道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

燕翔 济南城投建设发展有限公司

1 钢纤维混凝土概念

钢纤维混凝土作为一种新的土木工程施工材料，传统混凝土的基本性能以及较好的抗折性能、抗冲击性能、抗压性能它都同时具备，这些性能使其在道路桥梁施工中发挥很大作用。而在道路路面、桥梁路面以及道桥局部加固等几个环节中都应用了钢纤维混凝土技术，对提高道路桥梁工程质量有明显效果。

钢纤维混凝土是一种新型的混凝土结构，它是由钢纤维混凝土与钢筋混合而成。由于外部载荷的作用，使得混凝土构件在承受外部载荷的作用下发生了较大的变形，从而给以后的公路桥梁的正常运行和维修带来不利的后果。混凝土中加入钢质纤维能明显提高混凝土的强度和延展性，从而提高混凝土的总体性能。加入不同的钢种可以使混凝土的强度和硬度有很大的差别。一般情况下，切割型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽钢纤维等都可以添加到混凝土中，由于钢纤维的特性有差异，例如，切割型钢纤维的原材料是一种较细的冷拔钢，切割后将其与水泥结合，大大提高了混凝土的拉伸性能。

2 钢纤维混凝土技术的含义及重要性

概括来说，钢纤维混凝土技术指的就是在结合混凝土和钢纤维的基础上所形成的抗拉能力极强的混凝土技术。通过对钢纤维的使用能较大程度的提升混凝土的强度，相当于普通混凝土技术的好几倍，还能提高抗拉能力。与普通的混凝土技术比较来看，钢纤维混凝土技术的强度更高一些，所以才有更佳的冲击性能。总之，普通混凝土的施工效果比钢纤维混凝土要差很多，所以建造工程才对钢纤维混凝土更加青睐。

3 钢纤维混凝土要求及配比

3.1 钢纤维混凝土路面施工的要求

在公路桥隧工程中，此类材料的凝结速度很高，所以在浇筑和铺装时必须加强质量管理和质量控制。一般情况下，可以使用喷淋方法进行润湿，使路面质量得到较好的提高。在铺装施工中，要选择合适的防滑形式，才能最大限度地利用它，而不能直接利用风力或直接进行治理。此外，钢筋混凝土的尺寸必须严格控制在6m~10m，并且对于最大的钢板的最大直径也有一定的限定，通常为8m×12m，在使用的过程中要根据钢的尺寸来进行计算，如果用的钢铁数量过多，就要注意选择最大的，数量越小越好。

3.2 原料钢纤维混凝土的比例

3.2.1 关于选用混凝土的规定

普通硅酸盐混凝土作为建筑工程常用的建材，在过去的公路、桥梁工程中广泛采用。近几年，钢纤维板在公路、桥梁等工程中逐步推广，从而大大改善了结构的整体强度。在国内公路桥梁建设中，采用FRC可以显著降低路面的铺层厚度，而且其强度比一般的混凝土要好很多，尤其是在抗压强度、抗冻性和抗磨能力等指标上都表现出了优异的效果，这对于提高公路桥梁的使用年限和行车的要求都是十分必要的。

3.2.2 对外加剂和水用量的选用

在生产钢纤维混凝土时，必须严格控制水的用量，通常按照130kg/m³~180kg/m³的范围控制水量，按照0.4~0.55的范围控制水灰比。在此基础上，在钢纤维混凝土结构中添加一定数量的掺合物，以改善其力学特性。

3.2.3 钢纤维混凝土的施工工艺要求

与其他一般的混凝土材料相同，在制造钢纤维混凝土时，必须先确定配合比例的掺量。首先，根据设计参数、强度、施工质量等多方面的要求，最终得出抗拆强度、试配抗压强度等参数；在计算混凝土的强度时，要考虑材料的弯曲强度，通常在1%~1.5%之间，然后通过对混凝土强度、水灰比的综合分析，最后得出结论。

4 钢纤维混凝土的特性

与常规的混凝土结构不同，钢纤维板作为一种新的复合材料，它具有较好的抗冲击能力和抗裂能力，可以降低传统公路桥梁的混凝土结构开裂概率。因此，钢纤维混凝土技术在公路、桥梁工程中，具有较好的性能和使用前景。特别是其强度高，抗裂性好，抗冲击能力好。

4.1 良好的抗拉强度

许多公路桥梁的开裂问题主要是因为强度不够，延展性还需要提高。随着公路桥梁施工的日益频繁，其结构的功能日益丰富，常规的混凝土材料已很难适应这种需要。与普通的钢筋混凝土相比，其强度要高得多。钢纤维混凝土是将水泥和短钢筋结合起来的一种新型复合材料，与常规混凝土比较，在相同质量的情况下，钢纤维混凝土具有更好的抗拉强度。根据现场使用的结果，发现采用钢纤维混凝土作为建筑材料，可以极大地减少结构开裂的发生。因此，这种技术在大幅提高公路桥梁承载力的同时，也大大提高了桥本身的承载能力。

4.2 良好的抗裂缝性能

将少量的短钢纤维板掺入到普通混凝土中制成的钢纤维混凝土，其重量较轻，但对解决公路桥梁裂缝问题和变形问题具有重要意义。目前，公路桥梁承载的载物越来越多，承载能力也越来越强。同时，由于汽车的不断增长，使得公路桥梁的畸变问题日益严重。钢纤维混凝土具有较好的抗裂能力，对改善路面结构的变形、裂缝等问题具有较好的效果，对改善公路桥梁的总体稳定、延长公路大桥的使用年限、提高工程的整体质量和安全性具有重要意义。

4.3 良好的外部冲击性

与常规的水泥基相比，钢纤维混凝土具有更好的抗冲击性和抗压性。根据有关研究结果表明，采用2%的比例对短钢丝网进行调控，可以使钢丝网的抗撞性提高50%，极大地提高了公路桥梁的抗震性能。在发生诸如地震和其他自然条件下，公路大桥具有较好的抗震性能，若无钢索支撑，很容易出现裂缝、破损甚至坍塌。因此，在提高公路桥梁的总体抗冲击性和抗压性上，对提高公路桥梁的综合力学性能具有重要意义。

5 钢纤维混凝土技术在道路桥梁建设中的运用

5.1 在公路铺装工程中的运用

目前，FRC技术在公路工程中得到广泛的运用，通过特殊的施工技术，加速复合钢纤维混凝土路面的成型。复合钢纤维混凝土可分为两层和三层，即在基层的基础结构上增加一层钢纤维混凝土，然后在原来的混凝土中添加一层钢筋混凝土，然后在原来的混凝土中添加混凝土，第三层则要在基层和基层之间铺设钢纤维混凝土，这样才能达到“钢纤维混凝土”的效果。

5.2 用于局部加固

钢纤维混凝土技术也在局部加固中得到了广泛的运用，但在公路、桥梁等领域，经常会发生一些破坏，所以，如果要及时修复，必须要保证工程的质量，采用钢纤维混凝土技术进行填充，然后利用钢纤维混凝土的高韧性，保证断裂部位的强度与其他部位保持一致，从而改善工程建设的质量。

另外，还可以阻止内部的衬里。在完成预制的预制薄墙水泥箱梁后，有关单位应对其进行加固，防止出现多种事故，减少工程的危险性。

5.3 在桥盖上的运用

在桥体覆盖工程中，还可以采用钢纤维混凝土技术，由于钢纤维混凝土中含有少量的钢纤维混凝土，其整体力学特性会大幅度提高，可以有效地降低温度应力，防止桥面板开裂。因此，对于如何充分利用钢纤维混凝土，可以更好地维护桥体的罩面，应按具体的条件选择：分离式、结合式和直接式的处理方式。覆盖面层与桥面的水泥结合，最终再构成一种新的水泥层，既可以改善桥面的服务功能，又可以在一定程度上延长道路的寿命。

5.4 增强构件承载能力

在公路、桥梁等工程中，为了增强结构的承载能力，某些构件对结构的强度有很大的影响。因此，在加强过程中，既可以充分地利用钢纤维混凝土，又可以在构件上填充钢纤维混凝土，增强构件的强度，增强构件的承载能力，提高公路桥梁的使用年限，节省建设费用。

5.5 在工程预埋件中的运用

在大部分情况下，为了提高桩头和桩尖的局部刚度，采用了钢纤维混凝土，大大提高了桩的渗透能力，同时也提高了敲击的频率，降低了敲击次数，节约了人力和资源，还可以节省资金。采用钢纤维混凝土的优点，是能够大幅度改善桩的抗击性和韧度，从而防止桩顶板断裂，还大大增加了桩的入土性能，以及冲击的质量和速度。

5.6 架设

将FRC技术用于桥面铺装层，不仅可以确保整体结构性能，降低裂缝发生的概率，而且可以充分提高桥面的使用年限和作用。目前已有不少建筑公司将此项技术用于公路桥梁的桥面铺设，根据现场的需要，做好有关工程项目的分析，强化对原料的检验和分析，杜绝不合格的产品。为确保路面桥面铺设的质量，工人应严格遵守有关规定，以防止在使用过程中出现钢纤维板裸露，从而提高桥面平整性。

5.7 号桩基和桩基的加固

利用FRC技术在桥墩、桩基等结构的补强中，能够得到最大程度的利用，既可降低墩身的自重，又改善了整个结构的力学特性，防止结构的脱落。施工技术人员应按实际状况进行合理的分类，并对其适当的选型，一般采用剪裁或切割的方法进行桥墩的强化。

这两种结构在提高桥梁加固性能和优化抗震效果等方面均显示出其优越性。对桩体中钢纤维暴露问题，应引起有关部门的高度关注，一旦出现问题应及时进行锤击，以最大限度地改善桩身和桩基的平整和稳定，达到加固桩身的目的。

5.8 条围岩与斜坡的保护

由于长期处于天然状态，公路、桥梁工程的结构稳定性往往会受周边环境的影响，若周边环境较差，则应在施工过程中对建筑物及周边环境进行有效的保护，以提高路基施工的品质，提高路基和护坡的防御力，防止山体崩塌等问题。采用钢纤维混凝土技术在隧洞围岩中，能较好地解决内外应力的作用，从而提高隧洞的整体施工水平。在实际工程中，必须引起注意隧道内、外部的应力的改变，精确地确定混凝土的浇注厚度，以及根据规范合理的采用钢纤维混凝土，增强桥梁的稳定性。

5.9 路面施工

单层施工、两层施工是路面施工常用的两种施工方式。两层施工方式主要是在铺装道路桥梁路面过程中，中间层采用传统混凝土材料，在道路顶层和底层铺装钢纤维混凝土，在保证工程建设质量的同时，将施工成本最大限度地降低，稳步提升路面稳定性，将路面开裂发生的概率大大降低。可见，两层法比单层法需要投入更多的资金和钢纤维材料，这两种方法都已经广泛应用于很多道路桥梁工程当中。有的工程项目为了提升道路桥梁主体结构稳定性，还会在路面碾压施工中增加一些钢纤维。

5.10 防冻和路面修复

很多道路桥梁经过长期使用，会出现开裂、凹陷等不同类型的病害，在路面修复中应用钢纤维混凝土材料，可以快速修复凹陷、开裂等问题，有助于路面稳定性的提升。施工人员在实际修复路面过程中，要以病害实际情况做好材料的确定，然后开展修复作业。通过使用钢纤维混凝土，还可以很大程度上提升路面抗冻性能和热传导率，达到一定的防冻效果。

6 钢纤维混凝土技术应用注意事项

6.1 遵循连贯性原则

为了保证钢纤维混凝土浇筑效果要尽量连续施工，预防出现钢纤维和混凝土分裂的情况。为此，工作人员要坚持连续施工原则，保证钢纤维和混凝土材料的充分结合。在振捣中，还要增加钢纤维混凝土密实度，通常可以使用平板振捣器振捣。在完成铺装后，为了保证主体结构美观性还可以覆盖膜。

6.2 原材料控制

6.2.1 合理选择水泥材料

普通硅酸盐水泥是道路桥梁建设中最为常用的水泥材料。当前公路桥梁中已经广泛应用钢纤维混凝土材料，因其有着更好的性能，可以实现主体结构抗压强度和耐磨性提升的效果。在选择水泥时，要注意控制水泥水化热，尽量选择低水化热水泥。同时，要尽量选用同一生产厂家的水泥材料，尽量避免更换，影响材料性能。

6.2.2 合理选择水和外掺剂

技术人员在制作钢纤维混凝土过程中要严格控制水量。此外，在其他施工环节中，工作人员还可以适当使用早强剂、减水剂等外加剂，确保钢纤维混凝土材料质量能够满足标准要求，提升钢纤维材料的综合性能。

6.2.3 合理配置钢纤维混凝土材料

在制作钢纤维混凝土材料过程中，技术人员要以实际情况为基础，做好各项配比参数的确定，可以通过试验确定最佳配比。通常需要计算适配抗压强度数据，按照0.4~0.55的范围控制水灰比。在计算实际钢纤维体积率时，要按照规定执行材料抗折强度等数据参数，通常按照1.0%~1.5%的范围控制抗折强度。在经过验证试验达标后，可以正式投入生产。

7 结束语

综上所述，当前很多道路桥梁施工中，都开始采用钢纤维混凝土施工技术，该技术的应用有助于道路桥梁工程整体质量水平的提升，保证道路桥梁建设水平，这对于我国交通事业的进一步发展有积极意义。

在具体施工中需要深入研究分析钢纤维混凝土结构的性能，分析施工技术要点，明确钢纤维混凝土的特点和优势，在具体实践中合理应用。为了进一步优化钢纤维混凝土施工技术，提高该技术应用价值，本文论述了钢纤维混凝土的概念和特点，并分析了其应用注意事项。