道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术研究

2022-11-10东海县路桥工程有限公司宫艳

人民交通 2022年19期

关键词：泵车上料泵送

文 / 东海县路桥工程有限公司宫艳

为解决道路桥梁施工中的钢纤维混凝土施工问题，本文结合某道路桥梁工程实际情况，在介绍其钢纤维混凝土配合比，并经试验确定钢纤维混凝土配合比合理可行的基础上，提出钢纤维混凝土施工方法和要点，以期为相关人员提供参考。

钢纤维混凝土是指在混凝土生产搅拌时适量添加钢纤维起到增强作用的混凝土，在桥梁这种技术要求较高的混凝土工程中较为常用。而为了使钢纤维混凝土的应用发挥出预期作用效果，需要根据工程实际情况，深入分析和探讨具体的施工技术。

工程概况

某道路桥面采用钢纤维混凝土，其配合比为：P·O52.5水泥：I级粉煤灰：HCSA型膨胀剂：砂：5-20mm碎石：钢纤维：水：SMS型减水剂=1:0.15:0.11:2.01:1.3 4:0.28:0.39:0.023。

该配合比的各项试验结果为：凝结时间：初凝时间为20.5h，终凝时间为23.2h；压力泌水率：13%；坍落度：初始坍落度值为240mm，3h后坍落度值为220mm；扩展度：初始扩展度为640mm，3h后扩展度为550mm；反转圆锥体试验：初始时间为7s，3h后时间为12s；抗压强度：3d抗压强度为45.8MPa，28d抗压强度为65.7MPa，56d抗压强度为76.2MPa；轴心抗拉强度：3d抗拉强度为5.3MPa，28d抗拉强度为7.9MPa，56d抗拉强度为8.2MPa；28d限制膨胀率为2.58×10-4。

试验结果表明，采用以上配合比配制的钢纤维混凝土，其各项性能指标都能达到规范和设计要求，可将其作为施工配合比在实际施工中参考使用。在当前的道路桥梁工程施工工艺方法中，逐渐将普通混凝土施工替换为钢纤维混凝土，具体的工艺方法为湿喷，主要使用长度在20-40mm范围内，厚度为0.5mm的钢纤维。

钢纤维混凝土及其施工方法主要具有以下几方面优势特点：第一，使回弹率降低5%-10%，远低于干喷的方法；第二，钢纤维基本不会发生回弹，即便使用的是40mm长的钢纤维，也能实现对回弹现象的有效控制；第三，混凝土有良好的均一性，且强度较高，可满足特殊作业要求；第四，环境条件比普通混凝土好，不会产生大量粉尘；第五，施工作业较为安全；第六，混凝土的水灰比相对较小，透水性较低；第七，基本不需要进行防腐处理，能有效避免电解与腐蚀等现象的发生，延长结构使用寿命。

钢纤维混凝土施工

施工准备

1.对所有进场原材料具按照相关规范及工程设计要求实施抽样检验，经检验确认无误后，即可在施工中使用。

在该工法施工中，钢纤维是一种重要原材料，在进厂过程中要注意下列几点：其一，以生产厂家上交的合格证与检验报告为依据，确定钢纤维材料质量与性能是否合格，明确能否满足本次施工的各项要求。其二，为方便施工，按配合比提出的用量对各规格钢纤维实施分袋包装。其三，钢纤维要放在阴凉干燥的地方储存，不可暴晒或与水接触，以免发生锈蚀。

2.混凝土开盘前，采用铲车反复翻拌砂石料堆，并组织专门的试验人员通过试验测定搅拌站中砂石实际含水率，并据此算出混凝土的施工配合比，生成施工配料单，并将其下发到各施工班组，所有班组都应严格按照这一配料单实施配料及相关工作。

3.严格校验搅拌站所有计量器具，并通过试验性运转确定搅拌站和泵车是否保持正常和满足施工要求。

上料与搅拌

1.在投料顺序和连续搅拌时间方面，对于砂石料和钢纤维，其投料与上料总时间在2min左右，完成投料与上料后应先干拌3min的时间；对于其它原材料，其投料与上料总时间在30s左右，完成投料与上料后应继续搅拌3min的时间；卸料时间一般为30s左右。基于此，混凝土搅拌时间在9min左右。

2.钢纤维上料方式为：在搅拌机的输送带上方加装加料斗，然后采用人工以逐渐撒散的形式将钢纤维和骨料一同投入到料斗中，这种情况下配料仓容易产生结团的现象，导致下料口被堵塞，对此应加强现场控制，将下料控制从自动改为手动，从而避免钢纤维结团现象，防止堵塞，确保混凝土始终保持在良好状态，使混凝土生产保持连续。在搅拌站应安排专人对混凝土搅拌予以严格控制，以确保混凝土成品有良好的工作性与匀质性。

混凝土运输

施工中为了使混凝土配制速度和泵送速度良好匹配，需综合考虑混凝土运输距离等各方面因素，按照现场指挥人员的指令，对运输车发车时间间隔及方量进行随时调整与控制。

在整个运输过程中，必须确保混凝土保持均匀，不能发生离析与分层，运输与到场等待时，罐车应以3-6r/min的速度持续搅拌。

施工现场试验人员应先对混凝土进行高速搅拌，持续20-30s的时间后才能将混凝土输送到泵车料斗当中，并以实际的泵送情况为依据对下料速度予以均匀控制，确保泵车始终处在连续工作状态，即保证泵送连续性。

混凝土泵送与顶升

混凝土泵送开始前应先使用配合比和钢纤维混凝土一致的水泥砂浆将泵管润湿，考虑到钢纤维混凝土的特性，施工中使用支持高压低速模式的泵车实施泵送与顶升，以确保混凝土在整个泵送过程中均可以保持均匀和连续，同时始终处在可进行反泵的状态。

在向泵车料斗中喂料的过程中，应保持均匀和连续，在现场应安排专人对喂料的速度进行控制，避免由于喂料速度过快导致混凝土从料斗中溢出，造成浪费，同时要注意料斗内的混凝土高度不能比搅拌轴低，否则会使空气进入到泵管中，给之后的泵送造成影响。

混凝土的泵送顶升必须保持连续，中途不允许停车，若由于混凝土供应方面的原因导致泵送等待时间达到1h以上或在的等待过程中混凝土产生离析，则要采用高压水枪冲洗泵管，以免残留的混凝土硬化造成堵塞。

顶升泵送时，泵车应正反泵持续交替运行，这样做的目的是确保泵管中的混凝土一直处在扰动的状态，泵车的操作人员和现场作业人员均不可私自向泵车的料斗内加水，因为这样会直接导致混凝土发生离析，严重时将导致在泵送过程中发生堵管或爆管。

混凝土铺设、振捣与抹平

1.泵送顶升到位的混凝土采用和普通混凝土一致的方法进行铺设。混凝土铺设过程中，还要做好振捣，振捣是保证混凝土达到密实的关键步骤，同时还能起到促进混凝土与钢纤维的锚固的作用。

对于钢纤维混凝土，其表面提浆必须及时进行，具体操作方法为混凝土达到初凝前对露出的钢纤维进行覆盖；与表面提浆相同，打磨也应及时进行，一般最佳打磨时间为铺设完成后人员站立留下深度在10mm以内的胶印时，添加耐磨材料，并按照相关要求进行打磨。

2.混凝土中钢纤维分布必须保持均匀，这是使钢纤维起到应有增强作用的关键。若钢纤维的分布未能达到均匀，导致部分位置缺少钢纤维或钢纤维大量聚集，则除了不会起到应有的增强作用，而且还会削弱局部强度。基于此，应采用成排钢纤维，确保其在混凝土中的分布达到均匀，发挥出理想增强效果。

3.钢纤维混凝土完成振捣后的密实性除了和混凝土中钢纤维分布是否均匀有关，还取决于混凝土自身和易性。

从相关试验结果可以看出，钢纤维在混凝土中均匀分布，同时混凝土自身有良好和易性是保证振捣后钢纤维混凝土达到密实的重要基础。然而，相较于普通混凝土，钢纤维混凝土完成振捣后的密实性往往有特殊意义，若没有达到密实，则必定会对混凝土质量和施工效果造成影响。

4.要想使钢纤维混凝土达到密实，则需要消耗比普通混凝土更多的能力，振捣所需时间较长，其原因为钢纤维混凝土中的钢纤维和混凝土自身组成材料之间存在一定相互作用，对拌和料流动有一定阻碍作用，特别是干硬性和半干硬性的钢纤维混凝土。实际振捣时间由钢纤维长径比与体积率决定。

混凝土养护

在对钢纤维混凝土进行养护时，需要对混凝土内部和表面温度进行实时监测，对于芯部温度，一般不能超出60℃，而芯部温度和表面温度之间的温差应控制在20℃以内。在条件允许的情况下，可以在拱顶部位增设水箱，借助扬程不小于100m的水泵向水箱内抽水，同时在水箱的两侧布置水管，以此在日照较为强烈的情况下进行洒水降温，并辅以临时覆盖。

在实际施工中应密切关注天气情况，如果遇到寒流使气温大幅下降，则不可进行泵送顶升，并在完成施工的部位通过覆盖棉篷布予以保温，避免混凝土受冻。钢纤维混凝土连续养护时间应达到28d以上，养护工作应由专门的养护组负责实施，混凝土温度由现场技术人员负责测定，测温频率应达到每天4次以上，同时做好相关记录。