高速公路特大桥项目中钢纤维混凝土技术的应用

时间：2015-12-20 23:41:36 所属分类：建筑科学 浏览量:

通过在钢纤维中均匀的加入混凝土而制造成的钢纤维混凝土，其使得原有的混凝土材料更加具有韧性，并且这一应用，使得混凝土中裂缝分散得到了很大的程度的控制，进而有效提高混凝土的抗压、抗裂、抗拉等特性，因此积极研究钢纤维混凝土技术的应用对于提高工程

　　通过在钢纤维中均匀的加入混凝土而制造成的钢纤维混凝土，其使得原有的混凝土材料更加具有韧性，并且这一应用，使得混凝土中裂缝分散得到了很大的程度的控制，进而有效提高混凝土的抗压、抗裂、抗拉等特性，因此积极研究钢纤维混凝土技术的应用对于提高工程质量等方面有一定的实践意义。

　　1 工程简介

　　某高速公路特大桥项目是国家西部大开发主要区段，全长 1560m，工程从初步设计至开始施工，本着“舒适、安全、环保”等基本方正，为了进一步优化工程方案设计，加强桥梁承载力，桥梁设计荷载为公路—Ⅰ级，整个桥面宽 34m，桥梁下层为 10cm 厚的钢纤维混凝土，上层为沥青层。

　　2 钢纤维混凝土施工一些注意要点

　　( 1) 钢纤维混凝土的具体施工，根据其施工方法来划分主要有喷射钢纤维混凝土、浇筑钢纤维混凝土及灌浆钢纤维混凝土，因此对于工程来说，首先必须要确定具体的钢纤维施工方法。( 2) 对于该工程来说，还有一个重要环节是均匀混合混凝土与钢纤维，也就是在整个搅拌前保证钢纤维分散均匀，以防止其成为团状( 通常情况下功率应该在750W—1000W 之间，分散力则应该保持在 20kg / rain—60kg / rain。( 3)在钢纤维材料选择时，一定要选取分散容易的材质，并通过振动筛选之后才能开始搅拌。( 4) 对于混凝土与钢纤维应该先干拌 1 分钟，然后依次投入砂、水泥湿拌 2 分钟［1］。( 5) 对于钢纤维混凝土搅拌机的选择通常应该使用双锥反转出料搅拌机和强制式搅拌机，并且搅拌机功率降低能够大幅度增加搅拌机的寿命。( 6) 为了保证钢纤维混凝土混匀充分，必须要进行振捣和浇筑这两个过程，并且为了保证整个桥梁工程连续性，必须要对浇筑接头做隐藏处理，保证投料相压在 15cm—20cm之间。对于振捣应该使用平板振动器，以防止出现一些集束效应，保证钢纤维呈现二维分布。( 7) 整个工程从安全及美观等方面考虑，振捣之后的钢纤维混凝土应该做机械平整，并使用压纹工艺、干燥工艺等防止纤维突出及漏振钢纤维现象出现。( 9) 对于钢纤维混凝土的运输，应该使用泵送，如果无法使用，必须尽可能缩短运输距离，以防止运输过程中的重力作用使得钢纤维出现下沉，导致钢纤维混凝土质量下降。

　　3 该工程中钢纤维混凝土技术的具体应用

　　3． 1 该工程应用分析

　　在桥梁中为了防止桥头出现跳车问题，首先使用钢纤维混凝土材料进行搭板填铺，然后在路基和桥台相连部位设计搭板，由于桥头在路基和桥台连接部位，韧性差别较大，会导致路基出现一定的下沉，而设计的水泥用量为 400kg/m，粘稠度控制在 40ram，抗压控制在 6500Pa 钢纤维混凝土的强度则为 38。该工程中，影响钢纤维性能的主要因素主有三维形状、长度及等效直径等，对于等效直径来说，如果其太大，会使得增强作用较小，而如果其太小，在实际搅拌施工中又容易折断，因此工程经过调研分析确定使用材料使用如表 1 所示:

　　另外对于桥梁设计来说，必须要根据桥梁实际结构，对钢纤维、混凝土、水泥、水、粉煤灰、碎石及砂等的比例进行科学计算，在该工程中施工配合比为钢纤维: 水泥: 水; 粉煤灰: 砂: 碎石 =0. 21∶ 1∶ 0. 4∶ 0. 01∶1. 54∶ 2. 77。水泥用量为 420kg / m3，砂率为 35. 7，而坍落度为 40ram，工程施工 28d 后抗压强度为 48. 8MPa，抗折强度为 8. 5MPa，经过科学计算，以切实保证工程质量，保证工程建设安全。【1】

　　　　3． 2 工程施工主要流程

　　对于钢纤维混凝土的施工，在该工程中主要根据如下流程进行 a材料选取; b 进行搅拌; c 运输; d 成型; e 施工抹平; f 后期保养及管理。

　　工程通过自动化机械来实现对材料数量及质量的检验，并且该工程运输均使用可自动卸载机械，缩短了施工时间，有效防止了混凝土离析现象出现。整个工程浇筑按照连续性、一次性、多处性原则来实施，也就是多处、连续浇筑，一次性完成。对于工程路基与桥台连接处不做接缝设置，以防止钢纤维出现堆积成团状，保证其流动性［2］。砂和水泥比例严格根据计算实施，并使用机械搅拌、浇筑、整平，整个施工结束之后，要求对桥梁做覆膜护理及保养，最后工程还进行了抗裂、抗压等科学检测。

　　3． 3 钢纤维混凝土技术在该工程应用措施

　　对于工程来说钢纤维混凝土性能直接决定着桥梁使用寿命，在该工程中主要进行了如下钢纤维混凝土技术应用: ( 1) 加强了桥梁上端荷载承受能力。对于桥梁来说，长期动载作用会使桥面板和桥墩之间出现表层剥落。而工程中使用喷射机进行钢纤维混凝土喷射，加强了桥梁整体性和抗震性。( 2) 加强了钢筋混凝土桩穿透力。通过钢纤维在混凝土桩桩尖及顶部使用，能够有效提高桩穿透力，降低锤击次数，进而有效增强桩打击速度，并且桩尖和桩顶钢纤维混凝土的增强能够有效提高混凝土韧性和抗冲击性，避免桩顶在打击过程出现破裂。( 3) 进行边坡防护。在该工程中，桥梁所在区域一些边坡岩石存在节理裂隙，工程通过普通混凝土支护，并使用了钢纤维混凝土做了加强，能够有效提高加固作用。

　　4 钢纤维混凝土技术应用优势及展望

　　4． 1 钢纤维混凝土技术应用优势

　　当前，道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术得到了高速发展，该技术有机结合了钢纤维与混凝土两种材料，并且保证其分散均匀，实际使用过程中，充分发挥了两种材料各自独特作用及结合优势，应用过程中，有效提高了桥梁整体性能，与过去的混凝土技术相比，其优势更加显着，如下为其主要应用优势及特点: ( 1) 因为钢纤维混凝土自身抗疲劳及抗压特点，因此不但能够有效延长桥梁使用寿命和提高桥梁质量，而且能够明显提高桥梁弹性及收缩率，科学使用钢纤维混凝土比单独使用优越性极为显着［3］。( 2) 通过在混凝土加入适当比例的钢纤维，并充分混合均匀，能够明显提高其抗弯、抗压及抗拉等性能。( 3) 对于桥梁来说，如果其重量过大，有可能会造成坍塌，而在同等条件下，钢纤维混凝土材料的使用其重量更小，因此从工程安全性等方面来看，其优越性也较为显着。

　　4． 2 钢纤维混凝土技术应用展望

　　对于钢纤维混凝土技术来说，其设计理论、方法等方面有待进一步研究，并且对于钢纤维混凝土的实际受力性能及配比，必须要根据实际工程情况作做力学计算。另外本文所研究钢纤维混凝土技术取代钢筋混凝土在桥梁工程中的应用，其耐久性及可靠性仍然需要进一步跟踪研究，并且本文所述的钢纤维混凝土的使用仅仅是在我国西北区域的使用，而钢纤维混凝土材料是否能够在酷热、严寒及一 些河流沿海地区使用，仍然需要有关学者进一步研究。

　　5 结语

　　总而言之，钢纤维混凝土其作为当前一种新型的水泥基复合材料，在实际施工中其抗压、抗弯、抗拉、抗冲击、抗疲劳、抗裂等性能优越，并且钢纤维材料的使用成本相对较为低廉，而且能够有效提高工程质量。

　　但是值得注意的是，由于当前钢纤维混凝土技术的使用目前仍然处于初级阶段，其理论及应用尚不完善，因此，需要更多学者及专家进行该方面的研究，以切实优化完善该技术。

　　参考文献　　　　［1］罗文鹏． 路桥建设施工中的钢纤维混凝土的应用分析［J］． 科技天地，2010，( 09) : 13 －14．　　［2］李红旗． 道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术应用探讨［J］． 中国新技术新产品，2011，( 16) : 13 －14．　　［3］杜振球． 路桥工程施工中钢纤维混凝土技术的应用实践［J］． 中国科技博览，2010，( 18) : 17 －18．

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