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钢纤维混凝土施工技术在市政路桥建设中的实践应用

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：古发祥

[导读] 摘要：现阶段我国市政道路桥梁施工当中,对各种施工技术的应用越来越广泛,其中路桥施工钢纤维混凝土施工技术受到了工程施工单位的广泛应用,并且取得了良好的使用效果。

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        摘要：现阶段我国市政道路桥梁施工当中,对各种施工技术的应用越来越广泛,其中路桥施工钢纤维混凝土施工技术受到了工程施工单位的广泛应用,并且取得了良好的使用效果。基于此,本文重点针对我国市政路桥施工当中钢纤维混凝土施工技术的具体应用展开了分析和研究。
        关键词：市政路桥；钢纤维混凝土；施工技术
        前言
        钢纤维混凝土本身具有的性质可有效地加强路桥工程的的刚度、抗压、抗震等机械、力学、热学、腐蚀学等在内的各个方面的性能。而现阶段也是我国路桥施工乃至其他建筑领域施工中不可缺少的技术，该技术也在我国的实际操作中越发成熟，无论是现阶段的应用范围和施工技术，都被越发地肯定。科学精确的施工技术是保证工程质量的前提，做好最基本的配比和搅拌，并严格地施行浇筑等技术，才能为工程的可靠性和安全性提供保障。随着未来工程的高复杂和高标准性的变化趋势，我们还需要继续学习，研发更优质的工艺技术，相关单位也应从变化中不断学习并结合市场需求加大对路桥施工技术的研究和开发力度，并确保这些技术都能有效地应用到实际施工过程中去，最终提升道路桥梁建设的施工质量。
        1钢纤维混凝土简介
        钢纤维混凝土是将细小的钢丝加入到混凝土中拌合而成的一种材料，其中的钢丝是被切割成为了长径比在40~80之间的细小钢丝，并且在混凝土中是乱向分布的。钢纤维混凝土有效弥补了普通混凝土中存在的一些缺陷，大大改善了普通混凝土的性能。总结钢纤维混凝土的优点来看，其主要表现在以下几点：
        （1）抗压性。强钢纤维混凝土具有着较强的抗压性，这是油气自身的力学强度所决定的。研究发现，虽然从表面上看来，钢纤维混凝土与普通混凝土在抗压性方面的差别并不大，然而，钢纤维混凝土却拥有更强的受压韧性，这点要远超过普通混凝土。因此，若市政路桥施工运用钢纤维混凝土的话，往往工程的抗弯强度与压缩强度会更高，相应的工程质量与使用安全均会得到更好的保障。
        （2）抗裂性。强钢纤维混凝土有着良好的抗裂性，这使得由其而铸成的工程不容易形成裂缝。前文说过，钢纤维混凝土是由钢丝与混凝土拌合而成的一种材料，所以与普通混凝土的承压能力相比，钢纤维混凝土要远胜一筹。也就是说，一旦当材料发生变形时，钢纤维混凝土的压缩程度会很低。因此，在市政路桥施工运用钢纤维混凝土，可以使工程承受更大的压力，而不容易因变形而发生损坏。
        （3）抗冲击。性强钢纤维混凝土在抗冲击性方面也非常优越，因为钢纤维混凝土中所应用的钢纤维具有良好的粘性，当受打外力冲击时，可以发挥出比普通混凝土更好的减震作用。所以，运用钢纤维混凝土所建设而成的市政路桥工程通常受地震等灾害的影响更小、安全性更高。
        2钢纤维混凝土技术在路桥施工中的应用范围
        由于钢纤维混凝土自身的一系列抗压、抗裂、耐磨性和抗剪应力等优势，使得其在筑桥的应用十分丰富，除了一般的桥面铺设，还在路桥结构加固，桩基础加强，边坡加固和衬砌隧道防护中得到广泛的应用。在一般的路面施工也多使用钢纤维混凝土材料，用钢纤维混凝土铺设路面不仅节省材料，施工过程也相对简单，加之材料所具备的低温、耐磨特性性，使得路面寿命能延长到普通路面的1.5倍左右。当然，不同的施工项目需要不同的施工方式和工艺，只有根据施工的具体需求，制定科学、适宜的施工方案，才能让钢钎混凝土施工技术在各个应用领域得到最大的应用价值，才能够保障各项施工的质量，提升工程的安全性与使用寿命。
        3钢纤维混凝土技术在路桥施工中的应用实操
        3.1钢纤维与混凝土的配比设计
        钢纤维混凝土的配比设计工艺与普通水泥的配比设计并无明显差异，最大的差异在于在配比设计中需对钢纤维体积率进行科学准确的计算和测量，除此之外，钢纤维的韧性强度以及体积率同样也需要精确地进行计算。在具体的施工过程中，路桥抗弯强度、路面厚度及钢纤维混凝土材料抗折强度都需要达到符合工程的要求，这就需要施工人员能够对钢纤维和混凝土材料配比进行科学的设置，也就成了保障项目工程的质量的基础。例如，当钢纤维掺入量介于0.6%～1.2% 时，材质的抗拉力强度会随着掺入量的不同呈现出类正太分布的规律性变化，随着掺入量由0.6%逐步增加至0.8%，钢纤维混凝土的抗拉力强度会逐渐提升，并且在达到0.8%时出现最大抗拉力强度，待掺入量进一步增加，这种变化则开始呈现负相关的趋势，所表现的抗拉力强度也就开始下降。根据过去的实操数据也发现，0.8%的配比相对来说最为合理，由此仅针对抗拉力的表现来看，也建议将钢纤维与混凝土材料的配合比设计为0.8%。

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除了钢纤维这一重要原料的比例需求之外，为了能达到最好的效果，在水泥的应用过程中，建议优先使用32.5级的普通硅酸盐水泥，42.5级亦可采用；为了能使材料中的各原料分布均匀,在使用石头的时候，最好使用立方颗粒的碎石，并且具有一定的强度和硬度，如果碎石内部带有风化颗粒，钢纤维混凝土的最终成品质量会大打折扣；由于钢纤维混凝土材料需要有较高的抗冻性，因此，在使用外加剂时应使用优质化减水，如果是路桥施工建议使用引气型减水剂，这样能最大地提升材料抗冻性；在细集料在选择时，优先选择天然中粗砂，天然砂含量百分比不能超过0.075mm；由于用水量和含沙量对于钢纤维混凝土的体积率以及韧性强度也有着不小的影响，所以，在用水上需要采用纯净的自来水，不应为了节约成本或是方便行事而用带有泥沙之类的河水。只有根据准确科学规范的操作，将各原料进行精准的计量，才能达到科学规范的钢纤维混凝土配比，提升钢纤维混凝土的质量，为后续的工程质量奠定基础。
        3.2搅拌工艺
        钢纤维混凝土的搅拌工艺与普通水泥的搅拌也并无明显差异，不过，为了能使钢纤维能均匀地分布在混凝土中，建议采用先干后湿的钢纤维投放方式，根据预先设定好的配置比例，首先，投入基质材料，保证材料搅拌均匀；随后，用震动筛的筛分作用将钢纤维投入搅拌机中，并且投入材料时要分层投入，按照流程进行材料的添加，确保上一材料搅拌均匀后再投入后续材料，这样能就够有效保证各级材料均分布，从而可以避免混凝土搅拌时钢纤维结团，并且搅拌时间也需要严格把控。一般的操作案例是先将粗细骨料、钢纤维、水泥分层混合，并干拌1.5分钟，添加清水后继续搅拌3分钟，才能达到良好的质量。针对不同的施工工程，需要对搅拌时间和钢纤维的投入量进行不同的调整，如果是路面建设，钢纤维掺入量至少需要达到 30kg每立方米，最多不能超过80kg，否则，会造成搅拌结块；针对桥梁建设，钢纤维的投放应当介于50～100kg，过多或者过少，桥路的性能都不能得到最优。由过往的数据显示，在钢纤维混凝土搅拌试验中，最好延长20s左右搅拌时间，先干拌，再加水，干拌时间不能低于1min。如果体积率较高且拌合物较干，建议拌和量不超过额定搅拌量的80%，当搅拌机容量相对较小时，需要将拌和时间应适当延长1min左右。除了现场搅拌之外，在钢纤维混凝土运到施工现场的途中，为了减少材料结块，需要选择最佳的运输路线，以节约运输时间，运输车也需要特别注意，需选择卸料方便的运输车，特别是针对长时间的运输。如果一旦出现了离析现象，就需要及时进行二次搅拌，避免材料结块和浪费。
        3.3钢绞线安装和混凝土浇筑
        在具体的路桥结构施工中，首先，要做好钢绞线安装，因为安装的良好与否直接决定了路桥结构的牢固性和承重能力，由于预应力钢绞线自身带有特殊性，在使用时需要分段使用。为了防止预应力钢筋表面出现破损和不牢固，首先，应该确认预应力钢筋材料的长度，然后，使用钢绞线两端作为路桥受力支点，待支点确定之后，顺势将不同的预应力锚点相连接，在切口两端用钢线绑扎，这样就形成了路桥基本框架。在框架成型后，还需做好钢绞线的梳理工作，避免钢绞线交叉。后续实行钢纤维混凝土浇筑中，施工人员需对混凝土的浇筑进行分层施工，在每层施工的时候，当混凝土表面的泥浆不再下沉时，就需停止浇筑，只有这样，才能得到均匀的混凝土结构层。在高温天气下进行浇筑的时候，还需特别注意控操作速度，理论上建议，混凝土拌合料从搅拌机卸出，到混凝浇筑完成，所需时间应控制在半小时内，也不能由于时间控制不好就盲目加水。另外，温度较高也会引起温差变高，所以为了避免钢纤维混凝土出现裂缝和大面积结块，在施工的时候，通过常用手段来控制温度也是必不可少的，关注混凝土温度的变化规律，以此避免外部温度对钢纤维混凝土浇筑的不良影响。
        3.4喷射钢纤维混凝土施工
        在隧道的砌衬施工中，往往需要用到喷射钢纤维混凝土工艺，喷射不仅能很好地保证砌衬的完整性和强度，还能起到简化隧道的防水防渗的作用，是一个一举两得的有效方法。它与素喷混凝土（不加钢纤维的简称“素喷”）相比，具有的特点是：强度高（抗拉、抗弯、抗剪）；抵抗冲击、爆炸和震动的性能高；韧性（变形性能）好；抗冻、耐热与耐应劳性能好。钢喷集料回弹率也比素喷低。抗裂性能强，在钢喷的工艺下，即使构件已产生微小裂缝，也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大大提高。由于是喷射施工，施工速度相较普通的浇筑会更快更方便，使用范围也特别广，特别是在小面积施工中应用广泛；喷射后的钢纤维方向接近二维分布，材料性能能得到明显的保证。
        结语：
        综上所述，钢纤维混凝土的抗压性、抗裂性及抗冲击性都非常强，所以运用它来进行市政路桥施工，可以增强工程的整体质量和性能。但是，在运用钢纤维混凝土技术进行市政路桥施工时，必须要严格遵循施工规范，把握好相关施工要点，这样才能够保证施工质量。
        参考文献：
        [1]李进斌.现代钢纤维混凝土技术在路桥施工中的应用[J].山西建筑，2019.
        [2]朱士林.现代路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析[J].建筑与预算，2020.