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摘要:钢纤维混凝土属于新型的复合建筑施工材料,主要是在普通混凝土当中置放乱向的短钢纤维,与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有较高的抗弯、抗扭、抗拉、抗剪强度以及较好的抗疲劳性与耐久性,是现代路桥工程施工中较为常用的一种优质材料。本文结合钢纤维混凝土的性能特点,围绕钢纤维混凝土施工技术在路桥工程施工中的实际运用效果展开论述。
关键词:钢纤维混凝土;施工技术;路桥施工;运用
随着道路与桥梁施工技术的创新与改良以及新材料、新工艺的应运而生,近年来,诸多路桥施工企业在实际施工当中,施工技术与施工材料不断推陈出新,尤其是钢纤维混凝土材料的出现,弥补了路桥施工中路面与桥面铺筑时存在的漏洞,同时也降低了材料使用成本,为施工企业创造了良好的经济效益与社会效益。
一、钢纤维混凝土的主要性能特点
(一)延长混凝土使用寿命
将钢纤维混凝土与普通混凝土的性能进行比对,掺有1.5%钢纤维的混凝土经过150次的冻结与融化,混凝土的抗弯与抗压强度仅仅下降了20%,而普通混凝土的抗弯与抗压强度下降幅度达到60%以上。如果经过200次以上的冻结融化,普通混凝土表面出现大量的裂缝,钢纤维混凝土则状态完好。由此可见,钢纤维混凝土在常温、常态环境下,使用寿命远远高于普通混凝土。
(二)具有良好的抗拉、抗弯强度以及抗冲击性
与普通混凝土相比,钢纤维混凝土的抗拉强度提升25%—50%,抗剪强度提升50%—100%,抗弯强度提升40%—80%。对于钢纤维标准掺入量的混凝土来说,本身的冲击韧性提升2—7倍,在相同外界荷载或者震动频率下,钢纤维混凝土具有较高的稳定性,混凝土表面不会出现缝隙或者断裂的情况[1]。
(三)具有优良的抗疲劳性
抗疲劳性主要分为抗压与抗弯疲劳性能,经过对钢纤维混凝土试件抗疲劳性的反复试验后发现,掺有1.5%钢纤维的混凝土抗弯疲劳寿命为1×106次时,应力比达到0.68,而普通混凝土的应力比仅为0.51。如果将钢纤维的掺入量提升0.5个百分点后,混凝土的抗压疲劳寿命达到2×106次时,应力比高达0.92,普通混凝土的应力比只有0.56。因此,钢纤维混凝土的抗疲劳性与普通混凝土形成了鲜明反差。
二、钢纤维混凝土的运输、铺筑要点分析
(一)运输与铺筑时间
钢纤维混凝土内部的短钢纤维排布不均,在运输过程中,由于车辆振动频繁,极易出现钢纤维下沉的情况,进而影响混凝土的强度。因此,施工企业应采用振动幅度较小的自卸车辆运输钢纤维混凝土,而对于振动幅度较大的混凝土搅拌车,则不宜采用。在混凝土铺筑过程中,从混凝出料开始到完成铺筑的总时间不得超过30min,因为钢纤维混凝土的坍落度相对较小,铺筑间隔时间过长,混凝土极易早凝,使拌合物产生离析现象。钢纤维混凝土运输、铺筑的最长允许时间如表1所示。
表1:钢纤维混凝土运输、铺筑的最长允许时间
(二)摊铺与振捣
在钢纤维混凝土摊铺施工中,首先利用人工整平的方法,将混凝土摊铺系统控制在1.25—1.35范围内,人工摊铺避免出现甩、投、抛等动作,如果发现某一施工区域内的混凝土出现钢纤维结团现象,施工人员应利用摊铺工具将结团打散,或者将结团从混凝土分离出来。在振捣施工时,振捣棒不得插入混凝土内部,振捣步骤必须先利用功率较大的平板式振捣器将混凝土振实,然后借助于振动梁进行整平施工。当首次整平后发现混凝土表面出现横向或者纵向纹路,应采取人工二次精平的方法,利用长度3m以上的刮尺、刮板或者抹刀,将混凝土表面抹平。
三、钢纤维混凝土施工技术在路桥工程施工中的实际运用
(一)在道路施工中的运用
钢纤维混凝土在道路施工中的运用类型主要包括全截面钢纤维混凝土路面、复合式钢纤维混凝土路面、多年冻土区路面。
对于全截面钢纤维混凝土路面结构而言,施工人员必须掌控好钢纤维混凝土的相关技术参数,在材料的拌合过程中,钢纤维的含量不得低于0.8%,不得高于1.2%。而复合式钢纤维混凝土路面则是路面为双层或者三层结构,而每一层均与钢纤维融合到一起,这种路面的组成结构较为复杂,施工工艺较为繁琐,对钢纤维的需求量较大,通常情况下,混凝土当中的钢纤维含量必须达到50%以上,才能确保混凝土的强度满足标准要求。对于多年冻土区路面,由于钢纤维混凝土在冻融循环次数达到200次以上时,混凝土的状态依然完好,因此,针对冻土区路面,钢纤维混凝土的应用效果较好,能够降低热量的吸收值,使路面具有良好的抗冻性能,在气温较低的气候条件下,混凝土路面不会出现破损或者裂缝的情况[2]。
此外,钢纤维混凝土也普遍应用在破损路面修复的施工当中,施工时,应严格控制钢纤维混凝土的体积率与长径比,标准长径比应控制在70—100之间,而体积率应控制在1%—2%之间,只有遵循这一标准,才能延长路面的使用寿命。
(二)在桥梁施工中的运用
在桥梁施工中,钢纤维混凝土主要应用于桥面铺装施工、上部承载施工以及墩台的加固施工。由于桥面直接承受外界荷载,因此,对混凝土桥面的抗裂性能与抗压强度要求较高,而钢纤维混凝土的高抗压性与抗裂性,恰恰能够提升桥面的稳定性,即使在车流量大的情况下,桥面也能够承受足够大的荷载,发生安全事故的可能性相对较低。
对于桥梁的上部承载结构而言,应力集中区分布较广,承重量较大,如果采用钢纤维混凝土施工技术,不但能够降低自重,也能够改变上部承载结构的力学性能,既节省成本,同时,桥梁的安全性能也得到可靠保障。
而桥梁的墩台作为一座桥梁的基础结构,自身稳定性直接牵涉到桥梁的整体质量与安全,加之墩台结构长期受到恶劣自然条件以及河水的侵蚀,使用寿命也大幅降低。如果在墩台施工中,运用钢纤维混凝土施工技术,能够有效防止墩台表皮剥落,延长墩台使用寿命,对墩台加固起到积极的促进作用。
结束语
随着我国城市化建设进程的逐年加快,路桥工程数量也呈现出逐年递增态势,因此,对路桥工程施工质量与安全的要求也越来越高,在这种形势之下,钢纤维混凝土施工技术也得到普遍应用。借助于这种新型技术的诸多优势,国内的路桥施工企业也为整个社会打造出了一项项优质路桥工程。
参考文献:
[1]朱俊峰.钢纤维混凝土施工技术在路桥工程施工中的运用探析[J].建筑工程技术与设计,2018(19):2375.
[2]姚文龙.钢纤维混凝土施工技术在路桥工程施工中的实践[J].低碳世界,2016(17):168-169.