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水闸施工中钢纤维混凝土施工技术

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：刘磊

[导读] 近年来，随着我国国民经济的不断兴旺和崛起，我国水闸工程项目的投资和建设规模正在逐步扩大，人们对其施工质量也提出更高地要求。

浙江省第一水电建设集团股份有限公司刘磊

摘要：近年来，随着我国国民经济的不断兴旺和崛起，我国水闸工程项目的投资和建设规模正在逐步扩大，人们对其施工质量也提出更高地要求。钢筋纤维混凝土技术作为是一种新型的水利施工技术，所需的原材料一般是水泥混凝土复合材料，具有性能高、能源丰富、施工方便等优点；同时，能很好地保证施工质量，符合施工的要求因此，该技术已经在水闸工程中被广泛应用。本文论述了钢纤维混凝土的特性和加固机理，分析了钢纤维混凝土在水闸工程中的应用及施工工艺，从而提高水闸工程的施工技术水平，促进我国水闸工程和水利技术的发展。
关键词：水闸；钢纤维混凝土；施工
        一、钢纤维混凝土的特性
        钢纤维混凝土是一种良好的复合材料，它适用于纤维间距理论、微破坏理论以及各种复合材料的理论。与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有以下特点:(1)有良好的耐抗压、密封性能。在传统的混凝土中添加了钢纤维制成的混凝土复合材料，是为了改善了混凝土压缩密封系统的能力。由于纤维粘结长度和纤维形状分布不均，钢纤维能有效防止混凝土斑点，提高混凝土的抗压和密封能力。纤维结合长度和纤维形态的增加可以有效地提高混凝土材料的整体拉伸性能。（2）高抗裂强度和抗剪强度。由于钢筋纤维混凝土的抗裂强度和抗剪强度较高，所以在施工过程中，其工程的铺设厚度仅仅是普通材料铺设的一半，并且可以保证工程的平整性。运用钢筋纤维混凝土可以解决构件裂缝问题，保证施工质量安全。（3）高抗凝胶性和耐磨性。钢筋纤维混凝土在伸缩性和弹性方面比混凝土好，这意味着钢纤维混凝土的抗胶凝性能和耐磨性均高于单体混凝土结构。
        二、钢纤维混凝土的加固机理
        钢纤维混凝土的力学理论主要有复合材料力学和钢纤维间距理论。从不同的技术角度应用这两种基本理论对钢纤维混凝土在水闸工程中的加固效果进行了较为准确的解释，结果基本一致。
        1复合材料力学
        复合材料力学理论认为钢纤维是强化混凝土的添加剂，同时也提出了钢纤维掺量等因素影响钢纤维混凝土力学性能的关系。? 在复合力学理论中，钢纤维混凝土被看成是一种纤维强化作用体系，其过程是利用钢筋搅拌机的运动工作力学原理,推导了测量钢筋基体纤维层在混凝土结构中的运动应力、弹性模量及其运动强度,并且其中引入了测量钢筋基体纤维的各个方向运动系数。考虑到有效长短纤维的相对体积重量比与在连续拉伸时的应力运动方向上的相对应力比例值及其拉伸长度与对于短纤维的不连续拉伸应力对长短纤维间的总体拉伸长度的相互影响。
        2钢纤维间距理论
       钢纤维间距理论主要内容为：理论依据为线弹性断裂力学，解释了钢纤维抑制混凝土裂缝发展的过程；以减少混凝土内部缺陷尺寸，降低混凝土裂缝尖端应力强度，提高混凝土韧性为理论基础。在钢纤维间距理论中，是根据线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对混凝土裂缝的产生或抑制的作用。混凝土是一种脆性材料，要想增强其抗拉强度，而多方向加入钢纤维后，使钢纤维与混凝土裂缝两边之间的粘应力对裂缝混凝土的扩展有抑制作用。钢纤维的裂缝添加剂主要可以用于横跨护筋裂缝两侧，使得横跨裂缝两侧的护筋钢纤维和钢筋混凝土间的裂缝粘结力和应力发生能够同时起到有效抑制防止裂缝应力发生的重要作用。
        三、水闸钢纤维混凝土施工技术
        以某工程底板及闸墩维修改造为例，由于闸门已建成运行多年，闸门下部侵蚀磨损严重。针对钢纤维混凝土具有强韧化效果好、施工工艺简单、施工速度快、综合投资少等优点，建议采用钢纤维混凝土对受损楼板、桥墩进行加固修复，并对其1.50M以上采用水泥砂浆抹面，进行加固处理。
        1闸墩表面清理
        在本工程浇筑钢纤维混凝土前，应检查并清除墩身表面的污垢和松散混凝土。其次，清理基层表层，加强新旧混凝土的粘结。
        2基板表面清洁
        本工程采取高压风吹法和高压水冲洗法相结合的方式去除已经破碎的基板表面。同时还要注意，在浇筑钢纤维混凝土的过程中,基层的表面应该保持一定湿度，以增强新旧钢纤维混凝土之间的粘结力。

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        3埋设标识
        在浇筑钢纤维混凝土施工前，在桥墩的表面预埋短钢筋，并与钢筋网进行焊接，以控制钢纤维混凝土的厚度。短钢筋可以间距50cm 布置,露墩的长度比设计中混凝土层的厚度略大。
        4钢纤维混凝土配合比设计
        钢纤维混凝土主要由水泥、颗粒钢和改性剂组成。基体材料和钢纤维相互之间的黏合力和粘结特性直接决定了钢纤维混凝土。所以，在进行混凝土配合比设计时，要切实做好对选材和质量管理。首先，为了避免出现水泥质量统计缺陷，应尽量选用稳定质量良好的优质水泥。第二，钢纤维混凝土的入口处应尽量细，粒径不能大于超过250mm 。第三，控制钢纤维的长度和直径。在纤维结构形状不规则的条件下，钢纤维混凝土结构越稳定，性能也就越好，但是造价就会随之增加。在进行配合比的设计中，要认真确认配合比是否能够满足工程的性能要求，在具有经济可靠性保证的基础上，为了提高强纤维增强体的性能，要科学地进行室内和现场的试验。
        5 混凝土搅拌
        为了使钢纤维在混凝土中均匀分散，应严格按照下料的顺序进行。先将钢纤维和粗骨料一起放入搅拌器中进行混合,搅拌30s ，使得钢纤维充分分散到石料中;然后把砂、水泥等细骨料放入旋转搅拌器中搅拌30s ，再向旋转式搅拌器中加水约2.50min 。
        6钢纤维混凝土浇筑工艺
        钢纤维混凝土的浇筑施工与普通混凝土基本相同。在钢纤维混凝土浇筑工艺过程中，由于钢纤维混凝土的存在，容易造成浇筑设备的堵塞。如果不能保证连续灌注，则混凝土的整体强度不符合要求。因此，在浇筑工程中，为了保证混凝土构件的连续性，必须合理选择浇筑设备的功率和铸管的直径，控制浇筑速度。在对闸墩表面进行凿除，超欠挖是不可避免的，所以在浇筑钢纤维混凝土前，先浇素混凝土找平，再浇筑钢纤维混凝土，降低回弹率。
        7钢纤维混凝土的振动控制
        在钢纤维混凝土中，纤维的分布是不规则的。使用插件启动器时，由于组合效应，纤维会被收集。纤维一旦组装起来，就不能起到改变结构的作用，钢纤维构件的性能也不能满足要求。因此，在配置中不允许选择插入式振荡器，并且需要选择平面振荡器。对于边缘不能使用插入式振荡器，可同时使用复合振捣器，避免组合，保证振动均匀。
        8强纤维混凝土成型技术
        在振捣完成后，会出现钢筋外露。问题对于这部分钢筋，可以将钢筋磨平并压缩成混凝土框架；另外，机械平衡可以用冲头来平衡。
        9养护
        钢纤维混凝土的表面可以采用涂料或者喷射水泥浆等方式，并且要保持一定湿度，养护期间宜为大于15天。
        10工程效果
        近三年以来,本工程水闸桥墩表面光滑，无任何变形或裂缝。闸门改造项目施工完成后,断水和检修时闸门出现的问题已得到了彻底化解，灌区内的供水也恢复正常，社会和经济效益明显。
        6结论
        由于钢纤维混凝土具有很强的抗压性、胶凝性和耐久性，可以减少混凝土结构中的裂缝，在水利施工中得到广泛应用。但在水闸施工过程中，必须根据实际情况区别对待和分析，特别是钢纤维混凝土配合比的控制。同时，施工人员必须不断吸收和更新的施工技术，以促进水闸施工技术的不断提高，实现水利工程建设的不断发展。
参考文献
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