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浅谈道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用分析
摘要：城市的快速发展结合科技的进步，使得我国基础建设的步伐不断加快。尤其是在一些大型的工程项目当中，使用了更多更加安全高效的施工工艺。本文以道路桥梁施工为例，详细的介绍了在该项目施工中使用的新型钢纤维混凝土材料，不仅改善了以往相关材料强度不足的弊端之外，还能在操作上简化起到节省造价的作用。并且在文中就钢纤维混凝土在道路桥梁施工中的应用进行详述，突出了这类新型材料的优势所在。
关键词：钢纤维混凝土;路面稳定;边坡处理;道路桥梁施工
引言
随着国家基础建设进程的不断进行，土木工程建设的施工方式和工艺也得到了很大程度的更新，与此同时，在施工过程中对于建筑材料的使用也发生了很大的革新。在道路桥梁施工中，以往的钢筋混凝土结构在满足设计承载要求的同时花费的施工成本较大，而且钢筋混凝土材料对于环境也造成了很大的破坏。在这个基础之上，在混凝土中添加一定的钢纤维可以降低对水泥的使用量，还能大大提高结构物的承载能力，并且在造价方面也有了很大程度的降低，故在现有的道路桥梁甚至一些大型的市政基础建设中都广泛的使用钢纤维混凝土材料，下面我们就对钢纤维混凝土使用的优势和使用方式进行详细的说明。
1、钢纤维混凝土使用特点
根据不同的制造方法，钢纤维材料包括抗剪纤维、抗压纤维和环切纤维。这三种钢纤维不同之处在于材料的抗外力能力不同，但是达到的承载效果相似。在实验对比中发现，使用钢纤维材料的混凝土抗压强度比普通的混凝土抗压强度高五倍左右，使用钢纤维材料的混凝土抗拉强度比普通的混凝土抗拉强度高三倍左右。在研究钢纤维混凝土使用机理中发现钢纤维主要可以控制混凝土竖向裂缝，在受拉或是受弯侧钢纤维作为承力单位，并且在纤维材料受力达到了最大荷载承受能力时，混凝土再进行承力，这个过程使得新型的材料承载能力大大增强。当钢纤维材料出现较大的变形后，混凝土也发生一定的变形，最终达到共同屈服状态。
在混凝土构件上均匀的分布钢纤维材料，通过硬化的方式使得钢纤维和混凝土粘合在一起，起到共同受力的效果。当混凝土材料中掺入的钢纤维量在0.4%-0.6%时，材料的抗剪能力显著提高，同时抗变形能力也有了很大的改观。较之以往的弹性模量，钢纤维材料的弹性模量也相应提高，收缩率呈现下降。在路桥使用过程中，温度等附加应力是导致混凝土出现裂缝和失稳的主要原因，使用了钢纤维混凝土材料，可以在抗温度应力方面有很大的提高，很好地解决了因附加应力导致桥梁失稳的问题。
2、钢纤维混凝土在道路桥梁施工中的应用
鉴于钢纤维混凝土的优势，在现有的工程当中被广泛地使用，对于道路桥梁的施工中也相应的采用这类材料。在某县的公路桥梁中，为两套设计方案中选取使用钢纤维混凝土作为主要结构的施工材料，使得在桥梁的铺装层上的自重可以减轻30%，并且在横向上的施工缝相应地减少。在具体的施工过程中，由于使用钢纤维混凝土材料，使得路面不需要进行打磨就很平整，具有很好的行驶舒适性和路面的耐久性。根据以往的施工经验来看，常规的混凝土材料需要浇筑完成后有28天的养护期，并且保证路面不能进行高温暴晒和低温接触，必须采取相应的保温隔热措施。
在道路的路面面层施工中，选择使用三层式的复合结构，在上层铺设厚度为30%的钢纤维混凝土，保证路面部分具有较好的整体性，同时在中层也设置为钢纤维混凝土层，最下面的一层可采用普通的混凝土结构。利用这种施工方式的铺设最为经济，但是实践证明该铺设方式较为复杂，花费的工期较长，故直接采用三层复合结构都采用钢纤维混凝土层。并使用压路机进行道路路面的压实。道路桥梁的路基施工中，为了保证混凝土层和钢纤维之间有较好的粘结性，采用中间设置双向的隔离保护层，利用层间的空隙来达到缓冲的效果，同时在一些容易出现弯曲变形的路面区域混凝土路基中掺入的钢纤维的含量可以适当的提高。其次，在桥面的铺装中，钢纤维混凝土的使用可以增加桥面的整体抗烈能力，同时保证了桥梁的使用寿命的提高，行车的舒适度也有了很大的提高。当采用了钢纤维混凝土，可以在一些受力部位减少混凝土材料的使用，当混凝土整体用量下降，桥面铺装结构的自重也会相应下降，通过受力状态的不同，达到桥梁结构的稳定性。在实际的施工中，也会使用钢纤维混凝土与沥青混凝土相互结合作为铺装的方式。道路桥梁的上部结构中使用钢纤维混凝土材料不但满足了设计稳定性的要求，还能在造价上有所节省。在道路桥梁的下部结构中，使用钢纤维混凝土新型采用同样能收到很好的效果。
采用钢纤维混凝土对桩顶或桩尖局部增强，桩的穿透力有较大的提高，锤击次数减少，大大提高打击速度。一般在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土，增强桩顶的抗冲击韧性，避免桩顶在打入设计深度以前出现破裂，并增加桩尖入土能力，提高打击速度。桩身部分仍用预应力或非预应力钢筋混凝土。当然也可以全断而整体浇筑钢纤维混凝土，但其经济效益会有所下降。由此得出，在选择方案的过程中要以经济性作为评定的标准。当道路桥梁铺设经过隧道时，隧道内的侧壁稳定性和边坡稳定性是施工的关键步骤，使用高强混凝土衬砌施工可以对侧壁的整体稳定性有很大的提升。必须强调的是，隧道施工不同于普通的路桥施工方式，路面的防水工作是一项非常重要的任务，保证桥梁整体防水能力是避免出现安全隐患的重要方式。在面对一些不良施工路段时，使用普通的混凝土衬砌能够达到增强和稳固的效果，使用钢纤维混凝土可以对以往的普通混凝土材料在结构性能上有所加强。在全截面的范围内，对侧壁采用整体式的喷射钢纤维的支护方式。
钢纤维混凝土配合比可以根据普通混凝土配合比的选择原则，通过试验最后决定。首先应选择与基材强度相适应的钢纤维品种，钢纤维极限抗拉强度应大于600MPa。圆直和熔抽钢纤维适宜配制中低标号混凝土，剪切钢纤维可配制高标号混凝土。钢纤维含量以0.7%-2.5%为宜。为使钢纤维混凝土力学性能与施工和易性要求尽量一致，对钢纤维长径比应加以控制，同时还应考虑钢纤维的最小直径。钢纤维最小直径不应小于0.40mm，一般应控制在0.45-0.70mm左右：钢纤维的长度不应过长。在正常搅拌机搅拌时，长径比应控制在50-80，钢纤维细石混凝土的砂率应高于相同标号的普通混凝土，为保证钢纤维同基体牢固结合，通常采用粒径较小主骨料，最大粒径为10-20mm。为改善混合料施工，减少水泥用量和降低成本，可采用减水剂或其它外掺剂。
3、钢纤维混凝土在道路桥梁施工具体使用方法
钢纤维混凝土在道路桥梁工程中的施工，通常可以根据施工方法的不同划分成三大类：浇注钢纤维混凝土施工、喷射钢纤维混凝土施工和灌浆钢纤维混凝土施工。钢纤维混凝土施工质量保障的前提是材料的选用要优良，施工技术的水平要更好。对于钢纤维的分布要均匀，这是钢纤维混凝土施工技术的关键环节之一。下面就对钢纤维混凝土施工中的一些要点进行分析。
3.1 在道路桥梁钢纤维混凝土施工中，钢纤维加入过程中会出现钢纤维结团的问题，所以施工时采用分散机对投入的钢纤维进行充分地分散后，再进行钢纤维混凝土的搅拌。分散机的功率可以控制在0.75-1.0kW，分散力控制在20-60kg/min，这种条件下有助于使钢纤维的分散效果达到最好。
3.2 钢纤维混凝土材料投入的顺序与搅拌时间的控制是为了更好地防止钢纤维结团，在一般的道路施工过程中需分级投料，一般先干料搅拌后再湿料搅拌。按照砂、钢纤维、碎石、水泥的顺序进行投入，先用搅拌机干拌1min后再注入水和外加剂湿拌2min。
3.3 钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，因此钢纤维混凝土路而宜采用真空吸水工艺，机械抹平以防止钢纤维外露。采用压纹机压纹工艺以避免拉毛产生纤维外露现象。拆模后对纤维外露或漏振时，应及时处理。
3.4 从钢纤维的物理特性当中可以看出，纤维结构具有较好的抗收缩能力，并且在抵抗竖向变形上具有很好的特性，因此在施工过程中，对于道路的施工必须采取交通封闭的方式，将压实机在路面结构上形成整体式的摊铺，并且与普通混凝土面层不同，钢纤维面层可以不设置纵向伸缩缝。
3.5 运输对于钢纤维材料而言也是很重要的一项工序，考虑到运输过程中钢纤维混凝土的坍落度必然下降，同时含水量也会发生一定的改变，使用较为廉价或是简便的方式都不能很好地解决此类问题，最为简便的方式就是尽量地缩短钢纤维混凝土的运送距离和运送时间，在出料口的机械设置中，尽可能地将漏斗出口放大，保证钢纤维的含水量控制在较为均匀的范围之内。如果在一些质量要求较高，同时有一定的施工能力的区域，可以考虑使用混凝土泵送的方式进行施工。
4、结束语
在施工工艺不断更新换代的过程中，施工所使用的材料也在不断的推陈出新。在现有的土木施工中，由于钢纤维混凝土材料具有比普通混凝土更多的优点，在实际中被广泛的使用。在本文中，详细介绍了钢纤维混凝土的物理性能，同时根据钢纤维混凝土与普通混凝土相互对比得出新型材料的优势所在。并且在使用这种新型复合材料的实际道路桥梁的施工中，不难看出，使用钢纤维混凝土材料可以大大地提高结构物的稳定性，在保证稳定性要求的前提下能够起到降低工程造价的效果。与此同时，大力推广钢纤维混凝土的过程中，还是要强调对于工程质量的要求，并且在实际的工程中不断地总结经验，更好地发挥出钢纤维混凝土的结构性能。
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