摘要: 钢纤维混凝土作为一种新型的水泥基复合型材料，被广泛应用于路桥工程当中，其主要特点是能显著提高混凝土的强度、韧性、延性、抗冲击疲劳性能和变形模量等，可以很好的适应现代化的路桥建设。本文对钢纤维混凝土在公路和桥梁工程中的应用及注意事项进行探讨。
关键词：钢纤维混凝土；施工；运用
1.钢纤维混凝土的特性
1.1钢纤维混凝土的工作机理
钢纤维混凝土的工作机理类似于复合材料机理。当混凝土中加入适量的钢纤维之后，水泥浆体作为砂、石等骨料的胶凝材料，同时握裹了大量的钢纤维。正是这些均匀分散的钢纤维相互搭联形成了散乱分布的网状结构，起到了承托骨料的作用，从而有效减少了骨料的离析，提高了粘结性及保水性，在一定程度上提高了混凝土的抗拉强度和韧性。掺入体积率为1～2%的钢纤维混凝土比普通的混凝土基体的抗拉强度提高了40～80%，抗弯强度提高60～120%，抗剪强度提高50～100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0～25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。
1.2影响钢纤维混凝土强度的主要因素
根据纤维增强机理以及对大量试验数据的分析，可以确定影响钢纤维混凝土强度的主要因素包括:基体强度、纤维的长径比、纤维的体积率、纤维与基体间的粘结强度、以及纤维在基体中的分布和取向。当钢纤维混凝土被破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。
1.3钢纤维混凝土的施工方法
钢纤维混凝土的施工，按其施工方法来分有浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。现代施工工艺中，逐渐采用湿喷钢纤维混凝土，其优点是回弹率比干喷低得多且不产生钢纤维的回弹，即使使用较长的钢纤维时，也能控制回弹且混凝土质量均一，环境条件好，粉尘少;作业安全;水灰比小，透水性低;不需要防腐蚀处理，可防止电解和加速腐蚀。
2.钢纤维混凝土技术在公路工程中的应用
由于采用钢纤维混凝土技术施工的公路路面具有耐磨性高、冻融性好、横缝少、铺面厚度薄、使用寿命高等优点，因此被广泛地运用于公路工程中。
2.1新建全截面路面及复合式路面
全截面采用钢纤维混凝土施工的路面厚度只有普通混凝土路面厚度的一半，钢纤维掺量为0.8～1.2%，双车道路面通常无需设纵缝，横缝间距20～30m，最长可取50m。复合式路面一般可做成双层或者三层式，双层是在上层(约全厚一半左右)铺设钢纤维混凝土;三层是在上层与下层铺设钢纤维混凝土，中层铺设普通混凝土，结构较为合理，不过施工相对复杂，较适宜用于机械化铺设条件较高的地区。
2.2旧路面罩面修补
在旧混凝土路面发生破损的情况下，可采用钢纤维混凝土铺筑罩面层，通常分为结合式、直接式和分离式。结合式是将罩面层与旧混凝土层粘结成一个整体，以此来发挥结构的整体强度作用;分离式是在罩面层与旧混凝土路面层中间设置隔离层，各自发货作用;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路面。另外还可用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面，此时钢纤维体积率以1～2%为宜，长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比，通常限制在70～100范围内。
3.钢纤维混凝土技术在桥梁工程中的应用
3.1桥面铺装
桥面铺装是铺筑在桥面板上的防护层，要求混凝土具有一定的抗裂性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用钢纤维混凝土进行桥面铺装，不但可以增强桥面的抗裂性、耐久性、舒适性，还可减薄铺装厚度，在节约材料和工程量的同时，还降低了桥梁恒载。
3.2桥梁上部结构承载部位
主梁或主拱圈受拉部位开裂、破损、承载力下降是桥梁常见的缺陷和灾害，采用钢纤维混凝土，可加强主梁或主拱圈受拉部位的抗拉强度，改善结构受力性能，降低材料用量，促使推动桥梁结构往大跨度、轻型化方向发展。
3.3桥梁墩台等结构局部加固
桥墩、桥台缺陷和病害主要表现为:水平、竖向和网状裂缝;混凝土脱落、空洞、材料老化;受外力冲击产生破坏;钢筋外漏和锈蚀;结构变形、位移等。采用转子型喷射机喷射5～20cm钢纤维混凝土可满足结构的整体性和抗震性要求。通常采用掺量为1.0%的剪切钢纤维、硫铝酸盐快硬水泥和TS型速凝剂可提高早期抗裂性能;对旧混凝土表面喷砂或凿毛，可增加新旧混凝土的整体性。
3.4钢筋混凝土桩加强
在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土，可增强桩顶的抗冲击韧性，保证其在打入设计深度前不发生破裂;还可以增加桩尖入土能力，提高打击速度。桩身部分仍采用普通钢筋混凝土，以保证其经济性。
4.钢纤维混凝土技术施工主要注意事项
钢纤维混凝土工程质量的优劣，在很大程度上取决于施工质量。因此，在进行钢纤维混凝土工程施工时，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。
4.1设置钢纤维分散装置
由于钢纤维通常是袋装或者箱装，若一次性直接投入搅拌机易出现结团现象;因此，应在搅拌前，先用钢叉或者机械方法搅散，使钢纤维充分分散，保证施工质量。
4.2搅拌投料顺序和搅拌时间
为防止钢纤维结团，必须采用强制式搅拌机，宜采取先干后湿的搅拌方法，为避免过载，一次搅拌量不能超过搅拌机额定的80%;投料顺序按砂→钢纤维→石子→水泥的顺序投于料斗中，先在搅拌机里干拌1～2min，再加水湿拌2min左右，总搅拌时间最好不超过6min。
4.3运输
钢纤维混凝土的坍落度较小，宜采用自卸运输车运输，以避免钢纤维混凝土在运输过程中因受到振动而导致钢纤维下沉，影响钢纤维混凝土的均匀;另外由于钢纤维混凝土中加了减水剂，应当加快施工速度，合理选择搅拌场，避免混凝土发生离析现象。
4.4摊铺、振捣压实
钢纤维混凝土的摊铺系数要大于普通混凝土，一般要控制在1.2～1.3，在摊铺前要通过现场试验确定;无论是人工还是机械摊铺，都要保证钢纤维混凝土的均匀地摊铺;每次倒料必须相压15～20cm，使钢纤维混凝土保持整体连续性。为确保钢纤维的二维分布，应先用插入式振捣器沿模版边缘振捣，然后用梁式振捣器整平，禁止插入式振捣器在混凝土内部振捣，同时要防止过振。
结束语
在混凝土中掺加钢纤维则是近些年迅速发展的一种材料复合技术。多年来，在混凝土技术的发展过程中，材料结构的复合化，一直被认为是重要的发展方向之一，相信随着研究的深入和规范的制定与出台，钢纤维混凝土的应用必将会有更大的发展。
参考文献
[1]刘津明．混凝土结构施工技术[M].北京:机械工业出版社，2009．
[2]项海帆，肖汝诚，徐利平.桥梁概念设计[M].北京:人民交通出版社，2010．
论文作者:杨润生
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/11
标签：混凝土论文; 钢纤维论文; 路面论文; 强度论文; 基体论文; 面层论文; 桥面论文; 《基层建设》2017年第12期论文;