市政路桥项目建设中的钢纤维混凝土施工技术

史智强

(中铁二十局集团第五工程有限公司，云南 昆明 650200)

1 引言

市政路桥工程是关乎民生的重要基础工程。近年来，国家不断加强监督路桥工程质量，保证可以为人们提供一个安全、稳定的出行环境，施工企业也越来越重视工程质量的把控，为了有效提高施工质量，不断深入研究施工技术，另外也不断重视施工材料的创新应用。钢纤维混凝土材料是新兴的建筑材料，这种材料因为可以克服普通混凝土材料的不足而被广泛的应用到市政路桥工程中，也正是因为这种材料的使用，市政路桥项目质量水平得到了大幅度提升。钢纤维混凝土材料被广泛的应用到路桥工程中去，经过施工实践证明取得了较好的效益，这标志着钢纤维混凝土材料和施工技术将会成为市政路桥工程主要的施工材料和技术。

2 工程概况

本文主要以既有道路路面整修为例，阐述钢纤维混凝土的实际应用。涉及的工程路面主要材料为普通水泥混凝土，在没开展整修施工前，路面应用普通混凝土完成浇筑，部分地基出现了严重的下沉现象，多处路面出现断裂和破碎的现象。为了适应城市发展，需要对路面进行整修，整修宽度为7 m，需要整修路面的长度为112 m。针对这些情况，施工设计方决定采用钢纤维混凝土对路面进行整修。其中针对基层处，采用C15素混凝土进行浇筑补强，首先对原先破坏的路面进行凿除清理，凿除深度控制在25 cm内，并对基底压实至满足设计要求强度，然后用C30的混凝土进行钢纤维混凝土施工，钢纤维混凝土材料的厚度为20 cm。路桥补修现场图如图1所示。

3 材料选择及配合比设计

3.1 主要原材料

设计文件要求铺装参数标准为28 d抗磨度必须超过300 h/cm，抗折强度必须超过7.5 MPa，抗剪强度必须超过11.0 MPa。在施工过程中主要应用的施工材料有如下。

图1 路桥补修工程现场

(1)水泥:应用P.O 52.5水泥，使用的过程中，为了保证施工质量，施工前必须对水泥进行安定性等检验，保证水泥相关参数达到施工要求。

(2)外加剂:混凝土中加入的外加剂必须符合相关技术要求的高效减水剂，保证加入外加剂后，混凝土减水率在25%以上。

(3)骨料:骨料最大粒径控制在20 mm左右，控制砂细度模数在2.4～2.8范围内。

(4)钢纤维:钢纤维的必须达到CFCS38:92的相关要求。

3.2 钢纤维配合比设计

钢纤维的增强效果和钢纤维的体积成正相关关系，也就是钢纤维的掺入体积越大，钢纤维的增强效果越好，但是也必须控制钢纤维的掺入量在合理要求范围内，一旦过多的掺入钢纤维，增强效果不容易满足相关施工要求。在开展铺装层的实际应用过程中，控制钢纤维的体积掺量在1%～1.5%范围之间。确定钢纤维的掺入量后，通过钢纤维的抗折强度以及其他因素就可以确定水灰比，具体的计算方法为：

ffim=Rtm(0.12c/w+0.31+βtmρfLf/df)

(1)

式(1)中：ffim单位为MPa，代表钢纤维混凝土配制抗折强度；Rtm单位为MPa，代表水泥实测的28 d的抗折强度;c/w代表钢纤维混凝土的水灰比;βtm代表钢纤维对抗折强度的影响系数，需要根据相应的试验确定；ρfLf/df代表钢纤维的体积掺量和长细比。

在开展配合比试验的过程中必须充分考虑抗折强度设计值。

4 钢纤维混凝土施工技术

4.1 路基处理

在对路基进行处理前需要确定路基的地基承载力，如果该地基承载力超过120 kPa，那么首先需要清理表面杂填土，应用相应的技术和设备开挖路面，控制底部标高不超过-300 mm，应用自重为15 t的压路机对路面进行碾压，共计需要3次碾压。完成一次碾压施工后，应用试验检测进行压实度验证，保证基底压实度必须超过95%。如果遇到不能应用压路机进行碾压的区域，可以应用打夯机进行夯实处理，超挖部分用普通混凝土补强。

(1)材料要求：①粗集料：粗集料宜采用质地坚硬、洁净、无风化岩石加工而成的碎石或卵石，加工宜采用反击破工艺，颗粒形状趋于立方体为佳，0.075 mm以下的粉尘含量小于1.0%，最大粒径19 mm,针片状颗粒含量小于10%，最多不得超过15%，分级掺配符合连续级配要求。检验采用《公路工程集料试验规程》(JT1058-2000)。②细集料：细集料采用质地坚硬、耐久、洁净的机制砂，应有一定的粗细级配，这种机制砂含有较多的石粉，要在石料厂进行除尘处理。检验结果，砂当量75% ,视密度3.05 t/m3。③钢纤维单丝抗拉强度>600 MPa，L=25～35 mm,长度、直径与标称值偏差<10%;沿3 mm钢棒弯曲90坏断率>90%;铁锈粉及杂质含量<1%。单丝抗拉强度为700 MPa，L=25 mm,类型为剪切型，外观形状为波浪形。④水泥：除需要控制水泥中的氯离子含量以防止钢纤维锈蚀外，钢纤维混凝土对于水泥无特殊要求。采用42.5级普通硅酸盐水泥，实测各项指标符合《道路硅酸盐水泥技术标准》(GB13693-92)的各项技术要求。⑤外加剂：试验使用了NF高效减水剂，实测1%剂量掺入时，减水率14%。为提高混凝土的抗冻性，铺面混凝土最好使用引气剂，但是试验证明钢纤维混凝土的抗冻性即使不加引气剂也远远好于普通混凝土。除减水剂之外未掺其他外加剂。

4.2 定位放样和支模

本文涉及工程在施工过程中最主要的目的就是控制混凝土标高，一般都是通过控制侧模板标高的方式进行控制，将混凝土的厚度控制在设计要求范围内。侧模标高控制可以采用测量挂线或者设置灰饼的方法，为了有效控制标高，相邻标高控制点就是挂线点或者灰饼之间的距离必须小于150 cm。在对安装模板工作前，必须保证线路连接完好，将挂线合理的放置在侧模板上，保证其位置稳固。

4.3 运输

运输钢纤维混凝土的过程中，混凝土的含气量以及塌落度都可能会有所损失，另外拌和物的稠度也会有下降趋势。运输过程中钢纤维在振动的作用下发生下沉，这一现象严重影响钢纤维混凝土的均匀性。所以尽量采取有效的措施缩短钢纤维混凝土的运输距离，如果条件允许，可以采用泵送的方式进行运送。

4.4 掺加钢纤维

为了保证钢纤维的掺入量在规定范围内，严格计算钢纤维的掺加量。掺入钢纤维之前，首先确定混凝土的标号是否满足设计和施工要求，在掺入钢纤维的过程中，采用混凝土罐车进行运输，应有专门的工作人员进行监督，保证在运输环节不会出现意外情况。钢纤维掺入时必须保证罐车处于工作状态，一般来说，钢纤维的掺入可以通过两种方式进行：手工方式和分散机，掺入时应严格控制掺入速度不能大于40 kg/min。完成掺和后，开启搅拌罐，严格控制搅拌罐的转动速度在3～5 min范围内。

4.5 钢纤维混凝土的振捣

浇筑及铺好的混凝土，需要对钢纤维混凝土进行充分的振捣处理，有效提高混凝土的密实度，进而保证钢纤维的密实度和混凝土密实度相互符合。在施工过程中，需要在钢纤维混凝土的表面进行提浆作业，主要应用的工具有振动棒和振动梁。在混泥土达到初凝之前，针对表面漏出的钢纤维，需要应用浆头进行覆盖。在开展振捣的过程中，严格控制振捣时间，保证振捣插入的深度都可以达到相应的施工要求，有效避免漏振和漏振过振现象的发生。

4.6 整面

采用真空脱水工艺时，脱水后可以用振捣梁复振一次，并用滚杠拉一次，以确保板面平整度。不采用真空脱水工艺时，应用大木抹多次抹面至表面无泌水为止。抹面结束后，用拉槽器在面板表面横向拉槽。钢纤维混凝土面板设有多种接缝，胀缝240 m道，设传力杆钢筋及钢筋支架，胀缝与路中心线垂直，缝中不得有连浆现象，缝隙内应及时铺设填缝材料。缩缝5 m道，深度为1/4～1/5板厚且不少于6 cm,缝宽为4～6 mm。切缝时间根据施工气温确定，先试切缝以钢纤维不刮坏边沿为度，纵缝设置拉杆。

4.7 成型

钢纤维混凝土的主要特点为：骨料细、分布乱、砂率较大，所以在进行钢纤维混凝土施工的过程中，通常应用真空吸水工艺，为了避免钢纤维外漏，需要应用机械进行抹平。为了防止拉毛造成钢纤维外漏，一般应用压纹机压纹工艺进行处理。完成拆模后，对于外漏的钢纤维必须及时处理。

4.8 钢纤维混凝上的养护与抹光

完成以上施工后，需要暂停4 h。如果混凝土还处于初凝的状态，说明已经达到了施工标准。可以应用抹光机在混凝土表面进行两次碾压，完成粗抹操作以后，再应用提浆和挫毛处理技术进行处理。施工完成后混凝土路面要采用塑料薄膜等材料覆盖养护，一般来说，施工现场可能会有塑料薄膜被刺破，为了防止这种现象的发生，同时也是为了满足隔水目的，可将双层塑料薄膜铺设在钢纤维混凝土的上面。

5 钢纤维混凝土技术效益分析

普通混凝土掺入适量的钢纤维所形成的一种多相符合材料被称为钢纤维混凝土。这种混凝土不仅具有普通混凝土的优势，还改善了普通混凝土的一些特性,比如抗拉性能、抗疲劳性以及抗弯性能，使得这种混凝土具有更好的抗裂缝能力和更好的耐磨性。只有较好的抗裂性才能缓解路面铺装过程中出现的边角损坏以及早期龟裂等问题。另外，在路桥施工过程中，钢纤维混凝土的应用可以减少缩缝数量，提高行车平温度，有效延长路桥使用寿命。

6 结论

钢纤维混凝土是近年来一种新型复合材料，随着施工工艺不断完善，该施工材料被广泛地应用到路桥项目的施工中去。在开展路桥施工的过程中，钢纤维混凝土的应用可以有效改善符合路面结构，提高路面使用性能，有效降低工程造价。总之，钢纤维混凝土施工技术是保证国内路桥施工项目质量的重要条件和方法。