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淺談道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應用分析
摘要： 城市的快速發(fā)展結(jié)合科技的進步，使得我國基礎建設的步伐不斷加快。尤其是在一些大型的工程項目當中，使用了更多更加安全高效的施工工藝。本文以道路橋梁施工為例，詳細的介紹了在該項目施工中使用的新型鋼纖維混凝土材料，不僅改善了以往相關(guān)材料強度不足的弊端之外，還能在操作上簡化起到節(jié)省造價的作用。并且在文中就鋼纖維混凝土在道路橋梁施工中的應用進行詳述，突出了這類新型材料的優(yōu)勢所在。
關(guān)鍵詞： 鋼纖維混凝土;路面穩(wěn)定;邊坡處理;道路橋梁施工
引言
隨著國家基礎建設進程的不斷進行，土木工程建設的施工方式和工藝也得到了很大程度的更新，與此同時，在施工過程中對于建筑材料的使用也發(fā)生了很大的革新。在道路橋梁施工中，以往的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在滿足設計承載要求的同時花費的施工成本較大，而且鋼筋混凝土材料對于環(huán)境也造成了很大的破壞。在這個基礎之上，在混凝土中添加一定的鋼纖維可以降低對水泥的使用量，還能大大提高結(jié)構(gòu)物的承載能力，并且在造價方面也有了很大程度的降低，故在現(xiàn)有的道路橋梁甚至一些大型的市政基礎建設中都廣泛的使用鋼纖維混凝土材料，下面我們就對鋼纖維混凝土使用的優(yōu)勢和使用方式進行詳細的說明。
1、鋼纖維混凝土使用特點
根據(jù)不同的制造方法，鋼纖維材料包括抗剪纖維、抗壓纖維和環(huán)切纖維。這三種鋼纖維不同之處在于材料的抗外力能力不同，但是達到的承載效果相似。在實驗對比中發(fā)現(xiàn)，使用鋼纖維材料的混凝土抗壓強度比普通的混凝土抗壓強度高五倍左右，使用鋼纖維材料的混凝土抗拉強度比普通的混凝土抗拉強度高三倍左右。在研究鋼纖維混凝土使用機理中發(fā)現(xiàn)鋼纖維主要可以控制混凝土豎向裂縫，在受拉或是受彎側(cè)鋼纖維作為承力單位，并且在纖維材料受力達到了最大荷載承受能力時，混凝土再進行承力，這個過程使得新型的材料承載能力大大增強。當鋼纖維材料出現(xiàn)較大的變形后，混凝土也發(fā)生一定的變形，最終達到共同屈服狀態(tài)。
在混凝土構(gòu)件上均勻的分布鋼纖維材料，通過硬化的方式使得鋼纖維和混凝土粘合在一起，起到共同受力的效果。當混凝土材料中摻入的鋼纖維量在0.4%-0.6%時，材料的抗剪能力顯著提高，同時抗變形能力也有了很大的改觀。較之以往的彈性模量，鋼纖維材料的彈性模量也相應提高，收縮率呈現(xiàn)下降。在路橋使用過程中，溫度等附加應力是導致混凝土出現(xiàn)裂縫和失穩(wěn)的主要原因，使用了鋼纖維混凝土材料，可以在抗溫度應力方面有很大的提高，很好地解決了因附加應力導致橋梁失穩(wěn)的問題。
2、鋼纖維混凝土在道路橋梁施工中的應用
鑒于鋼纖維混凝土的優(yōu)勢，在現(xiàn)有的工程當中被廣泛地使用，對于道路橋梁的施工中也相應的采用這類材料。在某縣的公路橋梁中，為兩套設計方案中選取使用鋼纖維混凝土作為主要結(jié)構(gòu)的施工材料，使得在橋梁的鋪裝層上的自重可以減輕30%，并且在橫向上的施工縫相應地減少。在具體的施工過程中，由于使用鋼纖維混凝土材料，使得路面不需要進行打磨就很平整，具有很好的行駛舒適性和路面的耐久性。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗來看，常規(guī)的混凝土材料需要澆筑完成后有28天的養(yǎng)護期，并且保證路面不能進行高溫暴曬和低溫接觸，必須采取相應的保溫隔熱措施。
在道路的路面面層施工中，選擇使用三層式的復合結(jié)構(gòu)，在上層鋪設厚度為30%的鋼纖維混凝土，保證路面部分具有較好的整體性，同時在中層也設置為鋼纖維混凝土層，最下面的一層可采用普通的混凝土結(jié)構(gòu)。利用這種施工方式的鋪設最為經(jīng)濟，但是實踐證明該鋪設方式較為復雜，花費的工期較長，故直接采用三層復合結(jié)構(gòu)都采用鋼纖維混凝土層。并使用壓路機進行道路路面的壓實。道路橋梁的路基施工中，為了保證混凝土層和鋼纖維之間有較好的粘結(jié)性，采用中間設置雙向的隔離保護層，利用層間的空隙來達到緩沖的效果，同時在一些容易出現(xiàn)彎曲變形的路面區(qū)域混凝土路基中摻入的鋼纖維的含量可以適當?shù)奶岣�。其次，在橋面的鋪裝中，鋼纖維混凝土的使用可以增加橋面的整體抗烈能力，同時保證了橋梁的使用壽命的提高，行車的舒適度也有了很大的提高。當采用了鋼纖維混凝土，可以在一些受力部位減少混凝土材料的使用，當混凝土整體用量下降，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的自重也會相應下降，通過受力狀態(tài)的不同，達到橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實際的施工中，也會使用鋼纖維混凝土與瀝青混凝土相互結(jié)合作為鋪裝的方式。道路橋梁的上部結(jié)構(gòu)中使用鋼纖維混凝土材料不但滿足了設計穩(wěn)定性的要求，還能在造價上有所節(jié)省。在道路橋梁的下部結(jié)構(gòu)中，使用鋼纖維混凝土新型采用同樣能收到很好的效果。
采用鋼纖維混凝土對樁頂或樁尖局部增強，樁的穿透力有較大的提高，錘擊次數(shù)減少，大大提高打擊速度。一般在樁頂和樁尖部位采用鋼纖維混凝土，增強樁頂?shù)目箾_擊韌性，避免樁頂在打入設計深度以前出現(xiàn)破裂，并增加樁尖入土能力，提高打擊速度。樁身部分仍用預應力或非預應力鋼筋混凝土。當然也可以全斷而整體澆筑鋼纖維混凝土，但其經(jīng)濟效益會有所下降。由此得出，在選擇方案的過程中要以經(jīng)濟性作為評定的標準。當?shù)缆窐蛄轰佋O經(jīng)過隧道時，隧道內(nèi)的側(cè)壁穩(wěn)定性和邊坡穩(wěn)定性是施工的關(guān)鍵步驟，使用高強混凝土襯砌施工可以對側(cè)壁的整體穩(wěn)定性有很大的提升。必須強調(diào)的是，隧道施工不同于普通的路橋施工方式，路面的防水工作是一項非常重要的任務，保證橋梁整體防水能力是避免出現(xiàn)安全隱患的重要方式。在面對一些不良施工路段時，使用普通的混凝土襯砌能夠達到增強和穩(wěn)固的效果，使用鋼纖維混凝土可以對以往的普通混凝土材料在結(jié)構(gòu)性能上有所加強。在全截面的范圍內(nèi)，對側(cè)壁采用整體式的噴射鋼纖維的支護方式。
鋼纖維混凝土配合比可以根據(jù)普通混凝土配合比的選擇原則，通過試驗最后決定。首先應選擇與基材強度相適應的鋼纖維品種，鋼纖維極限抗拉強度應大于600MPa。圓直和熔抽鋼纖維適宜配制中低標號混凝土，剪切鋼纖維可配制高標號混凝土。鋼纖維含量以0.7%-2.5%為宜。為使鋼纖維混凝土力學性能與施工和易性要求盡量一致，對鋼纖維長徑比應加以控制，同時還應考慮鋼纖維的最小直徑。鋼纖維最小直徑不應小于0.40mm，一般應控制在0.45-0.70mm左右：鋼纖維的長度不應過長。在正常攪拌機攪拌時，長徑比應控制在50-80，鋼纖維細石混凝土的砂率應高于相同標號的普通混凝土，為保證鋼纖維同基體牢固結(jié)合，通常采用粒徑較小主骨料，最大粒徑為10-20mm。為改善混合料施工，減少水泥用量和降低成本，可采用減水劑或其它外摻劑。
3、鋼纖維混凝土在道路橋梁施工具體使用方法
鋼纖維混凝土在道路橋梁工程中的施工，通�？梢愿鶕�(jù)施工方法的不同劃分成三大類：澆注鋼纖維混凝土施工、噴射鋼纖維混凝土施工和灌漿鋼纖維混凝土施工。鋼纖維混凝土施工質(zhì)量保障的前提是材料的選用要優(yōu)良，施工技術(shù)的水平要更好。對于鋼纖維的分布要均勻，這是鋼纖維混凝土施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。下面就對鋼纖維混凝土施工中的一些要點進行分析。
3.1 在道路橋梁鋼纖維混凝土施工中，鋼纖維加入過程中會出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團的問題，所以施工時采用分散機對投入的鋼纖維進行充分地分散后，再進行鋼纖維混凝土的攪拌。分散機的功率可以控制在0.75-1.0kW，分散力控制在20-60kg/min，這種條件下有助于使鋼纖維的分散效果達到最好。
3.2 鋼纖維混凝土材料投入的順序與攪拌時間的控制是為了更好地防止鋼纖維結(jié)團，在一般的道路施工過程中需分級投料，一般先干料攪拌后再濕料攪拌。按照砂、鋼纖維、碎石、水泥的順序進行投入，先用攪拌機干拌1min后再注入水和外加劑濕拌2min。
3.3 鋼纖維混凝土具有粗骨料細、砂率大、纖維亂向分布的特點，因此鋼纖維混凝土路而宜采用真空吸水工藝，機械抹平以防止鋼纖維外露。采用壓紋機壓紋工藝以避免拉毛產(chǎn)生纖維外露現(xiàn)象。拆模后對纖維外露或漏振時，應及時處理。
3.4 從鋼纖維的物理特性當中可以看出，纖維結(jié)構(gòu)具有較好的抗收縮能力，并且在抵抗豎向變形上具有很好的特性，因此在施工過程中，對于道路的施工必須采取交通封閉的方式，將壓實機在路面結(jié)構(gòu)上形成整體式的攤鋪，并且與普通混凝土面層不同，鋼纖維面層可以不設置縱向伸縮縫。
3.5 運輸對于鋼纖維材料而言也是很重要的一項工序，考慮到運輸過程中鋼纖維混凝土的坍落度必然下降，同時含水量也會發(fā)生一定的改變，使用較為廉價或是簡便的方式都不能很好地解決此類問題，最為簡便的方式就是盡量地縮短鋼纖維混凝土的運送距離和運送時間，在出料口的機械設置中，盡可能地將漏斗出口放大，保證鋼纖維的含水量控制在較為均勻的范圍之內(nèi)。如果在一些質(zhì)量要求較高，同時有一定的施工能力的區(qū)域，可以考慮使用混凝土泵送的方式進行施工。
4、結(jié)束語
在施工工藝不斷更新?lián)Q代的過程中，施工所使用的材料也在不斷的推陳出新。在現(xiàn)有的土木施工中，由于鋼纖維混凝土材料具有比普通混凝土更多的優(yōu)點，在實際中被廣泛的使用。在本文中，詳細介紹了鋼纖維混凝土的物理性能，同時根據(jù)鋼纖維混凝土與普通混凝土相互對比得出新型材料的優(yōu)勢所在。并且在使用這種新型復合材料的實際道路橋梁的施工中，不難看出，使用鋼纖維混凝土材料可以大大地提高結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，在保證穩(wěn)定性要求的前提下能夠起到降低工程造價的效果。與此同時，大力推廣鋼纖維混凝土的過程中，還是要強調(diào)對于工程質(zhì)量的要求，并且在實際的工程中不斷地總結(jié)經(jīng)驗，更好地發(fā)揮出鋼纖維混凝土的結(jié)構(gòu)性能。
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