橋梁施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)

吳佳奇

（江西贛東橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西撫州 344000）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，建筑施工技術(shù)也得到了極為有效的完善與優(yōu)化。其中，鋼纖維混凝土施工技術(shù)是一個(gè)比較典型的例子。作為一種較為先進(jìn)的復(fù)合型材料，鋼纖維混凝土與普通混凝土相比具有更為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其耐久性、抗裂性、抗沖擊性、韌性與剛度也更強(qiáng)。在道橋梁梁構(gòu)建中，鋼纖維混凝土的應(yīng)用能有效提升工程施工質(zhì)量。

1 鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用必要性

鋼纖維混凝土具有極強(qiáng)的抗壓、抗拉和抗彎等性能，這主要得益于鋼纖維在混凝土中的合理分布。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在混凝土中添加0.8%～2%的鋼纖維就能夠達(dá)到良好的效果，雖然使含量并不算多，但表現(xiàn)出來的應(yīng)用效果極為顯著。即使混凝土結(jié)構(gòu)遭受重?fù)艋蛘叽反虻绕茐模湔w出現(xiàn)分散破碎等情況時(shí)，混凝土破碎部分仍然能處于原來的位置不會(huì)移動(dòng)，可保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

融入鋼纖維，混凝土的承載性能得到大幅度的提高，并且能夠有效降低混凝土壓縮與變形等問題的出現(xiàn)概率。在鋼纖維的作用下，鋼纖維混凝土的荷載能力能夠得到快速提升。在巨大荷載作用下，混凝土能夠?qū)⒆陨淼呢?fù)荷轉(zhuǎn)嫁給鋼纖維，從而減少變形問題的出現(xiàn)。

此外，鋼纖維混凝土有較強(qiáng)的伸縮能力，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鋼纖維混凝土能隨著溫度的波動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮。因此，在橋梁工程施工中，有效應(yīng)用鋼纖維混凝土材料，即使在環(huán)境溫度發(fā)生變化，道路路面也不易出現(xiàn)裂縫或擴(kuò)張等問題，路面的抗寒及抗磨等能力也能夠得到提高[1]。

2 橋梁施工鋼纖維混凝土的應(yīng)用

2.1 在橋面鋪裝中的應(yīng)用

鋼纖維鋼筋混凝土能夠延長(zhǎng)路面的使用年限，提高路面車輛行駛的舒適性，并增強(qiáng)路面自身的抗壓性和穩(wěn)定性，因此在橋面鋪裝中得到廣泛應(yīng)用。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)加固

在橋梁工程施工方案設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要以橋梁結(jié)構(gòu)加固為要點(diǎn)。在實(shí)際施工中，為了提高加固成效，通常會(huì)應(yīng)用轉(zhuǎn)子噴射機(jī)進(jìn)行噴射加固，施工人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)方案噴射鋼纖維混凝土，并合理控制噴射范圍，以避免結(jié)構(gòu)磨損、裂縫及脫落等問題。在橋梁結(jié)構(gòu)加固過程中，需結(jié)合項(xiàng)目工程實(shí)際需求合理應(yīng)用鋼纖維混凝土，促進(jìn)橋梁工程抗震性能的提升，確保整體工程項(xiàng)目的安全性與穩(wěn)定性。同時(shí)，可適量使用硫酸鹽與速凝劑，使橋梁的抗裂能力也能得到顯著提高[2]。

2.3 樁基礎(chǔ)加強(qiáng)

在樁基礎(chǔ)施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土，可提高樁頂與樁尖強(qiáng)度，從而促進(jìn)橋梁工程硬度與強(qiáng)度的大幅提升。樁基礎(chǔ)的穿透能力也能得到顯著提高，打樁速度也會(huì)大大加快，并能有效減少打樁數(shù)量，從而提高施工效率并控制成本。合理應(yīng)用鋼纖維混凝土，還能有效提高樁頂?shù)目勾驌粜阅芘c韌性，避免裂縫問題，可為樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量與效率的提升奠定基礎(chǔ)。

2.4 邊坡加固與隧道襯砌

在隧道工程的施工中，經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到襯砌施工工藝，合理應(yīng)用該工藝，能夠保證施工過程的安全性與穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步提高隧道整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，在邊坡加固與隧道襯砌施工環(huán)節(jié)，可采用噴射鋼纖維混凝土的方式來進(jìn)行加固。同時(shí)，施工過程中應(yīng)用鋼纖維混凝土，能有效杜絕漏水問題。特別是在部分地質(zhì)條件較差的地區(qū)，為了提高加固效果，支護(hù)施工可以采用傳統(tǒng)混凝土和鋼纖維混凝土相結(jié)合的方式[3]。

3 鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用

3.1 配比設(shè)計(jì)

通常情況下，傳統(tǒng)混凝土與鋼纖維混凝土的配比不會(huì)存在較大的差異。其中最大的差異在于鋼纖維體積率的計(jì)算。由于材料類型的不同，其韌性也存在差異，因此在鋼纖維的選用過程中，需結(jié)合材料的體積率、韌性及長(zhǎng)度等進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，并確保計(jì)算數(shù)值的精準(zhǔn)性。

其間，要根據(jù)項(xiàng)目施工的實(shí)際情況對(duì)鋼纖維混凝土的配比進(jìn)行持續(xù)完善與優(yōu)化，促進(jìn)材料使用成效的提高，其中最為關(guān)鍵的是要確保其強(qiáng)度與抗彎性能的提升。在實(shí)際配比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，工作人員應(yīng)明確不同要求下的材料配比存在一定的差異，如鋼纖維應(yīng)用量在0.6%～1.2% 之間時(shí)，其抗拉力強(qiáng)度會(huì)呈正態(tài)分布形式。鋼纖維應(yīng)用量達(dá)到0.8%時(shí)，抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)持續(xù)加大的趨勢(shì)直至到達(dá)極限，此時(shí)，如果再次加入鋼纖維，抗拉強(qiáng)度反而會(huì)以負(fù)增長(zhǎng)的方式體現(xiàn)[4]?？傊?，在配比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要合理控制鋼纖維的使用量，確保配比的科學(xué)性與合理性，以此提高應(yīng)用效果。

在材料配比設(shè)計(jì)過程中，要保證材料分布均勻，使各種材料能得到更好的融合。石料一般選用立方顆粒碎石，同時(shí)要確保碎石強(qiáng)度與硬度達(dá)標(biāo)，防止石料中風(fēng)化顆粒含量超標(biāo)，降低鋼纖維混凝土質(zhì)量。鋼纖維混凝土材料具備較好的抗凍性能，為了進(jìn)一步提高其抗凍能力，還可根據(jù)項(xiàng)目工程的具體情況，合理選用優(yōu)質(zhì)化減水劑或者引氣型減水劑作為外加劑。

此外，應(yīng)結(jié)合施工項(xiàng)目實(shí)際情況，合理選擇細(xì)料，要盡量選擇天然中粗砂，并合理控制使用量。由于含水量與含砂量會(huì)影響鋼纖維混凝土的體積率與韌性，因此一定要合理控制水的添加量，并盡量選用純凈自來水進(jìn)行材料配制，其間要嚴(yán)格按照配比設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，以保證材料的實(shí)際使用[5-6]。

3.2 拌和與運(yùn)輸

3.2.1 鋼纖維混凝土拌和

鋼纖維混凝土拌和與普通混凝土的拌和要求基本一致，施工人員需確保材料能得到充分、均勻的拌和。

第一，具體拌和時(shí)，可采用先干后濕的投放順序添加材料，秉承分層投入的原則，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作，并保證拌和設(shè)備內(nèi)部材料拌和充分防止鋼纖維結(jié)團(tuán)。

第二，對(duì)各種材料的投放量進(jìn)行有效控制，保證投放比例的合理性，控制好水的添加量，嚴(yán)格控制拌和時(shí)間，保證鋼纖維混凝土的拌和質(zhì)量，為路面施工質(zhì)量提供保障。在道路路面施工中，鋼纖維混凝土中鋼纖維的摻加量一般要在20gk/m3左右；在橋梁結(jié)構(gòu)施工中，鋼纖維的添加量需控制在20～50kg/m3范圍內(nèi)[7]。

第三，在鋼纖維混凝土拌和環(huán)節(jié)，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間，加大試驗(yàn)力度，對(duì)干拌情況進(jìn)行分析。如果出現(xiàn)拌和料過干、體積率過大的情況，需要控制好拌和量，一般拌和量要低于額定拌和量的80%[8]。

第四，若是拌和設(shè)備的容量較小，可采用延長(zhǎng)拌和時(shí)間的方式，提高材料拌和質(zhì)量。

3.2.2 鋼纖維混凝土運(yùn)輸

第一，在鋼纖維混凝土材料的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，為了防止材料結(jié)塊的現(xiàn)象，工作人員要選取最佳的運(yùn)輸路線，盡量縮短材料運(yùn)輸時(shí)間。

第二，鋼纖維混凝土材料的運(yùn)輸車輛應(yīng)選擇專用車輛，以此保證運(yùn)輸質(zhì)量。

第三，運(yùn)輸過程中需要嚴(yán)格落實(shí)保護(hù)措施，避免材料離析或被污染。若鋼纖維混凝土材料運(yùn)輸過程保護(hù)措施不到位，出現(xiàn)離析情況，需要采取有效措施對(duì)材料進(jìn)行再次拌和，防止材料浪費(fèi)。

3.3 鋼纖維混凝土噴射

在橋梁工程中應(yīng)用中鋼纖維混凝土材料，能夠有效提高橋梁的抗裂性能。舉例來說，工程整體結(jié)構(gòu)中某個(gè)構(gòu)件出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，在鋼纖維材料的作用下，構(gòu)件依然會(huì)保持良好的抗拉性與韌性。

鋼纖維混凝土噴射技術(shù)在橋梁工程施工中較為常用，該施工技術(shù)具有施工效率高、應(yīng)用面廣等特性。經(jīng)噴射后鋼纖維會(huì)呈現(xiàn)二維分布的狀態(tài)，各方面使用性能可得到有效保障。

鋼纖維混凝土噴射施工有干噴與濕噴兩種。干噴法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡(jiǎn)單、施工便捷，但混凝土水灰比控制難度較大，且容易對(duì)環(huán)境造成污染。濕噴法主要是將拌和均勻的鋼纖維混凝土濕料經(jīng)噴射機(jī)噴出，優(yōu)點(diǎn)在于水灰比易控制，施工中產(chǎn)生的粉塵較少，且材料回彈損失少，缺點(diǎn)在于設(shè)備價(jià)格較高。在具體施工中，需結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合適的工藝[9]。

3.4 鋼纖維混凝土橋面鋪設(shè)

鋼纖維混凝土在橋梁項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。相比于傳統(tǒng)混凝土，應(yīng)用鋼纖維混凝土進(jìn)行橋面鋪設(shè)，能夠顯著提升橋面的抗裂性能，保障車輛行駛的安全性和舒適性。同時(shí)，鋼纖維混凝土還能夠提高橋面的抗震和抗剪性能，當(dāng)?shù)卣鸹蚰嗍鞯鹊刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，鋼纖維混凝土橋面可為行人提供充分的反應(yīng)時(shí)間，避免人員傷亡等事故。

鋼纖維混凝土橋面鋪設(shè)施工包括攤鋪、振搗、整平、抹面、伸縮縫（見圖1）、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)。橋面鋪設(shè)施工過程中需要注意如下事項(xiàng)：第一，避開陰雨及大風(fēng)天氣施工，若是施工過程中出現(xiàn)降雨，必須停止施工，同時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行覆蓋保護(hù)或搭設(shè)防雨棚等；第二，不宜在22℃以上的氣溫下施工，以免降低鋼纖維混凝土的和易性[10]。

圖1 伸縮縫鋼纖維澆筑施工現(xiàn)場(chǎng)

4 橋梁工程鋼纖維施工管理

4.1 提升“高性能化”意識(shí)

為了有效提高橋梁工程的整體施工質(zhì)量，建筑企業(yè)必須提升“高性能化”意識(shí)，加強(qiáng)材料控制與管理，確保全面發(fā)揮施工材料的性能。同時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的激勵(lì)制度，激發(fā)施工人員的工作積極性與熱情，并持續(xù)優(yōu)化施工工藝與技術(shù)，制訂整體工程構(gòu)建規(guī)劃，對(duì)鋼纖維混凝土技術(shù)的具體應(yīng)用有清晰的了解與掌握。還應(yīng)加大施工人員對(duì)橋梁建設(shè)方面專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能的學(xué)習(xí)力度，響應(yīng)國家提出的節(jié)能環(huán)保、保護(hù)環(huán)境的號(hào)召，將延長(zhǎng)橋梁工程使用年限與提高工程質(zhì)量為目標(biāo)，將“高性能化”意識(shí)充分融入實(shí)際施工。

此外，相關(guān)政府機(jī)構(gòu)也應(yīng)加大對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的支持力度，促進(jìn)橋梁施工技術(shù)持續(xù)發(fā)展，擴(kuò)大鋼纖維混凝土等新興技術(shù)的應(yīng)用范圍，為該技術(shù)的持續(xù)完善與優(yōu)化提供保障。

4.2 加大技術(shù)研發(fā)力度

加大對(duì)鋼纖維混凝土施工技術(shù)的研發(fā)力度，是確保該技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。為此，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)鋼纖維混凝土技術(shù)的具體應(yīng)用加以關(guān)注，針對(duì)存在的不足問題進(jìn)行完善。在實(shí)際施工中，應(yīng)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息加以匯總，結(jié)合具體施工需求進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。在研發(fā)過程中，應(yīng)秉承可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的原則，促進(jìn)鋼纖維混凝土實(shí)際應(yīng)用環(huán)保價(jià)值的提高。在數(shù)據(jù)信息的收集與整合期間，應(yīng)落實(shí)好對(duì)每一階段施工過程的合理控制，并做好數(shù)據(jù)記錄工作。結(jié)合實(shí)際施工情況對(duì)施工流程加以優(yōu)化，以促進(jìn)鋼纖維混凝土施工技術(shù)的全面發(fā)展。

4.3 建立各環(huán)節(jié)技術(shù)管理體系

鋼纖維混凝土施工技術(shù)在橋梁公路項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，有一定的復(fù)雜性和煩瑣性。因此，必須構(gòu)建完善的技術(shù)管理體系，以更好地發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。此外，需要建立健全技術(shù)控制責(zé)任機(jī)制，將追責(zé)制度落實(shí)到位，以確保各工序技術(shù)應(yīng)用的合理性和科學(xué)性。例如，要求在具體工作中，加大對(duì)材料拌和試驗(yàn)和技術(shù)操作控制力度，確保各工序施工的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，以提高工程整體施工效率。

5 結(jié)語

將鋼纖維混凝土技術(shù)合理應(yīng)用在橋梁工程中，能提升橋梁工程的整體施工質(zhì)量、延長(zhǎng)其使用壽命?；谠摬牧献陨淼奶厥庑?，因此對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。為此，在實(shí)際施工工作中，施工企業(yè)應(yīng)重視各個(gè)施工細(xì)節(jié)，同時(shí)提升“高性能化”意識(shí)、加大技術(shù)研發(fā)力度并加強(qiáng)技術(shù)管理體系建設(shè)，以更有力地保障橋梁工程的整體施工質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)鋼纖維混凝土技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。