钢纤维混凝土路桥施工研究

1、摘要：近年来，钢纤维混凝土由于其良好的受力特性和耐久性而被越来越广泛的应用到道路桥梁的建设中去。钢纤维混凝土的各项性能研究也越来越深入，通过分析钢纤维混凝土的结构机理，阐述钢纤维混凝土的优缺点，讲述钢纤维混凝土的施工工艺，并对钢纤维提高再生骨料混凝土的性能做了分析。关键词：钢纤维混凝土 作用机理 引言随着我国经济建设的不断发展，交通运输的发展状况逐渐成为制约经济发展的瓶颈，公路运输作为交通运输中不可或缺的部分，起到的作用也越来越大。公路路面和桥梁作为公路的重要组成部分，发生损坏的现象却越来越严重，这直接制约着公路运输的发展。道路路面和桥梁结构的损坏固然和当前公路运输中“多拉快跑”的超载现象有直

2、接的联系，但也从侧面反映出路面桥梁结构承载力的弱项。钢纤维可以很好的改善混凝土的各项性能，使混凝土的承载力和耐久性都得到了极大的提高，如果在公路建设中使用钢纤维混凝土将很好的提高道路的使用质量和使用年限。1 钢纤维混凝土的性能和不足1.1 钢纤维增强混凝土强度机理钢纤维混凝土材料所起到的主要功能性作用，实际上就是避免结构在外力影响下出现裂缝扩展的现象。混凝土结构在受到应力影响的初期阶段，钢纤维能够有效的分担水泥基料所承受的外力，在发生外力影响的情况下，水泥基料是主要的应力承受部分，而在水泥基料由于应力影响而裂开之后，钢纤维在这一过程中便成为了主要的受力者。只要钢纤维在水泥基料中的掺入量进一步的

3、提高，并且超过一定的临界值，就能够使得复合材料在这一过程中更好的面对较大的荷载影响，并且能够避免变形情况的出现。在受力影响之下，除非钢纤维被应力拉断或者是裂缝过大而被拉出，其钢纤维复合混凝土材料才会在这一期间被破坏。1.2 钢纤维混凝土的基本性能钢纤维混凝土的形成，实际上就是在混凝土中采用科学合理的方式来进行的钢纤维分布，在这样的情况下，复合性的钢纤维混凝土相对于普通类型的混凝土来说，呈现出了良好的物理性能：（1）强度与重量比值增大。（2）较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。在混凝土中掺入适量钢纤维，其极限抗压强度可以提高，单轴抗拉极强度可提高4050%，抗弯极限强度可提高50150%。（3）良

4、好的抗冲击性能钢纤维混凝土在纤维掺量为0.82.0%时其冲击韧性指标可提高50100 倍,甚至更高。（4）变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著，但对抗拉弹性模量提高较多，钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显，钢纤维可使混凝土的收缩率降低1030%。（5）抗裂和抗疲劳性能显著提高。（6）优越的抗剪性能。（7） 良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力。（8）良好的抗冻性与耐磨性能。1.3钢纤维混凝土的不足钢纤维混凝土的不足主要体现在经济方面。钢纤维的制造价格制约着这项技术在实际中的应用。关于钢纤维混凝土的研究，国内已有20多年的历史，然而在实际路桥中应用比较少，最

5、大的原因是因为钢纤维出产价格比较高，一顿至少8000元，添加量按照每立方米50千克计算，成本价在400元到500元之间，再加上其他费用，比普通混凝土高上许多。另外搅拌时选择层步法有利于混凝土的使用率，但对于钢纤维的长度要求比较高，当前制造条件有限，高长度的钢纤维在质量上没有保障。2.路桥施工中钢纤维混凝土施工技术2.1 道路施工中钢纤维混凝土施工技术2.1.1 摊铺、整平钢纤维混凝土摊铺摊铺工序为：（1）将钢纤维连续、均匀在面板中摊铺。（2）通过分散机均匀分散钢纤维后，再加入搅拌机中。（3）严格控制搅拌投料顺序与搅拌时间，投料搅拌时采用先干后湿方式，可有效避免钢纤维结团。（4）摊铺时掺和物塌落

6、度应保持一致。（5）为免钢纤维不均匀，摊铺同一道路作业时，应尽可能持续摊铺与浇筑。摊铺工作完成后，必须进行整平、初步压实工作。为免影响压实度与密实度，应根据路拱和坡度采用整平机持续进行压路工作。2.1.2 振捣纵向条状集束排列钢纤维，可以加强混凝土边缘的密度。采用机械振捣钢纤维混凝土，可以增加其强度与密实度，有效保障钢纤维混凝土路面的强度与抗裂性。在机械振捣过程中，应按照一定顺序和频率进行振捣，不能出现过振、漏振等问题，而且钢纤维严禁出现空洞、沟槽等现象。2.1.3 整形钢纤维混凝土的特点主要有纤维分布不规则、含砂率大、粗骨料稀等，为免钢纤维外露，应采用机械进行抹平整形3。与此同时，采用压纹机

7、压纹技术，可以避免或减少拉毛与拆模后出现的钢纤维外漏、外露现象。2.1.4 施工注意事项钢纤维混凝土施工注意事项主要有：（1）加快施工进度或适当增加水分，可使钢纤维混凝土延迟凝结、硬化。（2）摊铺或浇筑过程中，必须经过科学计算，才能增加掺和物，如水、外加剂等。（3）为免影响钢纤维混凝土强度，运输和摊铺时间必须在规范要求范围内。（4）摊铺过程中，对混凝土温度进行实时监测，若温度过高，应及时采取有效的降温措施。2.2 桥梁施工中钢纤维混凝土施工技术2.2.1 桥面铺装在桥面铺装钢纤维混凝土，可提高桥面耐久性、抗裂性与舒适性，增强桥梁刚度与抗折强度，并减少铺装厚度，使结构自重降低，很好的改善桥梁受力

8、状况。此外，还能有效提高桥面抗冲击力，加强混凝土结构和伸缩缝间的连接强度，减少桥面出现坑槽、剥落、裂缝等情况，有效延迟桥梁损坏速度。2.2.2 桥墩结构局部加固在长期动载作用下，若桥墩、桥面板出现裂缝、表层剥落等问题，为满足桥梁结构抗震性与整体性要求，可采用转子型喷射机向出现问题的部位喷射5cm20cm 钢纤维混凝土。桥墩结构局部加固方式为：（1）采用10%掺量的剪切钢纤维；（2）喷砂或凿毛旧混凝土表面，加强新旧混凝土整体密实性、牢固性；（3）为提高早期抗裂性能，适当采用硫铝酸盐快硬水泥、TS 型速凝剂。2.2.3 桥梁上部承载部位采用钢纤维混凝土加强桥梁上部应力集中的部位，可有效改善桥梁结构

9、受力性能，控制结构变形的同时降低结构自重，使桥梁结构逐渐呈现轻型化、大跨度发展趋势4。在桥梁上部结构采用钢纤维混凝土，可以提高结构承载力与抗变形性能，而且能减少上部结构材料用量与下部墩台数量，进而有效降低施工造价，提高经济效益。3. 钢纤维再生混凝土的研究 近年了，随着建筑的大量拆除，建筑垃圾已经严重破坏当前环境，建筑垃圾制备再生混凝土虽然早已开始研究，但是应用还比较稀少，究其原因，很大程度上，建筑垃圾制作的骨料与天然骨料在性能上还有较大的差距，钢纤维可以作为一种改善性能的材料加人，有利于再生混凝土的研究。再生混凝土本身单纯作为混凝土骨料，无论是从骨料的纯度以及骨料强度的稳定性来看，其应用前景

10、并不是很大。现在应用前景较为广阔的是，将钢纤维加入再生混凝土中形成钢纤维再生混凝土。其抗拉、抗裂性能都比单纯的再生混凝土有较大提高。由于钢纤维具有锁住再生混凝土粗骨料，防止再生混凝土过早开裂的作用。在再生混凝土拌合时，钢纤维可以使再生混凝土的流动性降低，可以用于混凝土早期流动性比较低，需要短时间能定性的工程环境。比如，在隧道开挖时需要使用喷射混凝土进行临时支护，以及在一些边坡治理与加固的工程环境中，利用钢纤维再生混凝土流动性低，内部含有钢纤维进行拉结的特点，配合锚杆的使用可以使边坡的加固效果更好。另外，由于再生混凝土中含有大量的钢纤维，再生混凝土的抗偶然荷载的能力也有所提高，在军事建筑工程领域也可以列于抗爆工程的范围。此外，在建筑物的某些次要部位使用钢纤维再生混凝土，可以使建筑物在遭受地震作用的时候，钢纤维再生建筑构件在破坏之前可以吸收较多的能量，从而减缓地震能量对建筑本身的破坏，起到一定的抗震作用。结语：钢纤维混凝土作为一种新型的复合建筑材料，近年来在国内外得到了迅速的发展，与一般的混凝土相比，其具有抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗疲劳、抗冲击、高强度等诸多优势，对于提高路桥工程质量有着重要的作用。钢纤维再生混凝土与普通原生混凝土相比，虽然在力学性能上有一定的不足，但是其对于环境保护、资源的可持续利用方面具有重大的意义。其具有的独特的