橋梁工程鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了橋梁工程鋼纖維混凝土施工技術(shù)應(yīng)用范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。
摘要：在概述鋼纖維混凝土性能及應(yīng)用過(guò)程的基礎(chǔ)上，以某高速公路分離式立交橋?yàn)槔?，該橋梁原橋面鋪裝層設(shè)計(jì)不合理，未鋪筑瀝青混凝土，抵抗溫縮裂縫能力較差，為此，進(jìn)行了鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工改造。本工程采用澆筑式施工方式，對(duì)鋼纖維混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑和振搗、成型、提漿、刻槽、切縫處理等特殊的施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明，對(duì)以上施工技術(shù)進(jìn)行妥善處理，可使鋼纖維混凝土在強(qiáng)度、抗彎折、抗拉伸、抗沖擊性能等方面得到全面優(yōu)化，且施工成本低，可在橋梁加固、橋面翻修鋪裝、高等級(jí)公路等工程中推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土；橋梁工程；施工技術(shù)
1.1鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土是通過(guò)將散亂的短鋼纖維按設(shè)計(jì)密度隨機(jī)分布于水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而使基體力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)不同程度地提升，并有效防止基體內(nèi)微裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展[1]。我國(guó)70年代中后期開始研制鋼纖維混凝土材料并率先在大慶、金華、上海、北京、廣東等地的機(jī)場(chǎng)跑道、公路路面、橋梁加固等領(lǐng)域應(yīng)用，之后逐漸推廣至土木施工各個(gè)領(lǐng)域。
1.2鋼纖維混凝土的性能
鋼纖維混凝土抗拉、抗彎折、抗扭、抗沖擊、抗疲勞、抗凍融、耐磨、阻裂等性能較好，其在遭受荷載沖擊的過(guò)程中鋼纖維能阻止并限制混凝土基體裂縫的發(fā)生，提升混凝土結(jié)構(gòu)的防火、耐熱、防水及抗收縮性能。鋼纖維混凝土在抗壓強(qiáng)度、抗劈裂強(qiáng)度、抗彎折強(qiáng)度等方面的性能均比普通混凝土優(yōu)越，具體見表1。鋼纖維混凝土性能主要受混凝土基體強(qiáng)度、鋼纖維自身強(qiáng)度及體積率、鋼纖維長(zhǎng)徑比等因素的影響，通常情況下，混凝土基體強(qiáng)度越高，鋼纖維自身強(qiáng)度越高且體積率越大，鋼纖維長(zhǎng)徑比越大，則鋼纖維混凝土性能越佳。然而鋼纖維長(zhǎng)徑比與體積率指標(biāo)并非越大越好，而應(yīng)保持在合理范圍。鋼纖維混凝土類型不同其性能也存在一定差異，強(qiáng)度CF50、鋼纖維體積率1.2%情況下，其性能比較詳見表2。鋼纖維的長(zhǎng)度通常在15～60mm范圍內(nèi)，25mm和30mm長(zhǎng)度的鋼纖維較為常用，前者多見于細(xì)石子混凝土噴射，后者則常用于大骨料混凝土澆筑、泵送和碾壓施工。鋼纖維寬度及等效直徑通常在0.25～2mm和0.25～1mm，等效直徑優(yōu)化后則增大至0.35～0.50mm，長(zhǎng)徑比通常為40～100。
2工程概況
某高速公路分離式立交橋全長(zhǎng)285.5m，主橋?qū)?5.5m，雙向四車道設(shè)計(jì)，其20m跨徑后張預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板原設(shè)計(jì)頂板厚度10cm，芯模加固厚度僅為5～8m，原橋面鋪裝層設(shè)計(jì)厚度12.5～15.5cm，且橋面鋪裝層方格鋼筋網(wǎng)設(shè)計(jì)間距10cm，未鋪筑瀝青混凝土，抵抗溫縮裂縫能力較差。考慮到施工工藝的進(jìn)一步完善，并防止因頂板厚度過(guò)薄而影響橋梁承載力和使用壽命，決定采用鋼纖維混凝土進(jìn)行橋面加固鋪裝，且鋪裝層厚度保持不變，并通過(guò)在橫橋向和縱橋向按20cm間距增設(shè)Φ12和Φ8補(bǔ)強(qiáng)鋼筋代替原鋼筋網(wǎng)，以提升混凝土抗拉性能。鋼纖維采用JW鋼筋廠所生產(chǎn)的30mm矩形剪切扭曲形鋼纖維。通過(guò)鋼纖維混凝土橋面鋪裝，以充分發(fā)揮鋼纖維混凝土物理力學(xué)性能，提升橋面層抗彎折、抗磨損、防滲性能、強(qiáng)度及承載力的同時(shí)，還能減小鋪裝層厚度，減少鋼筋網(wǎng)使用量，使結(jié)構(gòu)恒載降低，行車安全性和舒適性提升，延長(zhǎng)使用壽命。
3鋼纖維混凝土施工
鋼纖維混凝土施工方式包括澆筑式、噴射式和灌漿式三種，考慮到工程施工工期及施工質(zhì)量要求，本橋梁工程采用澆筑式施工方式。
3.1施工準(zhǔn)備
本橋梁工程鋼纖維混凝土施工應(yīng)選擇適宜的場(chǎng)地安裝調(diào)試機(jī)械設(shè)備，保證其性能狀態(tài)處于最高水平，并嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行鋼纖維混凝土施工，防止產(chǎn)生不必要的振動(dòng)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇最為有利的混凝土鋪筑方式。
3.2鋼筋鋪設(shè)
按照設(shè)計(jì)要求先進(jìn)行鋼筋定位并標(biāo)記，對(duì)于鋼筋交匯部位應(yīng)按設(shè)計(jì)間距打孔后嵌入設(shè)計(jì)長(zhǎng)度短鋼筋，且短鋼筋上支長(zhǎng)度不能超出橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)高范圍。根據(jù)標(biāo)記出的位置鋪設(shè)鋼筋并綁扎，對(duì)于存在支架鋼筋的部位，應(yīng)先綁扎固定鋼筋網(wǎng)和支架鋼筋，并使其與橋面間距達(dá)設(shè)計(jì)厚度要求。
3.3模板安裝
待綁扎好鋼筋網(wǎng)后，先進(jìn)行鋼模板的預(yù)先支立，待鋼模板水平位置與標(biāo)高均達(dá)設(shè)計(jì)要求后檢查鋼模板支架的牢固性及鋼架接頭的平順程度，且為避免鋼模板和梁頂接觸部位發(fā)生漏漿，應(yīng)在模板內(nèi)壁事先均勻噴涂隔離劑。
3.4制備鋼纖維混凝土
（1）鋼纖維的分散與攪拌在將鋼纖維材料投入攪拌機(jī)內(nèi)拌和時(shí)，應(yīng)采用功率0.72～1.0kW、分散力20～60kg/min的分散機(jī)將鋼纖維攪散后均勻分批次投入，若整袋或整箱一次性投入，會(huì)出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團(tuán)。使用強(qiáng)制性攪拌機(jī)拌和的過(guò)程中，應(yīng)將攪拌機(jī)預(yù)留空間控制在設(shè)計(jì)空間+20%范圍內(nèi)。投料的次序應(yīng)為：砂→鋼纖維→石子→水泥，先按1～2min的時(shí)間進(jìn)行混合料干拌，再加水和外加劑后濕拌2～3min，并將總拌和時(shí)間控制在5min以內(nèi)。（2）鋼纖維混凝土混合料的運(yùn)輸為避免本橋梁工程鋼纖維混凝土可能出現(xiàn)的離析，混凝土運(yùn)輸通過(guò)具有自卸功能的泵車進(jìn)行，運(yùn)輸途中應(yīng)防止因鋼纖維混凝土塌落度過(guò)小、振動(dòng)等原因?qū)е落摾w維沉底。此外由于鋼纖維混凝土中含有減水劑等成分，還應(yīng)提前采用鐵鏟攤鋪平整混凝土施工面，結(jié)合施工次序規(guī)劃出鋪筑施工區(qū)域，以防止因時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致材料出現(xiàn)離析[3]。（3）混合料澆筑和振搗在鋼纖維攤鋪施工前，通過(guò)振蕩器進(jìn)行混凝土材料充分振搗以確保其分布的均勻性，攤鋪系數(shù)應(yīng)保持在1.2～1.3。若采用插入式振搗器振搗，則會(huì)導(dǎo)致混合料中鋼纖維聚集于振動(dòng)棒位置處產(chǎn)生“集束效應(yīng)”[4]，為保證混合料中鋼纖維的二維分布，應(yīng)采用平板式振搗器整平振搗，并防止振搗過(guò)度。此外，在振動(dòng)振搗過(guò)程中，還應(yīng)保證鋼纖維縱向條狀集束排列，以便于其能有效抵抗橋面層收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力及行車荷載等的傳遞。（4）鋪筑成型及提漿鋪筑混凝土前的3～4h內(nèi)應(yīng)持續(xù)灑水確保橋面濕潤(rùn)飽和并在施工前0.5～1h停止灑水，采用人工方式平整地面，并分別運(yùn)用振動(dòng)棒和平板振動(dòng)器將鋪筑邊角和中間區(qū)域振搗處理，振動(dòng)器平板重疊寬度應(yīng)不超過(guò)其寬度的1/2，保證振搗施工勻速進(jìn)行，不得出現(xiàn)過(guò)振和漏振?；炷帘砻嫣釢{施工采用三軸提漿整平機(jī)進(jìn)行，能確保路面平整、密實(shí)，在鋪筑鋼纖維混凝土的過(guò)程中，考慮到混凝土材料有較高的含沙量，且粗骨料與纖維分布不規(guī)則，所以本工程采用真空吸水鋪筑施工方式。鋪筑完畢，還應(yīng)機(jī)械抹平混凝土表面，防止混凝土材料中的鋼纖維外露。拆模后，若出現(xiàn)鋼纖維外露現(xiàn)象，必須及時(shí)處理，保證施工效果。（5）刻槽為提升混凝土結(jié)構(gòu)表層的抗滑性，應(yīng)在面層刻槽處理。首先按照設(shè)計(jì)要求確定出刻槽寬度和間距，本工程橋面混凝土結(jié)構(gòu)表層刻槽寬3～5mm，刻槽深5～6mm，刻槽間距20～30mm，出于行車舒適性及橋面混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命等的考慮，應(yīng)采用寬度2～4mm的窄槽，且刻槽表面積比應(yīng)不超出12%～15%范圍。
3.5切縫處理及養(yǎng)生
鋼纖維混凝土收縮性小、抗裂性良好，所以對(duì)于有條件封閉交通的路段，應(yīng)整幅施工，不設(shè)縱縫，待鋼纖維養(yǎng)生后其實(shí)際強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)再切鋸縮縫[5]。但本橋梁屬于交通要道，交通量大，無(wú)法整幅封閉交通，所以，在橋面鋼纖維混凝土面層鋪裝施工時(shí)，還必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工程實(shí)際從墩頂開始按照30m間隔設(shè)置橫向縮縫，并使其與兩側(cè)防撞欄縮縫齊平。還必須在綜合考慮鋼纖維混凝土初凝時(shí)間的基礎(chǔ)上加強(qiáng)結(jié)構(gòu)切縫時(shí)間控制，切縫深應(yīng)不超出2～3cm范圍，切縫完畢后選用優(yōu)質(zhì)填縫料灌縫處理。待混凝土終凝后進(jìn)行灑水養(yǎng)生，并覆蓋麻袋確?；炷两Y(jié)構(gòu)處于潮濕狀態(tài)，10～15d后測(cè)試混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求后投入使用。
4結(jié)語(yǔ)
鋼纖維混凝土為強(qiáng)度、抗彎折性良好且使用壽命較長(zhǎng)的新型優(yōu)質(zhì)水泥基復(fù)合施工材料，為加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，必須嚴(yán)格選取鋼纖維材料并加強(qiáng)各施工環(huán)節(jié)控制，本工程竣工后運(yùn)行效果表明，鋼纖維混凝土橋面施工質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)在同類工程中推廣應(yīng)用。與普通混凝土材料相比，鋼纖維混凝土的應(yīng)用可使造價(jià)降低10%～30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳瑜未，王東升.鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用[J].智能城市，2020（14）：148-149.
[2]年峰.道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用探討[J].建材與裝飾，2020（19）：264-266.
[3]殷鵬昊.現(xiàn)代路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術(shù)研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（12）：234-235.
[4]劉艷艷，羅恒梁.路橋施工中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2020（9）：90-91.
作者：郭彥群 單位：邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司