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摘要：
钢纤维混凝土是一种具有良好力学性能的工程复合材料，具有施工简便利于缩短工期，价格相对其他材料低廉等优点。因此在道路路面，桥梁结构，房屋建设等诸多工程领域得到广泛应用。能够城市经济快速发展,高等级公路和桥梁的建设步伐日益加快对建筑材料的要求。本文就钢纤维混凝土的性能及路桥施工中技术的应用予以阐述,以供参考。
关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术
钢纤维混凝土是一种纤维材料与颗粒材料混杂的复合材料。乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，使其韧性发生了变化。因此改变了混凝土的抗弯、抗冲击、抗拉、抗冻、耐磨性能和疲劳寿命都得到了大大增强。这些性能是能满足路桥施工必备条件，因此钢纤维混凝土在路桥工程中得到了广泛的应用。
1、钢纤维混凝土的基本性能
在普通混凝土之中，以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中，再经过硬化从而制得钢纤维混凝土。与普通混凝土比较，其物理性质均发生变化，且均有较大提高：对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好；耐磨与抗冻性能良好；抗剪性优越，普通的混凝土其开裂荷载和极限荷载几乎一样,而钢纤维混凝土可以在出现开裂荷载后,荷载还能够增大；抗拉、抗压及抗弯的极限强度较高，与普通混凝土比较其单轴抗拉极强度可提高40-50%,抗弯极限强度可提高50-150%；具有良好的抗冲击性能，钢纤维混凝土在纤维掺量为0.8-2.0%时,其冲击韧性指标可提高50-100倍,甚至更高；明显改善的变形性能,钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显,钢纤维可使混凝土的收缩率降低10-30%；重量和强度比值增加；显著提高的抗裂与抗疲劳性能。
2、钢纤维混凝土在路桥施工中的应用
2.1道路施工中钢纤维混凝土的应用
通常情况下，钢纤维混凝土主要用于铺设全截面钢纤维混凝土路面、复合式钢纤维混凝土路面、压钢混凝土路面等,它能减薄铺装的厚度,良好的耐磨性能、抗冻融性能使其应用范围广,能有效减少路面横向缩缝少,甚至铺筑不设纵缝的路面等等,优势明显。①用钢纤维水泥砂浆、钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行罩面修补时，钢纤维体积占总体积1% -2%效果较好,长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般控制在70-100范围内。②碾压钢纤维混凝土路面。在碾压混凝土中参入钢纤维，这样可使路面的强度与韧性增强，碾压混凝土的力学性能也会得以改善。③新建复合式钢纤维混凝土路面。复合式路面有双层式路面、三层式路面等。双层式路面是往全路面板厚的上层铺设，约占全厚的40-60%钢纤维混凝土。三层式复合路面是已两层成钢纤维混凝土层，夹一层普通混凝土层。实践经验表明。在有较高机械化铺设条件的地区宜使用三层式复合路面。④新建全截面钢纤维混凝土路面。钢纤维的掺入份量是0.8-1.2%的钢纤维混凝土路面与普通混凝土路面相比其厚度仅为普通路面的50-60%。双车道路面一般不铺设制纵逢。横缝间距常为20-30m,不超过50m。⑤旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式三种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体,共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结,而是中间设置一个隔离层,各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。
2.2 桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
①在桥梁施工中,钢纤维混凝土因其良好的抗裂性、耐久性、有效控制结构性,广泛应用于铺设桥面、建造桥梁上部荷载部位、加固桥梁墩台等结构部位上。在相同的荷载条件下,钢纤维混凝土可以使铺装厚度减少30%～50%,降低了桥梁自身的恒载又减少了工程量。车辆驶过桥面时震动释放出的巨大能量会造成桥面铺装与伸缩缝连接的破坏,而钢纤维混凝土能有效应对较强的冲击力,加强混凝土结构与伸缩缝的连接强度,减少或降低伸缩缝的位移、变形或者翘曲,延长桥梁的使用寿命。同时钢纤维混凝土桥面很少有坑槽现象,混凝土剥落少,开裂缓慢得多,且裂缝宽度小。钢纤维混凝土的应用推动着桥梁结构朝着大跨度、轻型化的方向发展。②桥梁上部承受荷载部位。作为主梁（主拱圈）或加强局部应力集中区，优化结构受力性能,有效降低结构变形程度，减轻自重，推动桥梁整体结构轻型化、大跨度的发展方向。采用钢纤维混凝土可减少上部材料用量，使下部墩台数量也相应减少，从而降低造价，而且，结构性能良好，造型美观，经济效益也会得到提高。③桥梁墩台等结构局部加固。長久的动载作用导致桥面和桥梁墩台表层剥落及板裂缝病害，使用转子Ⅱ型喷射机喷射5-20cm 钢纤维混凝土从而使结构的整体性与抗震性要求得以满足。通常使用的是剪切钢纤维，掺入量是1.0%；使用硫铝酸盐与 TS 型速凝剂快硬水泥从而使早期桥梁每个部位的抗裂性能得以提高。④钢筋混凝土桩加强。钢纤维混凝土的应用能够使得桩顶或桩尖局部得到增强，大大增加桩的穿透力，减少锤击的次数，对于打击速度会有极大提升。
2.3采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道和边坡防护加固
采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施。具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段,采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。
3、钢纤维混凝土施工技术
钢纤维混凝土的施工，可以按照其施工方法划分主要有以下几种，浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。钢纤维混凝土道桥工程质量的优劣,在很大程度上取决于施工质量。因此,在钢纤维混凝土施工时,除了满足普通混凝土的施工要求外,还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题,确保钢纤维均匀分布在基体中。
3.1设置钢纤维分散装置
钢纤维为一次性直接投入搅拌机易出现结团现象,为了保证钢纤维充分均匀的分散,应使钢纤维经过分散机后再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75 kW -1.0kW,分散力宜为20kg/min-60kg/min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维,并在料斗入口处设置振动筛。
3.2 搅拌投料顺序和搅拌时间
为避免钢纤维结团，应采取先干后湿分级投料的工艺。其工艺应按砂→钢纤维→碎石→水泥的顺序在搅拌机内将混和料先干拌 1min，之后加外加剂和水湿拌2min。
3.3 采用强制式搅拌机
钢纤维混凝土搅拌机，一般情况宜使用双锥反转出料式和强制式搅拌机。为防止搅拌机超负荷工作，当纤维坍落度较小和掺量较高时，相应有所降低搅拌机的利用率。
3.4 浇注和振捣
钢纤维混凝土的浇注不得使浇注接头明显。为保持整体连续性每次倒料必须相压 15-20cm。同时，必须连续进行对钢纤维混凝土的浇注。为钢纤维混凝土进行振捣应使用插入式振动棒，会产生集束效应使得钢纤维的聚集方向朝振动棒；在振捣棒插振后不得出现没有钢纤维的空洞、穴坑、沟槽。钢纤维混凝土路面的铺设,对振捣棒组的振捣频率有要求,振捣棒组不得插入路面内部振捣。通过平板振动器振捣成型后可以确保钢纤维的二维分布。当采用振捣棒时，为保证边角混凝土密实，能够有利于抵抗板体温度应力、收缩应力及荷载的传递钢纤维的排列应采取纵向条状集束排列。振捣好的混凝土将外露的钢纤维压入混凝土中抹平表面，以防止露出表面的纤维锈蚀或刺人。
3.5 成型
钢纤维混凝土具有砂率大、纤维乱向分布、粗骨料细的特点, 因此钢纤维混凝土路面宜采用机械抹平以防止钢纤维外露。为避免拉毛产生纤维外露现象可采用压纹机压纹工艺。拆模后对漏振或纤维外露进行及时处理。
3.6 接缝施工
钢纤维混凝土有较好的抗裂性、收缩性。施工路段有封闭交通的条件的，可采用混凝土摊铺机做成不设纵缝的整幅式。钢纤维浇筑达设计强度50%后切锯缩缝。
3.7运输
钢纤维混凝土在运输过程中,坍落度和含气量都会有损失,拌和物稠度下降。由于在运输时受到振动使钢纤维下沉,影响了钢纤维混凝土的均匀性。因此钢纤维混凝土的运输距离应尽量缩短,料斗出口尺寸要大一些。有条件时也可以采用泵送。
4、结语
(1)重视钢纤维混凝土的施工,是保证其质量的重要环节。
(2)采用复合路面结构是充分发挥钢纤维混凝土路用性能和降低工程造价的有效途径。
(3)开发砂浆渗浇高含量钢纤维和采用聚合物浸渍钢纤维混凝土进一步提高钢纤维混凝土的物理力学性能。
(4)钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料,可以实现按照使用要求设计材料的目的。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在路桥工程的应用将进一步拓宽。
参考文献：
[1] 张湘文.路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析[J].四川建材,2008，(02).
[2] 舒畅.路桥施工中钢纤维混凝土施工技术应用分析[J].科技资讯，2010，(28).
[3] 谢满举.对钢纤维混凝土的施工技术的探讨[J].科技创新导报,2009(07).
[4] 沈重庆.钢纤维混凝土的力学性能探讨及应用[J].中国科技博览，2011，(11).
[5] 张志勇.钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用[J].科技与生活，2011(06).
钢纤维混凝土是一种具有良好力学性能的工程复合材料，具有施工简便利于缩短工期，价格相对其他材料低廉等优点。因此在道路路面，桥梁结构，房屋建设等诸多工程领域得到广泛应用。能够城市经济快速发展,高等级公路和桥梁的建设步伐日益加快对建筑材料的要求。本文就钢纤维混凝土的性能及路桥施工中技术的应用予以阐述,以供参考。
关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术
钢纤维混凝土是一种纤维材料与颗粒材料混杂的复合材料。乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，使其韧性发生了变化。因此改变了混凝土的抗弯、抗冲击、抗拉、抗冻、耐磨性能和疲劳寿命都得到了大大增强。这些性能是能满足路桥施工必备条件，因此钢纤维混凝土在路桥工程中得到了广泛的应用。
1、钢纤维混凝土的基本性能
在普通混凝土之中，以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中，再经过硬化从而制得钢纤维混凝土。与普通混凝土比较，其物理性质均发生变化，且均有较大提高：对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好；耐磨与抗冻性能良好；抗剪性优越，普通的混凝土其开裂荷载和极限荷载几乎一样,而钢纤维混凝土可以在出现开裂荷载后,荷载还能够增大；抗拉、抗压及抗弯的极限强度较高，与普通混凝土比较其单轴抗拉极强度可提高40-50%,抗弯极限强度可提高50-150%；具有良好的抗冲击性能，钢纤维混凝土在纤维掺量为0.8-2.0%时,其冲击韧性指标可提高50-100倍,甚至更高；明显改善的变形性能,钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显,钢纤维可使混凝土的收缩率降低10-30%；重量和强度比值增加；显著提高的抗裂与抗疲劳性能。
2、钢纤维混凝土在路桥施工中的应用
2.1道路施工中钢纤维混凝土的应用
通常情况下，钢纤维混凝土主要用于铺设全截面钢纤维混凝土路面、复合式钢纤维混凝土路面、压钢混凝土路面等,它能减薄铺装的厚度,良好的耐磨性能、抗冻融性能使其应用范围广,能有效减少路面横向缩缝少,甚至铺筑不设纵缝的路面等等,优势明显。①用钢纤维水泥砂浆、钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行罩面修补时，钢纤维体积占总体积1% -2%效果较好,长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般控制在70-100范围内。②碾压钢纤维混凝土路面。在碾压混凝土中参入钢纤维，这样可使路面的强度与韧性增强，碾压混凝土的力学性能也会得以改善。③新建复合式钢纤维混凝土路面。复合式路面有双层式路面、三层式路面等。双层式路面是往全路面板厚的上层铺设，约占全厚的40-60%钢纤维混凝土。三层式复合路面是已两层成钢纤维混凝土层，夹一层普通混凝土层。实践经验表明。在有较高机械化铺设条件的地区宜使用三层式复合路面。④新建全截面钢纤维混凝土路面。钢纤维的掺入份量是0.8-1.2%的钢纤维混凝土路面与普通混凝土路面相比其厚度仅为普通路面的50-60%。双车道路面一般不铺设制纵逢。横缝间距常为20-30m,不超过50m。⑤旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式三种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体,共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结,而是中间设置一个隔离层,各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。
2.2 桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
①在桥梁施工中,钢纤维混凝土因其良好的抗裂性、耐久性、有效控制结构性,广泛应用于铺设桥面、建造桥梁上部荷载部位、加固桥梁墩台等结构部位上。在相同的荷载条件下,钢纤维混凝土可以使铺装厚度减少30%～50%,降低了桥梁自身的恒载又减少了工程量。车辆驶过桥面时震动释放出的巨大能量会造成桥面铺装与伸缩缝连接的破坏,而钢纤维混凝土能有效应对较强的冲击力,加强混凝土结构与伸缩缝的连接强度,减少或降低伸缩缝的位移、变形或者翘曲,延长桥梁的使用寿命。同时钢纤维混凝土桥面很少有坑槽现象,混凝土剥落少,开裂缓慢得多,且裂缝宽度小。钢纤维混凝土的应用推动着桥梁结构朝着大跨度、轻型化的方向发展。②桥梁上部承受荷载部位。作为主梁（主拱圈）或加强局部应力集中区，优化结构受力性能,有效降低结构变形程度，减轻自重，推动桥梁整体结构轻型化、大跨度的发展方向。采用钢纤维混凝土可减少上部材料用量，使下部墩台数量也相应减少，从而降低造价，而且，结构性能良好，造型美观，经济效益也会得到提高。③桥梁墩台等结构局部加固。長久的动载作用导致桥面和桥梁墩台表层剥落及板裂缝病害，使用转子Ⅱ型喷射机喷射5-20cm 钢纤维混凝土从而使结构的整体性与抗震性要求得以满足。通常使用的是剪切钢纤维，掺入量是1.0%；使用硫铝酸盐与 TS 型速凝剂快硬水泥从而使早期桥梁每个部位的抗裂性能得以提高。④钢筋混凝土桩加强。钢纤维混凝土的应用能够使得桩顶或桩尖局部得到增强，大大增加桩的穿透力，减少锤击的次数，对于打击速度会有极大提升。
2.3采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道和边坡防护加固
采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施。具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段,采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。
3、钢纤维混凝土施工技术
钢纤维混凝土的施工，可以按照其施工方法划分主要有以下几种，浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。钢纤维混凝土道桥工程质量的优劣,在很大程度上取决于施工质量。因此,在钢纤维混凝土施工时,除了满足普通混凝土的施工要求外,还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题,确保钢纤维均匀分布在基体中。
3.1设置钢纤维分散装置
钢纤维为一次性直接投入搅拌机易出现结团现象,为了保证钢纤维充分均匀的分散,应使钢纤维经过分散机后再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75 kW -1.0kW,分散力宜为20kg/min-60kg/min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维,并在料斗入口处设置振动筛。
3.2 搅拌投料顺序和搅拌时间
为避免钢纤维结团，应采取先干后湿分级投料的工艺。其工艺应按砂→钢纤维→碎石→水泥的顺序在搅拌机内将混和料先干拌 1min，之后加外加剂和水湿拌2min。
3.3 采用强制式搅拌机
钢纤维混凝土搅拌机，一般情况宜使用双锥反转出料式和强制式搅拌机。为防止搅拌机超负荷工作，当纤维坍落度较小和掺量较高时，相应有所降低搅拌机的利用率。
3.4 浇注和振捣
钢纤维混凝土的浇注不得使浇注接头明显。为保持整体连续性每次倒料必须相压 15-20cm。同时，必须连续进行对钢纤维混凝土的浇注。为钢纤维混凝土进行振捣应使用插入式振动棒，会产生集束效应使得钢纤维的聚集方向朝振动棒；在振捣棒插振后不得出现没有钢纤维的空洞、穴坑、沟槽。钢纤维混凝土路面的铺设,对振捣棒组的振捣频率有要求,振捣棒组不得插入路面内部振捣。通过平板振动器振捣成型后可以确保钢纤维的二维分布。当采用振捣棒时，为保证边角混凝土密实，能够有利于抵抗板体温度应力、收缩应力及荷载的传递钢纤维的排列应采取纵向条状集束排列。振捣好的混凝土将外露的钢纤维压入混凝土中抹平表面，以防止露出表面的纤维锈蚀或刺人。
3.5 成型
钢纤维混凝土具有砂率大、纤维乱向分布、粗骨料细的特点, 因此钢纤维混凝土路面宜采用机械抹平以防止钢纤维外露。为避免拉毛产生纤维外露现象可采用压纹机压纹工艺。拆模后对漏振或纤维外露进行及时处理。
3.6 接缝施工
钢纤维混凝土有较好的抗裂性、收缩性。施工路段有封闭交通的条件的，可采用混凝土摊铺机做成不设纵缝的整幅式。钢纤维浇筑达设计强度50%后切锯缩缝。
3.7运输
钢纤维混凝土在运输过程中,坍落度和含气量都会有损失,拌和物稠度下降。由于在运输时受到振动使钢纤维下沉,影响了钢纤维混凝土的均匀性。因此钢纤维混凝土的运输距离应尽量缩短,料斗出口尺寸要大一些。有条件时也可以采用泵送。
4、结语
(1)重视钢纤维混凝土的施工,是保证其质量的重要环节。
(2)采用复合路面结构是充分发挥钢纤维混凝土路用性能和降低工程造价的有效途径。
(3)开发砂浆渗浇高含量钢纤维和采用聚合物浸渍钢纤维混凝土进一步提高钢纤维混凝土的物理力学性能。
(4)钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料,可以实现按照使用要求设计材料的目的。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在路桥工程的应用将进一步拓宽。
参考文献：
[1] 张湘文.路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析[J].四川建材,2008，(02).
[2] 舒畅.路桥施工中钢纤维混凝土施工技术应用分析[J].科技资讯，2010，(28).
[3] 谢满举.对钢纤维混凝土的施工技术的探讨[J].科技创新导报,2009(07).
[4] 沈重庆.钢纤维混凝土的力学性能探讨及应用[J].中国科技博览，2011，(11).
[5] 张志勇.钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用[J].科技与生活，2011(06).