到人们的日常出行，而且联系到城市的面貌和政府的形象。良好质量的道桥工程可符合人们的日常出行的要求。

1 钢纤维混凝土概念及发展

钢纤维混凝土是通常是以水泥砂浆或者混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是一种新型复合材料，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能。

2 钢纤维混凝土增强机理及技术要求

钢纤维混凝土增强机理的研究在理论上有两种定义：一是复合力学理论，二是纤维间距理论。1）钢纤维的复合力学理论：钢纤维混凝土被看成是一种纤维强化作用体系。钢纤维混凝土的应力、弹性模量和强度是根据混合原理推算而出的。根据纤维在钢纤维基体中的分布与取向引入纤维方向系数。2）钢纤维的纤维间距理论：是根据线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对混凝土裂缝的产生或抑制的作用。由于混凝土是一种脆性材料，要增强其抗拉强度，而多方向加入钢纤维后，钢纤维与混凝土裂缝两边之间的粘应力对裂缝的扩展有抑制作用。

3 在道桥工程中钢纤维混凝土的应用

在近年来国内道桥工程中，钢纤维混凝土可应用于高等级桥梁的桥面铺装，可取代防裂钢筋网，不仅可以降低成本，还可以加快工程进度。钢纤维混凝土还可以应用于高等级桥梁伸缩缝，显著提高桥梁收缩缝的抗裂性、抗弯折性能；钢纤维混凝土还可以应用在桥梁的日常维护中，对桥梁局部结构加固，主要是对桥梁表面剥落，桥梁墩台的破损等进行及时的修补增强。钢纤维混凝土在桥梁工程之中的应用改善了桥梁的受力状况，在提高桥梁对各种受力情况的抵抗的基础上提升了路面的舒适性。而通常在桥梁钢纤维混凝土设计之中，路面通常使用两层结构或三层结构：两层结构使用钢纤维混凝土时，上层使用橡胶、沥青或是混凝土等一般的材料；而三层结构之中，上下层使用钢纤维混凝土，底层使用一般混凝土。相比之下，三层钢纤维混凝土桥面施工难度大，通常用作机械水平成熟的地区。

4 钢纤维混凝土技术要求

钢纤维混凝土技术在道桥工程中应用时必须确保钢纤维的强度能达基材的强度标准。同时，要掌控搅拌时间，在钢纤维混凝土之中加入充分的混合剂，以提升其中骨料的综合性能。另一方面，在钢纤维混凝土弯压参数的计算过程之中，需精确测量公路桥梁结构层的厚度，以确保公路桥梁工程的安全性质量和具体使用性能能够达到施工的要求。应用于公路混凝土路面及桥梁的钢纤维应满足规范要求外，还应满足单丝钢纤维抗拉强度不宜小600MPa。钢纤维长度应与混凝土粗集料最大公称粒径相匹配，最短长度宜大于粗集料最大公称粒1/3；最大长度宜大于粗集料最大公称粒2 倍；宜使用防锈蚀处理的钢纤维；宜使用有锚固端的钢纤维。不得使用表面磨损前后裸露尖端导致行车不安全的钢纤维；不宜使用搅拌易成团的钢纤维。一般钢纤维的掺入量按体积一般为l～2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70～100Kg 左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25～60mm，直径为0.25～1.25mm，长度与直径的最佳比值为50～700。此外，在钢纤维混凝土材料的搅拌过程之中，施工人员需留意两个问题：一是根据投入量来改变钢纤维、一般混凝土、骨料、水泥、混合料的比例。二是在添加钢纤维的过程之中，应批量地加入，以确保每批材料的性能都均衡，使钢纤维材料均匀地分布在骨料之中。

5 钢纤维混凝土施工技术的要求

为了保证钢纤维混凝土在桥梁工程应用中的质量和安全，在桥梁施工过程中需要采用钢纤维混凝土的集中搅拌装置，以确保钢纤维材料与混凝土材料的混合均匀。钢纤维混凝土的成分对其质量有着不可忽视的影响，因此在搅拌混凝土过程中应该充分混合，否则就会造成材料的不均匀，从而使道桥工程存在不平衡的点，就容易导致道桥的坍塌及损坏，最终使道桥产生各种失效，造成各种损失。此外，混凝土搅拌机的还需科学合理地将混凝土中的细料和粗料混合，在入口处加装振动装置，以确保钢纤维材料的完全混合，以此来确保钢纤维混凝土的质量达到工程的要求。其次就是搅拌顺序及搅拌时间的控制，为避免钢纤维材料在搅拌过程之中凝结成块，应先将潮湿的材料放入搅拌机，再将干燥的材料放入，合理的确定投料顺序和搅拌时间，可提升钢纤维混凝土的成品质量。同时在钢纤维混凝土的搅拌的过程中，施工人员应根据施工配合比严格掌控混凝土材料的用量，并多次对混凝土进行搅拌，保证钢纤维混凝土完全混合。同时施工人员应尽量使用振捣器使钢纤维混凝土充分密实，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量，以确保其可以承受道桥工程在施工及使用过程中的各种荷载。