袁曲童

（江西路信建材有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

钢纤维混凝土是在普通混凝土的基础上添加钢纤维形成的复合建筑材料。钢纤维在混凝土内部呈现乱向分布，在承受外载荷初期，通过混凝土基料与钢纤维的共同作用能够承受远比普通混凝土大得多的载荷，当超过一定的极限后，混凝土基材出现裂纹甚至断裂的情况时，乱向分布的钢纤维仍能承受较大的多方向载荷作用[1]。因而，钢纤维混凝土在一些重型、重要的载荷结构中应用广泛。

路桥工程关系到地区的经济发展和战略地位，其安全性和使用寿命是首先要考虑的事项。为此，在施工中考虑使用性能优异的钢纤维混凝土，不仅有着远比普通混凝土更好的强度特征，还要通过材料的改善提高工程的各项效益指标。本文以某路桥施工项目为例，探讨钢纤维混凝土施工技术的应用。

1 钢纤维混凝土与普通混凝土性能对比

人们对路桥工程的质量和寿命要求很高，对其各项强度指标、抗疲劳和抗腐蚀等诸多参数有着十分严格的要求[2]。钢纤维混凝土与普通混凝土相比，其结构强度有着显著的提升，特别是抗拉伸、抗剪切、抗弯曲等性能，同时在提高抗冲击性、抗疲劳性、抗冻性、抗腐蚀性等方面，均有着较大幅度的提高（见表1所示）。为此，当前的重要路桥施工几乎均要采用钢纤维混凝土施工技术。

表1 C30普通混凝土与钢纤维混凝土各性能参数对比

2 钢纤维混凝土的应用优势

钢纤维混凝土的应用优势主要表现在降低成本，节约工期，提升桥面的整体性能和观感。

（1）基于钢纤维混凝土的性能优势，将极大地节约建筑基材的使用。通过测算，相比于同等强度下的普通混凝土，钢纤维混凝土可减少混凝土用量30%以上，并可以取代部分钢筋结构或降低钢筋材料的直径约1～2mm。

（2）由于钢纤维混凝土抗拉强度的大幅提高，可以较大地延长伸缩缝间距，进而实现连续浇筑，对于桥梁等大用量混凝土工程而言，将极大地缩短工期，据测算，相比普通混凝土施工，钢纤维混凝土施工的工期将减少1/3以上。

（3）由于钢纤维混凝土结构强度的提升，其应用将改善桥梁的自重以及体积（厚薄），且桥面可以不设纵缝只设横缝，提升了桥面的整体性能和观感。

综合而言，在路桥施工中应用钢纤维混凝土施工技术具有明显的综合效益。

3 钢纤维混凝土施工技术在路桥工程中的应用

国内某特大公路桥施工项目，桥梁全长2398m，桥面净宽2m×7m，采用钢纤维混凝土结构的桥面铺装，总面积超过10 万mm2。允许挠度约300mm，抗剪强度要达到11MPa以上，抗磨度300h/cm以上。考虑桥梁强度要求和挠度允许值以及可能造成的裂纹问题，延长路面使用寿命，决定对桥面铺装采用钢纤维混凝土浇筑。计划铺装厚度80mm，采用C40混凝土添加钢纤维的方式进行混凝土配合浇筑。

3.1 钢纤维混凝土设计

钢纤维混凝土的设计主要是计算钢纤维与混凝土基材的配合比和制作试块并进行强度性能试验[3]。混凝土基材按照普通混凝土配合比计算即可，但钢纤维的掺入量需考虑多种因素，尽管钢纤维添加越多，对混凝土的结构强度提升越大，但在抗拉、抗剪、抗弯曲等结构强度方面，如果添加过多，则会对混凝土整体的刚性强度起到反作用，并造成钢材的浪费。为此，要计算好钢纤维掺入量。混凝土基材的选择按C40 混凝土配合比：粗骨料为5～25mm连续级石子，细骨料为细度模数1.18～2.36的天然河沙，添加剂方面选用缓凝高效减水剂，配合比见表2。钢纤维的掺入量按体积分数计算，约1%。

表2 C40混凝土配合比

配合比计算完毕后，要浇筑试块并进行预压试验。试验目的是验证设计的配合比是否符合目标强度值。该工程最大允许挠度不超过300mm，经计算后对相应混凝土试块使用重锤做预压沉降试验，试验数据符合目标值要求（见图1所示）。

图1 试块预压强度试验测试数据

3.2 材料配合比试验

设计人员根据既有的参数对钢纤维混凝土的材料配合比进行设计，但在实际应用过程中，考虑抗拉、抗折、抗裂、抗疲劳等多个不同需求，以及环境的综合情况，配合比并不是固定不变的，因此要求对配合比进行科学的调节[4]。并在调节完毕后进行检测、试验，确认达到所需标准方可用于实际的应用。常用的试验方法是按照调节后的配合比预制试块，与正式施工工序一致的方式做好浇筑、养护，然后使用各种机械设备进行测试试验。一般检测的过程需要求第三方检测机构进行，或者是大型施工企业获得认可的实验室同样可以进行检测。试块的数量是在设计配合比的基础上综合实际情况进行的连续级调节，制成多个试块。因此，根据试验的结果选择一种合适的配合比参数即可。

3.3 试块过程检测

由于桥路工程的重要性，单纯地通过工序工法的监测手段进行质量控制并不充分，必须在施工全过程中对有关的试验或检测进行质量控制。一般采用的方法是从钢纤维混凝土预制过程开始，即在正式浇筑的同时，浇筑多组试块进行过程跟踪检验。必须保证试块与正式使用的钢纤维混凝土采用相同基材及配合比、相同搅拌机械、相同铺装及捣振工艺以及相同的养护方法和环境，确保通过对试块的检验能够全面反映出正式使用材料的各项性能，指导施工工艺进行必要的调节。过程检测的主要内容包括凝固时间、表面裂纹、钢纤维外漏、表面塌陷变形以及各种阶段性的强度、抗疲劳试验等。

3.4 质量抽样检查

在钢纤维混凝土铺装完毕后，仅对试块进行检验并不完全足够，还需对实际铺装情况进行检验。一方面检验铺装后的实际质量，对该工序环节检验中出现的问题进行整改。一般采用的方法是对路桥预先多铺装位置的钢纤维混凝土进行抽样检测，体现出同一铺装工艺和形状下的质量。另一方面是养护完毕后的质量抽查，可以与桥路工程的整体验收一并进行。对使用调整至设计值的强度检测机械进行检测，验证施工的质量标准[5]。

4 施工技术要点

4.1 投料及搅拌

投料及搅拌工艺是确保混凝土质量的关键工序。

在投料方面，严格掌握投料的顺序，这对于确保钢纤维的均匀分布，减少结团现象十分重要。该工程投放顺序为：水泥→沙→石料→钢纤维→清水。

搅拌是与投料同步进行的，为了确保搅拌均匀和现场施工需要，工程选用500型强制搅拌机，并选择分散布料的方式，避免钢纤维的结团现象。且为了使钢纤维分布均匀，可以采用混凝土干拌1min后逐步加入钢纤维，按两次添加为宜，使得钢纤维与混凝土基材充分混合，最后添加减水剂。

整个过程严格进行工艺控制，包括投放的顺序，严格的配合比，确保钢纤维与混凝土各基材的充分混合，从而提高项目中桥面的结构强度。

4.2 混凝土浇筑

为确保不出现过于明显的浇筑接头，倒料应精确，控制在150～200mm，确保钢纤维混凝土的整体连续性；倒料厚度方面，要求松铺的高度比普通混凝土稍高，约10mm为宜。由于钢纤维混凝土凝固快，并考虑该工程中桥面施工的特点，采用人工进行摊铺，摊铺系数按1.3控制，当出现结团时，立即进行人工抖散。振捣方面，由于桥面钢纤维混凝土层较薄，不得采用插入式的捣振棒，并且即使厚度较大的钢纤维混凝土也应慎用插入式振动棒，其集束效应会使得钢纤维分布不均。该工程中采用平板捣振器进行捣振，同样可以起到提高混凝土密实性的作用，并确保钢纤维分布程度不被改变。浇筑完毕后，对面层进行处理，使一些少量外漏的钢纤维能插入混凝土中，减少外漏可能遭受的腐蚀而影响结构质量。

4.3 桥面切缝

考虑混凝土硬化过程中内部的化学应力和温度应力的双重作用，必须对混凝土开设膨胀缝，桥面切缝施工见图2所示。但钢纤维混凝土的结构特性使得工程仅可开设横向缝隙而不开设纵向缝隙。该工程在每座桥墩对应的桥面位置开设横向膨胀缝，开缝宽度控制在20～30mm。需要注意控制好切缝的时间，过早将会因锯片对混凝土基材产生扰动，使得内部粘结的松动，尤其是钢纤维材料可能形成早期的不规则开裂（见图2所示）。

图2 桥面切缝施工

5 结束语

钢纤维混凝土以其优良的特性，在桥路施工中得到广泛采用。本文以某大型路桥工程为例，详细阐述钢纤维混凝土施工技术的要点，包括应重点控制好钢纤维混凝土施工技术中的配合比设计环节，保证按严格的配合比设计要求进行试块的强度试验；混凝土预拌过程中的投料工艺顺序和搅拌工艺参数控制；以及铺装环节中的混凝土用量、捣振、切缝等过程。本文对钢纤维混凝土施工技术的分析，可供路桥工程施工相关方参考。