現(xiàn)代鋼纖維砼技術(shù)在路橋施工中的運(yùn)用探究

王強(qiáng)

摘 要：路橋施工是現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)性內(nèi)容，因部分路橋工程建設(shè)地點(diǎn)較為特殊、要求嚴(yán)格，常規(guī)材料和工藝漸漸難以滿足實(shí)際需要。基于此，本文以現(xiàn)代鋼纖維砼技術(shù)作為對(duì)象，以其在路橋施工中的運(yùn)用條件和價(jià)值作為切入點(diǎn)，給予簡(jiǎn)述，再以此為基礎(chǔ)，論述其運(yùn)用的具體方法，包括路橋面中的運(yùn)用方法、灌注樁中的運(yùn)用方法等。以期通過分析明晰理論，為后續(xù)路橋建設(shè)工程提供必要參考。

關(guān)鍵詞：鋼纖維砼技術(shù);路橋施工;路橋面;灌注樁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.105

0 前言

鋼纖維（Steel fiber）是指以切斷細(xì)鋼絲法、冷軋帶鋼剪切、鋼錠銑削或鋼水快速冷凝法制成長(zhǎng)徑比（纖維長(zhǎng)度與其直徑比值）為40～80的纖維。以鋼纖維替代傳統(tǒng)鋼材支撐的混凝土，被稱為鋼纖維砼。與普通混凝土相比，鋼纖維砼的強(qiáng)度、適用性、耐腐蝕性等性能更理想，這也為其廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。就鋼纖維砼在路橋施工中的運(yùn)用進(jìn)行分析，有助于該材料積極作用的進(jìn)一步發(fā)揮。

1 鋼纖維砼技術(shù)在路橋施工中的運(yùn)用條件和價(jià)值

1.1 運(yùn)用條件

與普通鋼筋混凝土相似，鋼纖維砼能夠滿足大部分路橋工程建設(shè)要求，其優(yōu)勢(shì)則在于能夠在常規(guī)應(yīng)用的情況下，適應(yīng)一些特殊環(huán)境。如我國北方寒冷地區(qū)，存在凍土、低溫特點(diǎn)，普通混凝土道路、橋梁結(jié)構(gòu)面臨凍裂風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用鋼纖維砼技術(shù)則能夠應(yīng)對(duì)這一問題，加強(qiáng)道路抗凍方面的能力。同時(shí)，鋼纖維均勻排布的態(tài)勢(shì)，也能維穩(wěn)路面結(jié)構(gòu)的熱平衡，進(jìn)一步提升路橋的性能。在早期從事鋼纖維砼研究的德國，應(yīng)用截面鋼纖維混凝土的道路，有助于發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)?？傮w來看，由于截面鋼纖維混凝土增加了道路路面厚度，即便交通壓力較大的路、橋設(shè)施，也能長(zhǎng)期保證工作性能，免去反復(fù)維護(hù)的麻煩，目前德國、美國等國家均在嘗試將截面鋼纖維混凝土運(yùn)用于一些壓力較大的路段[1]。

1.2 運(yùn)用價(jià)值

鋼纖維砼的主要運(yùn)用價(jià)值體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是提升了混凝土的基本性能，二是保證了砼結(jié)構(gòu)的總體質(zhì)量。鋼纖維砼的抗壓強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、韌性、沖擊韌性等指標(biāo)較普通混凝土均有所提升?？箟簭?qiáng)度提升約在2%-20%之間，拉伸強(qiáng)度提升在3%-14%之間，抗彎強(qiáng)度的提升在6%-13%之間，其他性能也存在不同程度的改善，這一變化主要受到鋼纖維用量、排布等方面的影響。砼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)化，影響路橋的使用壽命和運(yùn)維工作。德國學(xué)者發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用鋼纖維砼，路面使用壽命可提升15%-20%、運(yùn)維周期延長(zhǎng)4.6個(gè)月，這也是其最初得到重視和運(yùn)用的基本原因。

2 鋼纖維砼技術(shù)在路橋施工中的運(yùn)用方法

2.1 路橋面中的鋼纖維砼技術(shù)運(yùn)用

路橋面中鋼纖維砼技術(shù)的運(yùn)用最為廣泛，混凝土路面的基本優(yōu)勢(shì)是具有較為理想的剛度，滿足大型車輛、較大壓力路橋的建設(shè)需要，應(yīng)用鋼纖維砼，這一優(yōu)勢(shì)得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。一般要求在應(yīng)用前計(jì)算道路和橋梁的通行標(biāo)準(zhǔn)，從而確定鋼纖維砼的抗壓強(qiáng)度，其計(jì)算公式為：

fftk=ftk（1+αt？ρf？lf/2df）（式1）

式1中，fftk代表理想抗壓強(qiáng)度數(shù)值，ftk代表道路對(duì)鋼纖維砼的要求值，αt為抗壓強(qiáng)度的影響系數(shù)（？表示該系數(shù)為非固定系數(shù)，需實(shí)測(cè)獲?。裦代表砼材料中鋼纖維的占比（體積占比），lf代表鋼纖維材料的平均長(zhǎng)度，df代表鋼纖維材料的平均半徑，lf/2df為鋼纖維材料的長(zhǎng)度和直徑之比。計(jì)算結(jié)果即可投入到道路路面的建設(shè)中，提升路面抗壓強(qiáng)度和綜合性能。

2.2 灌注樁中鋼纖維砼技術(shù)運(yùn)用

路橋建設(shè)往往面臨軟土環(huán)境，在軟土環(huán)境下進(jìn)行施工，需要建設(shè)灌注樁進(jìn)行基底部位的加固。鋼纖維砼技術(shù)在灌注樁中的運(yùn)用，主要考量其彎拉強(qiáng)度，一般彎拉強(qiáng)度越高，灌注樁的性能越理想，路橋工程的質(zhì)量也越可靠。鋼纖維砼彎拉強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：

fftm=ftm（1+αtm？ρf？lf/2df） （式2）

式2中，fftm代表理想彎拉強(qiáng)度數(shù)值，fftm代表道路對(duì)鋼纖維砼的要求值，αtm為彎拉強(qiáng)度的影響系數(shù)（？表示該系數(shù)為非固定系數(shù)，需實(shí)測(cè)獲?。?，ρf、lf、df、lf/2df的意義不變。在該公式下，嘗試提升灌注樁的性能，一般方法為增加長(zhǎng)徑比，但該增加率存在上限，主要受到體積率的約束（不能超過1.0）。同時(shí)由于金屬材料面臨氧化威脅，一般應(yīng)控制彎拉強(qiáng)度處于變動(dòng)拋物線的頂端附近。

2.3 橋墩以及其他部位中鋼纖維砼技術(shù)運(yùn)用

橋墩中鋼纖維砼技術(shù)的運(yùn)用與灌注樁類似，其應(yīng)用的一般過程也與普通混凝土相同。由于橋墩屬于承重結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用的情況下，會(huì)產(chǎn)生橋面、橋梁墩臺(tái)表層剝落的問題，或是發(fā)生板裂縫的損害。合理的利用鋼纖維混凝土技術(shù)，能有效確保橋梁結(jié)構(gòu)的整體性，并促使其滿足抗震性方面的標(biāo)準(zhǔn)。要求首先通過BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，了解橋墩的基本承重需要，之后利用彎拉強(qiáng)度計(jì)算公式和抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式，獲取標(biāo)準(zhǔn)值。建設(shè)過程中，混凝土工件制備方式與傳統(tǒng)鋼筋混凝土無差別，但要求保證鋼纖維的均勻排布，并嚴(yán)格避免鋼纖維外漏、重疊等問題以免出現(xiàn)混凝土構(gòu)件空洞、蜂窩和腐蝕問題。

路橋工程中，鋼纖維砼的應(yīng)用并不是完全模式化的，很多需要加強(qiáng)剛度的部位，都可以應(yīng)用鋼纖維砼。如常見的軟土基過渡段，應(yīng)用墊板進(jìn)行不均勻沉降的控制時(shí)，可借助鋼纖維砼技術(shù)提升墊板的抗壓強(qiáng)度。墊板的規(guī)格保持不變，但內(nèi)部鋼筋材料均以鋼纖維替代，可提升墊板的抗壓強(qiáng)度約10%。此外，部分建設(shè)條件較為特殊的路橋工程，如存在水流侵蝕的橋梁，也可以利用鋼纖維砼進(jìn)行強(qiáng)化，鋼纖維砼的耐腐蝕性較普通混凝土更理想，且基本不存在金屬結(jié)構(gòu)外漏問題，能夠應(yīng)對(duì)水流和空氣的氧化破壞，提升橋梁的使用價(jià)值。

3 總結(jié)

綜上，現(xiàn)代路橋施工對(duì)材料和施工工藝的要求越發(fā)嚴(yán)格，也客觀催生了更多的新技術(shù)。鋼纖維砼技術(shù)能夠滿足特殊環(huán)境下的施工需要，實(shí)現(xiàn)路橋各部分結(jié)構(gòu)物理性能的優(yōu)化，這使其得到了廣泛的重視和應(yīng)用。包括路橋面、灌注樁、橋墩等部位，均可以借助鋼纖維砼技術(shù)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。在應(yīng)用鋼纖維砼技術(shù)時(shí)，需要注意做好測(cè)量和計(jì)算，合理確定鋼纖維數(shù)量，發(fā)揮其價(jià)值，保證路橋工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀麗麗，楊建江，劉津明等.柔性和剛性纖維砼的斷裂性能對(duì)比分析[J].四川建筑，2016，36（06）：224-226.