苟锋
中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西省 710065
摘要：随着我国城市化建设的快速发展，我国居民对建筑工程质量的要求也越来越高,为了提高混凝土的强度，在工程施工中，一般在普通混凝土中加入一定量的钢纤维混合成钢纤维混凝土,以改善混凝土的拉伸强度，提高其承载力，钢纤维混凝土在我国的基础建设工程中已得到了广泛的应用。
关键词：道路桥梁施工；钢纤维混凝土；应用
钢纤维混凝土是一种新型的复合材料，与传统混凝土材料相比具有明显的优势。因此，其在道路桥梁施工中得到了广泛的应用，同时也成为道路桥梁施工的重要技术手段之一。在道路桥梁施工中，钢纤维混凝土施工技术的应用有效地保证了道路桥梁工程的施工质量，而且也为延长工程的使用寿命提供了一定的技术支持。本文详细分析了道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用。
一、钢纤维和钢纤维混凝土的性能概况
1、钢纤维基本性能。根据钢纤维的制造方式，可将其分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维及熔抽钢纤维四种。其中，切断钢纤维具有较高的抗拉强度，但与水泥砂浆的界面附着力较差。对钢纤维表面进行变形处理，制成表面有刻痕、末端带钩、波纹形的钢纤维，或圆截面与扁平截面交替的呈规律变化的钢纤维能提高其力学性能。当用废钢丝绳切断而成时，必须进行除油污及除锈处理。剪切钢纤维采用剪切冷轧薄板制成，厚0.2～0.5mm，宽0.25～0.9mm，抗拉强度450～800MPa，与水泥砂浆粘结比切断钢纤维效果好。切削钢纤维是用旋转铣刀切削软钢锭或厚钢板制成，强度高于原材料，截面为三角形，与水泥混凝土的粘结性较好。熔抽钢纤维由熔融的钢水甩制而成，其纤维强度随熔钢成分和热处理条件而异，表面不规则并有一层低强度的氧化层。
2、钢纤维增强混凝土强度机理。混凝土是道路桥梁施工的主要原材料之一，其裂缝问题是道路桥梁施工中的主要问题，混凝土路面或桥梁经长时间的重力承载后，极易出现裂缝现象，影响道路桥梁的使用寿命，同时也给其安全带来隐患。近年来，钢纤维混凝土的应用受到了施工单位的青睐，钢纤维在混凝土中的主要作用是有效控制在外力作用下道路桥梁集体裂缝的扩展。道路桥梁在运行使用中，路桥水泥基料是主要外力承受者，易在受荷初期发生开裂现象，此时横跨于裂缝的钢纤维将取代基料，成为外力的主要承受者。若钢纤维掺入的体积大于规定的临界值，则钢纤维混凝土混合材料能继续承受较高荷载，此时复合材料会发生一定程度的变形，长时间超负荷使用，钢纤维就会从基料中拔出或被拉断，致使复合材料受到破坏。
3、钢纤维混凝土基本性能。不同于普通混凝土，钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入一定量呈均匀分布状态的钢纤维，经硬化处理制成钢纤维混凝土，具有相对优越的基本性能，比普通混凝土更耐用，因此在道路桥梁施工中得到了广泛应用。钢纤维混凝土具有较强的抗压能力和较高的抗弯、抗拉强度，在普通混凝土中掺入一定量的钢纤维能提高混凝土的极限抗压强度，其中单轴抗拉强度可提高约一半，抗弯极限强度可提高50%～150%。钢纤维混凝土的强度和重量比大于普通混凝土，具有更好的抗冲击性能。在普通混凝土中掺入钢纤维量在0.8%～2.0%的范围内，混凝土的冲击韧性指数可提高近100倍，甚至超过100倍。钢纤维混凝土具有较强的抗剪性能，可抑制因温度因素引起的裂缝扩展，具有良好的抗裂性。此外，钢纤维混凝土的变形性能明显提高，对混凝土的长期收缩变形有很大影响，能降低混凝土的收缩率，提高混凝土的抗拉弹性模量，其耐磨性及抗冻性也优于普通混凝土。
4、影响钢纤维混凝土性能的主要因素。钢纤维混凝土受长径比、砂率、粗骨料最大尺寸、材料添加剂、减水剂等因素。钢纤维的类型、体积率、长径比是影响钢纤维混凝土性能的主要因素。
二、钢纤维混凝土的施工作用
1、节约成本。目前，钢纤维混凝土技术在建筑业中得到了广泛的应用，其在道路桥梁施工中具有良好的应用性能。我国是一个幅员辽阔的国家，每个地区的地形差异较大，随着我国社会需求的快速增长，道路桥梁工程的施工难度也越来越大，在实际施工中，经常面临施工地理条件差的情况。而道路桥梁工程通常跨度大，工程结构复杂。在道路桥梁施工过程中，钢纤维混凝土的应用能有效加固桥墩及路基，以提高道路桥梁工程的防御能力。钢纤维混凝土在桥面及路面中的应用，能有效减轻道路桥梁工程的重量，以此提高道路桥梁工程的安全性和耐久性，同时，还能有效减少道路桥梁施工单位在施工材料方面的资金投入，节约开支，从而达到提高经济效益的目的。
2、加强钢筋混凝土桩、路面和桥面的性能。钢纤维混凝土技术在道路桥梁工程施工中的应用，能有效提高桩的穿透能力，同时提高打击速度，有效减少了桩的锤击工序，并大幅度提高了桩顶和桩尖的力学性能。在实际施工过程中，钢纤维混凝土施工不但能有效提高桩顶和桩尖部位的抗冲击韧性，并避免了传统施工方法容易导致打入桩顶出现裂缝的问题，有效提高了道路桥梁工程的施工效率及质量。此外，钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用，能有效提高桥面及路面的抗裂、抗冻能力，从而为人们提供更好的使用体验。
3、加固隧道和边坡。在道路桥梁施工中会遇到隧道施工的现象，采用喷射钢纤维混凝土技术进行隧道施工，能有效保证隧道结构的整体质量，防止其出现漏水等问题。此外，采用钢纤维混凝土施工技术可有效解决边坡地质不良的问题，发挥良好的加固作用，进而延长道路桥梁工程的使用寿命。
三、钢纤维混凝土技术的适用性
技术适用性对钢纤维混凝土技术有着严重的影响，在技术适用性分析过程中，工作人员可根据钢纤维混凝土的特点，对混凝土的长径比进行优化，从而使钢纤维混凝土的应用范围变得更广。此外，钢纤维混凝土技术还将应用于许多恶劣的环境中，因此需具有较高的区域适用性。在实际道路桥梁施工中，由于路面对热量吸收程度的影响，可保持路面内冻土的热平衡效应，从而提升路面的抗冻性能。在此前提下，钢纤维混凝土技术需应用于道路桥梁施工中。也即是说，若想确保钢纤维混凝土技术能取得良好的应用效果，施工人员需确保钢纤维混凝土在使用后达到规定的设计强度，这点可通过抗压强度检查工作来确认。
四、钢纤维混凝土技术的特点
1、耐磨性。钢纤维混凝土具有较强的耐磨性，是其在道路桥梁施工中得到广泛应用的主要原因之一。因此，钢纤维混凝土技术在道路桥梁中的应用能有效提高其使用年限。此外，钢纤维混凝土技术的抗压缩性也很强，因此在施工过程中应用这一技术时，无需担心随着使用时间的增长道路桥梁会出现裂缝。
2、适用性。钢纤维混凝土技术的实用性也很强，因而需在道路桥梁施工过程中对其实用性进行分析。施工单位相关技术人员应在施工过程中对钢纤维混凝土的实用性进行分析，从而使钢纤维混凝土能满足桥梁施工的要求。
3、应用性。钢纤维混凝土技术具有很强的应用性，可用于一些具有恶劣天气条件的地区，如冻土区或软土区等都可施工。因此，为了保证这些特殊区域的施工质量，需相关技术人员对钢纤维混凝土技术的材料配比进行检测，以确保其应用性能得到有效发挥。
五、钢纤维混凝土施工技术要点
1、设置钢纤维分散装置。在道路桥梁施工过程中，施工人员应通过分散装置一次性进行搅拌，以保证钢纤维材料与混凝土材料充分搅拌均匀。
此外，搅拌机械的分散装置还应对细料和骨料进行科学合理的搅拌，施工人员还应在入口处安装振动装置，以保证钢纤维材料的顺利制成，然而，钢纤维混凝土的配比必须得到有效控制。
2、搅拌投料顺序及搅拌时间。为了防止钢纤维材料搅拌时出现固结块现象，施工人员应先将干性料投入搅拌机械内，然后再投入湿性料。并在搅拌过程中投料时间超过一分钟后，再投入另一种材料。通过合理规划投料顺序及时间，以此有效提高钢纤维的质量。
3、钢纤维混凝土浇注及振捣。对钢纤维混凝土的浇注来说，在浇注过程中要保证无明显的浇注接头，每次倾料必须相互搭接15～20cm，以保证钢纤维混凝土浇注的连续性。同时，还必须保证钢纤维混凝土的浇筑处于连续状态，不到万不得已不得断开浇注。此外，钢纤维混凝土的振捣应采用平板振动器，以保证钢纤维的均匀、随机分布。切忌使用插入式振动器，这可能会打乱钢纤维的分布顺序，导致出现结团现象。振捣完成后，混凝土表面应抹平，如有钢纤维暴出地面，则需将其压入混凝土内部。
4、成型与接缝施工。由于钢纤维混凝土的施工技术，具有抗裂、抗冻、收缩等优点，而对道路桥梁的施工工序，施工人员通过机械对道路桥梁表面抹平，进行科学合理的成型，这样能提高道路桥梁表面的美观度。另外，在道路桥梁接缝施工中，采用钢纤维混凝土施工技术进行接缝，能有效提高道路桥梁的强度。
六、道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用
1、桥梁施工
1)桥面铺装。在路面铺装时，必须做好详细的准备工作。例如：测量复测桥面板的标高，明确标注应使用的混凝土高度，并在施工过程中严格按测量的高度进行施工，这样有两个益处：保证路面承载力，降低压力，保证安全，做到美观。同时还应注意的是，应连接桥面板与铺装层。对宅心板也要进行一定程度的凿毛，因凿毛表面会增加摩擦力和粗糙度，然后将墙面上的杂物处理干净，最后进行洒水保湿工作，通过以上步骤的实施，能有效减少桥面裂缝的出现。这样能延长其使用寿命，并且车辆在运行过程中相对平稳，不会发生颠簸现象，适当铺设钢纤维混凝土能更有效地提高整个桥梁的韧性和稳定性。
2)桩结构。在桩结构施工过程中，施工人员需解决纤维外露的问题。因而，施工人员需对结构进行多次捶打，以提高结构的外部平整度和自身的稳定性。然而，在施工完成后，该结构能有效提高结构本身的抗冲击能力，从而有效提高桥梁工程本身的可靠性。
3)桥梁墩台加固。在道路桥梁的施工中，往往会出现因外力作用所产生的裂缝，但钢纤维混凝土具有较强的物理性能，因此钢纤维混凝土在道路桥梁施工中的应用能有效降低桥梁的总重量，优化桥梁的受力作用。在对桥梁墩台进行加固处理时，根据加固的具体要求及桥梁墩台长久以来所承受的实际承载力，需在加固部位喷射混合完成的钢纤维混凝土。
4)桥梁上部的加固。为加固桥梁的上部结构，采用钢纤维混凝土作为主梁，加固应力集中区域，有效减轻结构自重，防止结构变形，有效改善了结构的受力性能，从而使桥梁上部的整体结构能满足该桥梁的使用要求。从施工的实际效果来看，钢纤维混凝土的应用提高了桥梁的结构性能及美观度，减少了材料的使用量，从而大幅度提高了工程的经济效益。
5)隧道衬砌及边坡防护。道路桥梁施工经常会面临地形地势条件差的现象，采用钢纤维混凝土技术能有效减少边坡岩石脱落的现象，通过相应的技术加固与强化，能减少意外事故发生的机率，并能保证整个工程的稳定性。钢纤维混凝土技术能在隧道衬砌中起到一定的防护作用，避免隧道的渗漏现象，整体结构的稳定性也将得到显著提高。
2、道路施工
1)路面施工。在路面施工过程中，结合现场作业区域的实际情况，可采用双层法或单层法来进行路面施工。其中，两层法是指在路面铺设过程中，只在底层及顶层铺设钢纤维混凝土，而在中间层则可铺设传统混凝土的铺装过程。该施工方法能有效提高路面整体结构的稳定性，减少路面裂缝情况的发生。而单层法是将路面结构分为底层与顶层两种结构，底层结构选用普通混凝土铺设，顶层结构选用钢纤维混凝土铺设。与两层法施工相比，单层法施工成本更低，操作流程更简单，被广泛应用于许多路面施工中。此外，施工人员还可在碾压路面时添加一些钢纤维材料，以提高整体结构的稳定性。
2)路面修补。当路面局部出现凹陷、裂缝、麻面等质量问题时，施工人员可选用钢纤维细石混凝土作为路面修补材料，将钢纤维的体积率控制在0.9%～1.8%范围内，钢纤维的长径控制在75～95范围内。
3)钢纤维混凝土罩面。其目的是修复已损坏的路面。通常，罩面的形成有三种形式：直接式、分离式和组合式。其中，直接式钢纤维混凝土罩面主要适用于损害程度不严重的混凝土路面，施工人员可直接在已损坏的原混凝土路面上铺设钢纤维混凝土，以完成罩面作业。分离式罩面的形成是在钢纤维混凝土与普通混凝土间铺设一层隔离层，使钢纤维混凝土不与原混凝土路面相接触，使两种混凝土路面发挥各自的作用。而结合式混凝土罩面是指将原混凝土路面与钢纤维混凝土路面组合为一体，从而使两者共同承担外力。
4)路面防冻施工。在道路施工中，使用合适的钢纤维混凝土材料将有效改善及提高路面结构的抗冻性，从而延长道路工程的实际使用寿命。即使道路工程周围的环境温度降低到一定范围内，也不会对路面结构造成明显的损坏。
3、应用注意事项。在道路桥梁施工中，钢纤维混凝土的应用需严格按照不同的施工建设需求，对钢纤维混凝土原料进行配合准备，严格按施工需求预制定量的材料。钢纤维的长度规格也需根据不同施工使用区域的特征来选择。在运输过程中，要确保其平稳性，严格按照原料投放顺序预制搅拌后，根据施工时间将其运送到指定区域，最大限度减少远距离材料运输。由于钢纤维混凝土材料中含有大量的粗骨料和钢纤维，碾压强度需达到标准，并根据材料表面的变化来决定是否重新碾压。在预制搅拌阶段，需观察钢纤维在混凝土中的分布是否均匀，只有达到均匀标准，才能进入下一个施工环节。
七、钢纤维混凝土技术的发展前景
目前，钢纤维混凝土在建筑领域具有重要意义，其研究和应用得到进一步发展，且具有良好的发展前景。此外，近年来，钢纤维生产技术得到了迅速发展，其基础理论建设也得到了不断的完善和发展。在道路桥梁的施工中，采用钢纤维混凝土技术能有效节约生产成本，保证建筑质量。因此，钢纤维混凝土开始越来越受到建筑企业及施工单位的青睐。
然而，目前对钢纤维混凝土耐久性和可降解性的研究仍存在一些不足：①耐用久性研究。在普通混凝土中加入一定量的钢纤维，具有提高混凝土抗冲击、抗疲劳和抗冻融的作用和效果。此外，关于钢纤维如何提高混凝土在特殊情况下的耐久性的研究还较少，相关研究者应对钢纤维混凝土耐用性在不同复杂环境下的具体应用进行深入探究。②可降解性研究。建筑业的蓬勃发展也伴随着建筑垃圾的不断增加，这在一定程度上影响了人们的正常生活。混凝土因其具有不可降解性，对环境造成了很大的破坏。因此，相关研究人员应对钢纤维混凝土可降解性在不同环境下的具体情况进行深入研究。
综上所述，钢纤维混凝土施工技术在道路桥梁中的应用，能从根本上提高施工质量，节约施工成本，缩短施工工期，从而保证建筑的整体性能符合标准规定，以满足当今时代的需求。
参考文献：
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