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摘 要：钢纤维混凝土是当前一种高性能的复合材料，其具有良好的材料性能。用钢纤维混凝土作为锚固桥梁伸缩缝混凝土，能明显提升基体的抗弯、抗拉强度和延伸率，尤其是提升了基体的抗冲击性能和耐久性能，能够优化桥梁结构工作性能，增加桥梁结构工作年限。本文结合柳州市某主车道大桥为例，对钢纤维混凝土在桥梁伸缩缝锚固端中的应用进行了分析总结。
关键词：钢纤维混凝土；桥梁；伸缩缝；锚固端；应用
中图分类号：U444 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0190-02
1 概 述
钢纤维混凝土是一种由水泥、粗集料、细集料和乱向分布的机制纤维掺配而成的一种高性能复合材料。钢纤维在混凝土中能制约基体裂缝的扩张，使得基体抗拉、抗弯、抗剪强度有较大改善，让本是脆性材料的混凝土成为具有一定的塑性。同时，因为钢纤维与混凝土接触面之间存在较大的界面粘结力，从而能将外荷载传递到具有抗拉强度大、延伸率高的钢纤维体上，使得钢纤维和混凝土成为一个受力匀称的整体，共同抵抗外荷载作用，明显提升了基体的抗弯、抗拉强度和延伸率，尤其是提升了基体的抗冲击性能和耐久性能。
柳州市某主车道大桥为跨越大冲沟而设置的桥梁，建成于2016年10月，桥梁全长128m，桥面宽12m。上部构造采用4m×30m预应力混凝土小箱梁，采用先简支后连续结构，梁高1.6m。下部结构采用桩柱式桥墩，桥台采用桩柱式桥台，桩基础按嵌岩桩设计。桥面铺装为：桥面调平层采用8cm厚C50混凝土，桥面铺装层为10cm厚沥青混凝土，即4cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）+6cm厚中粒式普通沥青混凝土（AC-16C）。在0号桥台、4号桥台处分别设置一道MF160型伸缩缝。应用钢纤维混凝土在该桥梁伸缩缝锚固端中，能增强该处结构的抗冲击性能和耐久性能，防止桥梁伸缩缝的冲击破坏，确保其结构的完整性。
本文对钢纤维混凝土在该桥伸缩缝锚固端中的应用加以分析总结。
2 桥梁伸缩缝设计方案
2.1 桥梁伸缩缝结构设计
柳州市某主车道大桥设计双向两车道，桥面行车道宽8m。桥面铺装结构设计为：桥面调平层采用8cm厚C50混凝土，桥面铺装层为10cm厚沥青混凝土。沥青混凝土结构为：4cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）+6cm厚中粒式普通沥青混凝土（AC-16C）。在0号桥台、4号桥台处分别设置一道MF160型伸缩缝，设计用C50钢纤维混凝土锚固伸缩缝左右两端。
2.2 钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维是用冷轧带钢剪切、切断细钢丝法、钢锭铣削或钢水快速冷凝法加工成长径比（纤维长度与其直径的比值，当纤维截面为非圆形时，采用换算等效截面圆面积的直径）为40～100的机制纤维。钢纤维长度宜为20～50mm，等效直径为0.3～0.8mm，长径比在40～100范围内，抗拉强度不低于600MPa。在我国桥梁工程应用中，钢纤维混凝土中钢纤维的体积率多为0.5～1.0%，水泥采用32.5～42.5#普通硅酸盐水泥，粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2/3，最大粒径不宜大于20mm，细集料采用中粗砂，平均粒径0.35～0.45mm。
2.2.1 水 泥
通常采用32.5～42.5#普通硅酸盐水泥。由于钢纤维混凝土应用于桥梁伸缩缝锚固端中，处于复杂的工况。因而钢纤维混凝土中应选择强度高、干缩性小、抗磨性高和抗冻性好的水泥。
2.2.2 集 料
粗骨料，最大粒径不宜大于20mm，以10～20mm为宜，应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。
细集料应采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂，粒径小于5mm。
2.2.3 水和外掺剂
水采用无污染的自然水或自来水，混凝土拌和用水量约为130～180kg/m3，为确保混凝土具有一定的强度和密实度，水灰比宜为0.4～0.55，当水灰比低时，混凝土的和易性会变差，可适量掺入减水剂或塑化剂。
2.2.4 钢纤维类型及规格
钢纤维选用碳钢纤维，其单丝抗拉强度不宜小于600MPa，其直径通常为0.4～0.7mm，其长度通常是50～70倍直径。
2.2.5 配合比设计
针对该工程施工部位，钢纤维混凝土配合比设计除了满足桥梁结构上的特殊要求以外，原则上和普通混凝土的相同，配合比设计内容为计算配制强度、确定水灰比、钢纤维体积率、单位用水量、含砂率、集料、钢纤维用量。先依照同等级普通混凝土配合比计算材料用量，确定初步配合比；后按初步配合比进行试拌，调整含砂率、单位用水量，确定强度试验用基准配合比；再调整水灰比和钢纤维体积率，确定施工配合比。
参照《纤维混凝土结构技术规程》（CECS38：2004）和《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），经过工程试验人员多次配比试验，C50钢纤维混凝土配合比确定为：水泥：砂：碎石：水：钢纤维：外加剂=1：1.94：2.68：0.43：0.205：0.03，每立方混凝土水泥用量為380kg，钢纤维体积为率1%，即掺入量78kg，C50钢纤维混凝土配合比详见表1。
3 施工技术
3.1 拌 和
拌和应使混凝土中的钢纤维分散均匀、不结团，同时还要防止钢纤维弯曲或折断。因此，钢纤维混凝土应使用机械搅拌，通常使用强制式或反锥式搅拌机。为确保混合料搅拌均匀，各材料的投放顺序为：水泥、粗集料、细集料、钢纤维，其中钢纤维投放分别三次放入搅拌机，先将混合料干拌均匀，再加适量水湿拌，拌和时间通常为2～3min。
3.2 运 料
在运送筑钢纤维混凝土时，一般采用手推车、自卸汽车运送，应控制运送的距离和时间，防止运输过程中振动导致筑钢纤维混凝土离析，运送的最长时间根据试验得出的水泥初凝时间，同时应保证给施工留有充分的作业时间为限。 3.3 浇 筑
当筑钢纤维混凝土运送至施工地点后，一般直接倒入伸缩缝浇筑带槽内，并人工找平。浇筑钢纤维混凝土时，应确保其分散均匀和整体连续，在划定连续施工的区间内，不能中断浇筑，必须连续施工。筑钢纤维混凝土从出料到浇筑完成累计时间不应超过30min。在施工过程中，不得加水。
3.4 振 捣
钢纤维混凝土必须采用机械振捣，不得采用人工插捣。振捣机具采用插入式振捣器。振捣方法应保证拌合物的密实及鋼纤维分散均匀。振动以钢纤维混凝土表面溢出砂浆、骨料不再下沉为准。在振捣过程中，如有多余混合料，要刮除，对于低凹地方应及时补平，然后用金属圆滚将表面滚压平整。
3.5 表面处理
为确保车辆通行安全，应防止钢纤维暴露或垂直伸出外面。在整平时用表面带凸棱的金属圆滚，将暴露或垂直伸出的钢纤维压入，待钢纤维混凝土表面无泌水时再用金属抹刀修平，经修平整的表面不得有暴露或垂直伸出钢纤维，同时不应有混凝土浮浆。
3.6 养 护
钢纤维混凝土和普通混凝土一样，也应及时养护。在混凝土抹面2h后，用手指轻压没有痕迹时，即可养护。可采用草帘、麻布覆盖于其表面，每天应在其表面洒水数次，让其一直处于潮湿状态，养护不得少于7d。也可用聚乙烯薄膜粘附钢纤维混凝土表面，从而阻止其中的水分蒸发，以确保其能正常发生水化反应。
4 施工质量控制
施工前，根据施工规范要求对各种原材料进行抽样送检。在施工过程中，应核实钢纤维混凝土的配合比是否满足设计要求。特别是对钢纤维混凝土搅拌、运输、摊铺和振捣应按要求严格执行，确保钢纤维在分散均匀、不结团，达到良好的力学性能。应按施工规范要求制作抗压和抗折试件。同时应做好钢纤维混凝土的养护工作。
5 结束语
柳州市某主车道大桥自2016年10月通车以来，经过对该桥梁伸缩缝钢纤维混凝土锚固端的跟踪观测，其结构保持完整、无明显裂纹。这充分体现出钢纤维混凝土在桥梁伸缩缝锚固端中应用的优越性能，能有效控制裂缝发展，延长结构使用寿命，经济效果显著。
参考文献
[1]钢纤维混凝土结构设计与施工规程.北京：中国建筑出版社，1992.
[2]钢纤维混凝土新型路面设计与施工.重庆大学出版社，1995.
收稿日期：2018-8-8
作者简介：杨 平（1985-），男，侗族，广西三江人，工程师，本科，主要从事路桥相关工作。
关键词：钢纤维混凝土；桥梁；伸缩缝；锚固端；应用
中图分类号：U444 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0190-02
1 概 述
钢纤维混凝土是一种由水泥、粗集料、细集料和乱向分布的机制纤维掺配而成的一种高性能复合材料。钢纤维在混凝土中能制约基体裂缝的扩张，使得基体抗拉、抗弯、抗剪强度有较大改善，让本是脆性材料的混凝土成为具有一定的塑性。同时，因为钢纤维与混凝土接触面之间存在较大的界面粘结力，从而能将外荷载传递到具有抗拉强度大、延伸率高的钢纤维体上，使得钢纤维和混凝土成为一个受力匀称的整体，共同抵抗外荷载作用，明显提升了基体的抗弯、抗拉强度和延伸率，尤其是提升了基体的抗冲击性能和耐久性能。
柳州市某主车道大桥为跨越大冲沟而设置的桥梁，建成于2016年10月，桥梁全长128m，桥面宽12m。上部构造采用4m×30m预应力混凝土小箱梁，采用先简支后连续结构，梁高1.6m。下部结构采用桩柱式桥墩，桥台采用桩柱式桥台，桩基础按嵌岩桩设计。桥面铺装为：桥面调平层采用8cm厚C50混凝土，桥面铺装层为10cm厚沥青混凝土，即4cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）+6cm厚中粒式普通沥青混凝土（AC-16C）。在0号桥台、4号桥台处分别设置一道MF160型伸缩缝。应用钢纤维混凝土在该桥梁伸缩缝锚固端中，能增强该处结构的抗冲击性能和耐久性能，防止桥梁伸缩缝的冲击破坏，确保其结构的完整性。
本文对钢纤维混凝土在该桥伸缩缝锚固端中的应用加以分析总结。
2 桥梁伸缩缝设计方案
2.1 桥梁伸缩缝结构设计
柳州市某主车道大桥设计双向两车道，桥面行车道宽8m。桥面铺装结构设计为：桥面调平层采用8cm厚C50混凝土，桥面铺装层为10cm厚沥青混凝土。沥青混凝土结构为：4cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）+6cm厚中粒式普通沥青混凝土（AC-16C）。在0号桥台、4号桥台处分别设置一道MF160型伸缩缝，设计用C50钢纤维混凝土锚固伸缩缝左右两端。
2.2 钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维是用冷轧带钢剪切、切断细钢丝法、钢锭铣削或钢水快速冷凝法加工成长径比（纤维长度与其直径的比值，当纤维截面为非圆形时，采用换算等效截面圆面积的直径）为40～100的机制纤维。钢纤维长度宜为20～50mm，等效直径为0.3～0.8mm，长径比在40～100范围内，抗拉强度不低于600MPa。在我国桥梁工程应用中，钢纤维混凝土中钢纤维的体积率多为0.5～1.0%，水泥采用32.5～42.5#普通硅酸盐水泥，粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2/3，最大粒径不宜大于20mm，细集料采用中粗砂，平均粒径0.35～0.45mm。
2.2.1 水 泥
通常采用32.5～42.5#普通硅酸盐水泥。由于钢纤维混凝土应用于桥梁伸缩缝锚固端中，处于复杂的工况。因而钢纤维混凝土中应选择强度高、干缩性小、抗磨性高和抗冻性好的水泥。
2.2.2 集 料
粗骨料，最大粒径不宜大于20mm，以10～20mm为宜，应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。
细集料应采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂，粒径小于5mm。
2.2.3 水和外掺剂
水采用无污染的自然水或自来水，混凝土拌和用水量约为130～180kg/m3，为确保混凝土具有一定的强度和密实度，水灰比宜为0.4～0.55，当水灰比低时，混凝土的和易性会变差，可适量掺入减水剂或塑化剂。
2.2.4 钢纤维类型及规格
钢纤维选用碳钢纤维，其单丝抗拉强度不宜小于600MPa，其直径通常为0.4～0.7mm，其长度通常是50～70倍直径。
2.2.5 配合比设计
针对该工程施工部位，钢纤维混凝土配合比设计除了满足桥梁结构上的特殊要求以外，原则上和普通混凝土的相同，配合比设计内容为计算配制强度、确定水灰比、钢纤维体积率、单位用水量、含砂率、集料、钢纤维用量。先依照同等级普通混凝土配合比计算材料用量，确定初步配合比；后按初步配合比进行试拌，调整含砂率、单位用水量，确定强度试验用基准配合比；再调整水灰比和钢纤维体积率，确定施工配合比。
参照《纤维混凝土结构技术规程》（CECS38：2004）和《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），经过工程试验人员多次配比试验，C50钢纤维混凝土配合比确定为：水泥：砂：碎石：水：钢纤维：外加剂=1：1.94：2.68：0.43：0.205：0.03，每立方混凝土水泥用量為380kg，钢纤维体积为率1%，即掺入量78kg，C50钢纤维混凝土配合比详见表1。
3 施工技术
3.1 拌 和
拌和应使混凝土中的钢纤维分散均匀、不结团，同时还要防止钢纤维弯曲或折断。因此，钢纤维混凝土应使用机械搅拌，通常使用强制式或反锥式搅拌机。为确保混合料搅拌均匀，各材料的投放顺序为：水泥、粗集料、细集料、钢纤维，其中钢纤维投放分别三次放入搅拌机，先将混合料干拌均匀，再加适量水湿拌，拌和时间通常为2～3min。
3.2 运 料
在运送筑钢纤维混凝土时，一般采用手推车、自卸汽车运送，应控制运送的距离和时间，防止运输过程中振动导致筑钢纤维混凝土离析，运送的最长时间根据试验得出的水泥初凝时间，同时应保证给施工留有充分的作业时间为限。 3.3 浇 筑
当筑钢纤维混凝土运送至施工地点后，一般直接倒入伸缩缝浇筑带槽内，并人工找平。浇筑钢纤维混凝土时，应确保其分散均匀和整体连续，在划定连续施工的区间内，不能中断浇筑，必须连续施工。筑钢纤维混凝土从出料到浇筑完成累计时间不应超过30min。在施工过程中，不得加水。
3.4 振 捣
钢纤维混凝土必须采用机械振捣，不得采用人工插捣。振捣机具采用插入式振捣器。振捣方法应保证拌合物的密实及鋼纤维分散均匀。振动以钢纤维混凝土表面溢出砂浆、骨料不再下沉为准。在振捣过程中，如有多余混合料，要刮除，对于低凹地方应及时补平，然后用金属圆滚将表面滚压平整。
3.5 表面处理
为确保车辆通行安全，应防止钢纤维暴露或垂直伸出外面。在整平时用表面带凸棱的金属圆滚，将暴露或垂直伸出的钢纤维压入，待钢纤维混凝土表面无泌水时再用金属抹刀修平，经修平整的表面不得有暴露或垂直伸出钢纤维，同时不应有混凝土浮浆。
3.6 养 护
钢纤维混凝土和普通混凝土一样，也应及时养护。在混凝土抹面2h后，用手指轻压没有痕迹时，即可养护。可采用草帘、麻布覆盖于其表面，每天应在其表面洒水数次，让其一直处于潮湿状态，养护不得少于7d。也可用聚乙烯薄膜粘附钢纤维混凝土表面，从而阻止其中的水分蒸发，以确保其能正常发生水化反应。
4 施工质量控制
施工前，根据施工规范要求对各种原材料进行抽样送检。在施工过程中，应核实钢纤维混凝土的配合比是否满足设计要求。特别是对钢纤维混凝土搅拌、运输、摊铺和振捣应按要求严格执行，确保钢纤维在分散均匀、不结团，达到良好的力学性能。应按施工规范要求制作抗压和抗折试件。同时应做好钢纤维混凝土的养护工作。
5 结束语
柳州市某主车道大桥自2016年10月通车以来，经过对该桥梁伸缩缝钢纤维混凝土锚固端的跟踪观测，其结构保持完整、无明显裂纹。这充分体现出钢纤维混凝土在桥梁伸缩缝锚固端中应用的优越性能，能有效控制裂缝发展，延长结构使用寿命，经济效果显著。
参考文献
[1]钢纤维混凝土结构设计与施工规程.北京：中国建筑出版社，1992.
[2]钢纤维混凝土新型路面设计与施工.重庆大学出版社，1995.
收稿日期：2018-8-8
作者简介：杨 平（1985-），男，侗族，广西三江人，工程师，本科，主要从事路桥相关工作。