基于钢纤维混凝土施工技术在我国市政桥梁桥面铺装施工中的应用与研究

基于钢纤维混凝土施工技术在我国市政桥梁桥面铺装施工中的应用与研究

金志明

广州市从化区市政道路建设管养中心

        摘要：钢纤维混凝土具有极强的抗冲击性能；优越的抗剪、抗裂、抗疲劳性能；较高的抗压、抗拉、抗弯极限强度；良好的抗变形能力等众多优点，将钢纤维混凝土应用在市政桥梁桥面铺装施工中，能够显著的提高市政桥梁桥面铺装施工的质量，以此提高整个市政桥梁工程的质量，进而为城市建造出质量合格的市政桥梁工程。市政桥梁工程桥面采用的普通混凝土，随着使用年限的增加以及交通流量的不断增大，会导致市政桥梁桥面出现许多质量问题，严重的影响了市政桥梁的正常使用。因此，为了保证市政桥梁桥面的质量，应该采用性能更好的材料，其中钢纤维混凝土相对于普通混凝土来说具有更高的性能，因此，将钢纤维混凝土应用在市政桥梁桥面铺装施工中已经成为一种趋势，应该引起市政桥梁施工单位的重视。基于此，本文简要分析了钢纤维混凝土在市政桥梁桥面铺装施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。         关键词：钢纤维混凝土；施工技术；市政桥梁；桥面铺装；施工应用         1、前言         桥面铺装施工作为市政桥梁施工重要组成部分，其铺装施工质量对市政桥梁整体质量有着非常重要的影响。由于城市道路建设数量越来越多，交通工具数量也明显增加，而且大型重型车辆也越来越多，这就对市政桥梁施工建设提出了非常高的要求。钢纤维混凝土较普通混凝土而言，相关性能得到了显著的提升，更加适用于市政桥面桥面的铺装作业。         2、钢纤维混凝土基本性能分析         钢纤维混凝土最大的特点在于：在普通混凝土构成的基础之上，添加了一定比例的短钢纤维，属于一种全新的复合材料。在掺入短钢纤维的条件下，混凝土内部的裂缝扩展趋势得到了有效的抑制。同时，从本材料的工程应用角度上来说，在受到荷载作用力影响的条件下，除水泥基料需要承受外力影响以外，短钢纤维同样负责对部分外力的承受，故而，相对于传统意义上的普通混凝土而言，钢纤维混凝土的抗拉性、抗弯性、抗剪性、抗冲击性大大提升。

钢纤维在路桥混凝土施工中的掺加，可以有效提升路桥工程的抗拉性能及承载能力，进而增强了路桥工程的强度、使用寿命及降低了工程施工的投资成本。随着社会主义市场经济发展水平的不断提升，要求不断提高钢纤维混凝土施工技术水平，规范路桥施工工艺，有效提升现代路桥品质的衡量标准。 　　3 钢纤维混凝土施工技术优势 　　3.1增强路桥硬度 　　传统混凝土路桥，厚度较小，无法承受较大的冲击力，安全性与舒适度无法保证。而钢纤维混凝土技术所制造的路桥，厚度要比传统混凝土制造路桥的厚度多一倍，同时，钢纤维混凝土路面只有横缝的设置，并不存在竖缝，且横缝间距符合相关规定，进一步增加了路面的抗冲击能力。 　　3.2增强路桥的耐磨性 　　传统的混凝土路桥，耐磨性较低，主要是因为路桥承载力低，无法承受较大的摩擦力。而钢纤维混凝土制造的路桥，在各种实验中，都能经受较大的摩擦力与承载力，有利于增强路桥的抗摩擦能力。 　　3.3抗裂性能强 　　传统的混凝土路桥，抗裂与抗疲劳能力较弱，主要因为其无法控制自身的温度，热胀冷缩之后便会出现较大裂缝，对路桥的实用性造成不利影响。而钢纤维混凝土制造的路桥，能够很好的掌控温度的变化，不会出现较大的温度差，抗裂性较强。 　　3.4抗压、拉、弯性能较强 　　传统的混凝土路桥，抗压、拉、弯性能较低，主要是因为其在经受重力碾压的过程中，无法保持原有形状，出现碎裂与松散现象，影响着人们的生命安全。而钢纤维混凝土所制造的路桥，抗压、拉、弯能力都要比传统混凝土路桥多一倍甚至二倍，在受到重力碾压过后，即使出现碎石，也不会有松散的问题。 　　4 钢纤维混凝土施工技术在市政桥梁桥面铺装施工中的应用 　　4.1选择适宜的施工材料 　　第一，选择适宜的钢纤维。因为钢纤维表面以及相应性能直接影响着混凝土粘结强度，因此必须选择粘结强度比较高的钢纤维。大量试验发现，哑铃型钢纤维最适合应用在市政桥面铺装施工中。需要注意的是，钢纤维掺入量应该与混凝土体积保持1：100 的比例。第二，选择适宜的水泥与砂。425 号普通硅酸盐水泥以及中粗砂就能够应用在桥面铺装中。 　　4.2 处理下梁面或者平层 　　在桥面铺装层下梁面或平层的处理的中，要根据桥梁工程施工的具体情况进行处理。目前主要有三中处理技术：第一当T 梁引桥部分浇筑整体层时，要插入适当的剪力钢筋，如型号为d10mm，间距为75cm× 75cm的剪力钢筋，其伸入整体层和铺装层的长度为6m和5m。这种方式不仅能够增加铺装层的锚固长度，还可以增强梁面的强度。在施工过程中，必须将部分剪力筋弯倒同时还不能留出尖角，以免车辆行走时损坏轮胎。

第二当设计发生变更且整体化层在部分桥段已经浇筑的情况下，必须对混凝土面凿花，将浮浆彻底清除，在混凝土面钻孔时间距要设为75cm× 75cm，钢筋棒要选择d12mm进行插入，然后采用环氧树脂进行固结。第三当主桥箱梁顶面没有调层时，梁顶的预应力筋很多，不能进行钻孔插埋钢筋，为了彻底凿出新鲜的混凝土面，在凿毛方式上必须采用“地毯式的”凿除方式。 　　4.3 标高带及钢筋网的施工 　　在模板选用中应选择角钢，安装时阴角必须朝上，在滚筒和角钢之间要保持一定的接触，这样更方便对高程的控制。用水泥砂浆把角钢底进行填塞，这样不仅可以增强模板的刚度，还可以有效避免漏浆。必须每隔1.5m 设置一个角钢测点，测量的精准度必须控制在1mm 左右。为了减少钢纤维混凝土的开裂率，必须采用科学有效的防裂措施如在钢纤维混凝土铺装层内设置一个直径为d10mm，间距为15cm×15cm 的钢筋网进行防范。为了方便切缝，钢筋网必须与混凝土顶面有3cm 的距离。 　　4.4钢纤维混凝土的搅拌与运输 　　新型混凝土的搅拌与运输工艺是桥梁桥面建设中重要的一个阶段之一。事实证明，在对这种新型的混凝土进行搅拌时，最佳选用的是强制型的搅拌机。在搅拌阶段，也须控制搅拌的数量不能超过搅拌机承受的额定数量。这种搅拌操作技术会对混凝土在桥面铺装施工中的使用性能产生一定的作用。因此，在搅拌过程中，可以采用二次投料三次搅拌的方法实施，对投料的次序与方法也要按照要求执行，这样才能确保钢纤维在混凝土基体内的均匀分布。在投入物料方面，为了达到快捷精准的目标，可以采用电子计数方式进行投料，若遇到有锈蚀或者含有硬块的钢元素，则应不予应用。在对钢纤维混凝土进行运输操作时，应采用合格的混凝土拌合车，这可以有效的防止混凝土在运输过程中下沉现象。 　　4.5摊铺与振捣施工技术 　　作为桥面铺装最重要的阶段，钢纤维混凝土浇筑技术的优劣对工程整体质量起着关键性的作用。在浇筑混凝土时，必须对待浇地面进行冲洗，在铺装层比较薄的地段，必须采用浓水泥浆进行扫浆作业。在进行钢纤维混凝土摊铺作业时，必须利用搅拌车将混凝土直接运到施工桥面，在卸料工作时，要及时迅速地进行1min到2min的转动，把熟料进行均匀搅拌，卸料工作结束后不能使用振动梁推浆，要利用拉板或铁铲将混凝土进行整平工作。为了确保工程进度，必须为各个施工点配置振动棒4台，铲浆人员5名，在混凝土摊铺设计中必须比标高多出0.5cm，这样可以为接下来的收浆工作提供便利。 　　4.6 切缝施工 　　在市政桥梁桥面铺装施工中，切缝技术的时间要严格控制，切缝时间不能过早，这样就会因为锯片的振动，使已经黏合的碎石、钢纤维及水泥产生松动现象，造成桥面的早期破坏；当切缝时间过晚时，很容易使混凝土产生收缩开裂的现象，通常情况下混凝土的强度以8～15Mpa 最佳。 　　4.7钢纤维混凝土抹光和养护 　　整平、振实混凝土后，应停止施工4h，也可以根据具体的天气情况、塌落度进行时间的确定，为确定混凝土是否处于初凝状态，可选用脚踩上面，出现5mm脚印下沉为标准。在混凝土表面选用抹光机进行1～2遍粗抹，随后进行提浆、搓毛及压实作业。一次抹光作业完成后，下次抹光作业应在混凝土表面水分蒸发后进行，同时选用人工的方式对部分凹陷与不平整位置进行补浆与抹平；随后选用机械设备进行全面抹平作业。确保抹平与压实整个面层后，应复核其平整度，检查工作应在机械抹光后利用靠尺完成，进而对面层平整度进行良好控制。在钢纤维混凝土养护中，主要选用的材料为薄膜、草包等，确保其表面具备14d的湿润程度，并将其养护周期控制在28d。 　　总之，由于钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度，较高的抗裂性能和抗冲击性能，其用于路桥面铺装层可使其优越性能得以充分发挥，从而使道路路面、桥梁结构处于良好的工作状态。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。 　　         5、案例分析

        本文以某市公路上一座装配式预应力混凝土空心板桥为例，这个桥梁一共有3跨，单跨的跨径长度在12米左右，桥梁的全长有36米;桥梁上部采用的是装配式预应力混凝土空心板，桥面的特点是简易和连续;下部桥台采用的是柱式或者肋板式的台，桥墩选用的也是柱式墩，灌注应用在所有的基础上;有12块预应力混凝土空心板是横向布置的，连接方式是绞缝连接，将钢筋预留在空心板绞缝内，并且交叉和绑扎相邻空心板的钢筋;将抗拉锚栓设置在空心板两端的绞缝处，这是为了避免在施工中出现侧向位移等情况，同时，还需要将横向抗震挡块设置在墩台上。通常情况下，在对荷载等级设计的时候，汽车需要超过20级，挂车120。将10厘米厚的现浇FC40钢纤维混凝土铺装层设置在空心板上，将10厘米后的沥青混凝土面层设置在空心板的最上层。         5.1对铺装层下梁面及平层的处理         结合市政桥梁桥面铺装工程实际情况，在对铺装层以下梁面及平层进行处理的过程当中，所涉及到的处理方式包括以下三种类型：首先，在T梁结构引桥部分进行整体层浇筑的过程当中，所对应的处理方案为：插入剪力钢筋（钢筋截面为10.0mm），钢筋插入中的间距控制为75.0×75.0cm。分别深入整体层以及铺装层。同时，为确保预处理的质量可靠，还要求对混凝土表面进行拉毛处理，对表面浮浆进行清除，放倒剪力钢筋，避免铺装完成后车辆行驶中其尖角部分对轮胎造成影响；其次，在工程出现变更的时候，本区段铺装作业中已经完成了对部分区域的浇筑处理，针对此问题，要求采取的处理方案为：对混凝土表面进行凿花，对表面浮浆进行清除，混凝土表面做钻孔处理（钻孔间距控制为75.0×75.0cm），插入钢筋棒后，使用环氧树脂对钢筋进行固结处理；最后，由于本工程当中，主桥箱梁顶面没有设置独立调层，且梁顶预应力钢筋分布较为紧密，无法直接进行钻孔并插入钢筋。此情况下的处理方案为：对新鲜混凝土面进行彻底凿除处理。

        5.2标高带及钢筋网的施工         在模板选用中应选择角钢，安装时阴角必须朝上，在滚筒和角钢之间要保持一定的接触，这样更方便对高程的控制。用水泥砂浆把角钢底进行填塞，这样不仅可以增强模板的刚度，还可以有效避免漏浆。必须每隔1.5m设置一个角钢测点，测量的精准度必须控制在1mm左右。为了减少钢纤维混凝土的开裂率，必须采用科学有效的防裂措施如在钢纤维混凝土铺装层内设置一个直径为d10mm，间距为15cm×15cm的钢筋网进行防范。为了方便切缝，钢筋网必须与混凝土顶面有3cm的距离。         5.3钢纤维混凝土搅拌和运输         钢纤维混凝土用于市政桥梁桥面铺装层施工过程中，需要确保钢纤维均匀的分布在混凝土基体内，这样才能更好的将钢纤维混凝土的作用充分发挥出来。所以在施工过程中，做好钢纤维混凝土的搅拌工作是提高钢纤维在混凝土中均匀度的关键所在。在对钢纤维混凝土进行搅拌时通常会选择强制式拌和机，而且搅拌过程中不能超过搅拌机额定功量的五分之四。         在搅拌过程中选择二次投料三次搅拌法进行，严格对投料次序和方法，避免钢纤维出现结团和不均匀的情况发生。在搅拌过程中，为了能够有效的确保投料的准确性，则可以利用电子计量系统进行计量，对于有锈蚀和结块的钢纤维则不能进行使用。在进行钢纤维混凝土运输时宜选用混凝土拌和车进行运输，可以有效的对钢纤维运输过程中下沉的现象进行预防。另外为了更好的增加钢纤维混凝土的和易性，则在拌合料中也可以加入高效缓凝减水剂。         5.4对钢纤维混凝土的浇筑、振捣及摊铺         浇筑环节的质量控制是决定整个市政桥梁桥面铺装质量的最核心环节。在浇筑过程中需要注意的是：针对施工现场铺装层较薄的区域，预先使用水泥浆进行扫将处理，扫浆完成后迅速转入对混凝土的浇筑工作中。同时，混凝土原料直接运输至施工现场，卸料前先快速转动120.0s，使用铁铲对混凝土进行整平处理。要求按照标高+0.5cm的标准控制混凝土摊铺高度，为后续的平整以及收浆处理提供方便。同时，在钢纤维混凝土的诊断过程中，要求同步进行振动棒振动以及平板振器平行振实处理。在钢纤维混凝土浇筑过程当中，可以根据浇筑宽度选择对应的齿形振动梁，在整平的同时压实表面钢纤维，避免铺装钢纤维混凝土发生表面裸露方面的问题。最后，在观察铺装表面无泌水问题以后，在金属抹刀上装设手柄，对铺装表面进行抹面收浆处理。         5.5切缝技术         在市政桥梁桥面铺装施工中，切缝技术的时间要严格控制，切缝时间不能过早，这样就会因为锯片的振动，使已经黏合的碎石、钢纤维及水泥产生松动现象，造成桥面的早期破坏；当切缝时间过晚时，很容易使混凝土产生收缩开裂的现象，通常情况下混凝土的强度以8～15Mpa最佳。        5.6对铺装桥面的养护         本环节桥面铺装作业完成后，在所铺装钢纤维混凝土发生终凝之前，还需要安排专人使用喷雾器喷洒进行养护。观察到手指按压钢纤维混凝土表面无压痕以后，可以覆盖湿润麻袋进行养护。当表面不受水流冲刷影响时，在麻袋上淋水进行养护。麻袋覆盖开始，养护工作开展在7d以上，淋水养护至少需要持续14d。期间需要做好对本区段的车辆限行工作。         6、结语         总而言之，钢纤维混凝土具有极强的抗冲击性能；优越的抗剪、抗裂、抗疲劳性能；较高的抗压、抗拉、抗弯极限强度；良好的抗变形能力等众多优点，将钢纤维混凝土应用在市政桥梁桥面铺装施工中，能够显著的提高市政桥梁桥面铺装施工的质量，以此提高整个市政桥梁工程的质量，进而为城市建造出质量合格的市政桥梁工程。         参考文献：         ［1］耿颐春．钢纤维混凝土在公路桥梁桥面铺装工程中的应用［J］．大众科技，2019，14(158):123－125．         ［2］张良．钢纤维混凝土施工技术在桥面铺装工程中的应用［J］．内蒙古公路与运输，2019，2(6):87－89．         ［3］于飞.路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术探究［J］.科技展望，2016(1).