钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面的应用

摘 要：中国经济日益发展,桥梁施工建设作为经济发展重要的配套设施目前也得到了长足的进步,钢纤维混凝土技术是一种新型的建筑施工技术,它以其性能优越、操作性强、经济实用的特性在建筑施工中得到广泛地应用.本文以钢纤维混凝土技术为切入点探讨其在桥梁施工中的应用,以案例的形式提出钢纤维混凝土的配置及所要注意的问题.

关 键 词：钢纤维混凝土技术桥梁施工应用

0引言

市场经济的发展带来城市化建设进程的加快,中国基础建设的日益增长的需求是与人民日益增长的物质文化需要相符的,特别2007年末金融危机席卷全球,各国经济萎靡不振,中国也不例外,此时通过基础设施建设拉动内需作为经济复苏的增长点成为关键之举.在大背景下,公路及桥梁工程的建设日益增加,本文便以此为切入点,探讨桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用.

钢纤维混凝土是一种新型的符合材料,其性能优越、操作性强、经济实用的特点决定了其在桥梁施工中的重要地位,特别是随着路桥工程对于建筑材料的要求越来越高,钢纤维混凝土在道路路面、桥梁结构、房屋建筑等工程领域被广泛应用.本文将介绍钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面具体应用及所要注意的问题.

1钢纤维混凝土技术概述

钢纤维混凝土是在普通混凝土中均匀而多向配筋地掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维,钢纤维混凝土破坏时往往是钢纤维从混凝土基体里拔出来,而不是拉断.纤维的增强效果主要取决于基本强度、纤维含量(体积率)、纤维的长径比以及纤维和基体混凝土间的粘结强度等因素.二十世纪四十年代,美、英等国在当时混凝土技术的基础上做了许多关于钢纤维来提高混凝土的特性的研究,一直到1963年,J.Romualdi和G.B.Batson提出纤维间距理论,钢纤维混凝土技术开始了实用开发阶段.

近些年来随着中国基础建设的蓬勃发展,钢混凝土技术得到迅速成长.与传统的混凝土技术不同,其结合了钢纤维与混凝土的共同作用,混凝土内均匀地分布着钢纤维,显著地提高了混凝土的抗拉强度及抗变形能力,钢纤维混凝土相比较传统混凝土而言,改变了脆性混凝土材料的特性,提高混凝土的抗拉扭、抗裂、抗疲劳强度.具体而言,钢混凝土具有以下几个特点：①混凝土相同等级强度下,钢纤维混凝土重量较轻.该特性大大提高了桥梁施工方面的效率,给施工带来了极大的便利.②相比传统的混凝土材料,钢纤维混凝土具有抗弯、抗压、抗拉等特点.据实验数据显示,钢纤维混凝土相比传统的混凝土而言,抗拉强度增强四到六成,抗弯强度更是增强一至两倍.这与材料成分中所加入一定比例的钢纤维是分不开的.③优越的形变能力及优越的抗疲劳能力.钢纤维对提高混凝土的抗拉弹性模量效果极其显著,使得混凝土的长期收缩形变能力更为优越,一般最高可以改善混凝土收缩率的三成.另外抗疲劳能力的增强使得桥梁施工质量能得到长期可持续的保证.

钢纤维混凝土材料因为以上几大特点,目前被认为是建筑施工材料中最适宜的材料之一,广受建筑施工者的青睐,因此探讨钢纤维混凝土技术在实际桥梁施工方面的应用显得极其有意义.

3钢纤维混凝土技术在桥梁施工方面的应用

3.1钢纤维混凝土材料在桥梁施工过程中配比设计

在桥梁施工之前,使用钢纤维混凝土技术重要环节便是钢纤维混凝土的配合比设计,钢纤维混凝土配合比设计必须要考虑到路面结构,这一点与普通的混凝土有原则上的区别.

3.2钢纤维混凝土在桥梁施工方面的应用案例

本文以广东某大桥施工为案例.桥头为软弱地基,经粉喷桩处理,在桥台连结处,路基与桥台刚度差异较大,预计路基下沉量比桥台下沉量要大,设计采用桥台与路基连接处设置搭板枕梁,同时桥面和搭板枕梁采用钢纤维混凝土,防止桥头跳车.钢纤维混凝土设计强度等级0,抗折强度7.2MPa,稠度30－50mm,水泥用量不超过450kg/m3.

首先是进行材料选择,第一步选用钢纤维,钢纤维力学性能要求不低于一级碳素钢的要求；钢纤维的长度、直径、表面形状和长径比等也影响钢纤维的抗拔力,太长,影响砼质量,太短,起不到增强作用；直径太细,在拌和过程中易被弯折,太粗,则同体积含量时其增强效果差.根据已有经验,结合设计要求,经过多次试验,大桥用钢纤维选用扬州扬中化纤厂生产的剪切型钢纤维,长度3cm,抗拉强度400Mpa,等效直径0.5mm.第二步是选用水泥,本工程选用普通硅酸盐水泥.同时,选用了粉煤灰作为水泥的矿物活性材料,也就是外掺料,粉煤灰按国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596―79)检验.细骨料砂除了各项技术指标符合《普通混凝土用砂质量标准》(JGJ52―92)外,尚要求不含氯盐成份,细度模数范围2.3～3.0,我们选用福建青口产的淡水河砂,无贝壳,无氯盐成份,细度模数3.0,中砂,表观密度2680kg/m3.我们选定的施工配合比为水泥:砂:碎石:粉煤灰:钢纤维:水等于1:1.54:2.77:0.01:0.21:0.4,水泥用量420kg/m3,砂率35.7,坍落度40mm,28d抗压强度48.8MPa,抗折强度8.5MPa.

接着则是钢纤维混凝土的施工过程,过程包括：供料――拌合――运输――振捣与浇注――找平修整――养护――控制.各种原材料采用自动计量装置监测供料,采用强制式搅拌机二次投料法拌合,拌合时间经试验比普通混凝土搅拌时间要延长2～3min；钢纤维采用机械分散加入.为保证混凝土在运输过程中不产生离析,我们采用自卸车运输,接着就是振捣与浇注,大桥桥面和搭板枕梁钢纤维混凝土按计划一次浇注完毕.该环节需要注意的是钢纤维混凝土流动性差,容易堆积、成团的特点决定浇注要采用多点浇注,连续浇注,不宜留施工缝.浇注完后,开始进行整平,混凝土表面收光时,切不可撒水泥,必要时可使用按水泥:砂1:15拌制而成的少量干水泥砂灰.一切完成之后就会进入养护与质量控制阶段,钢纤维混凝土的养护和普通混凝土养护一样,覆膜保湿养护,控制主要针对于原材料、配合比等材料的质量以及数量,同时还应对抗压、抗折及抗拉等强度进行实验.

4总结及其展望

混凝土强度总体水平是反映一个国家土建技术水平的重要标志.目前,中国在混凝土强度上的技术与欧美发达国家相比尚有相当大差距.最近有专家学者研究发现,美国在21世纪常用混凝土强度平均强度可达133MPa,并可研究出400MPa的超高强混凝土.钢纤维是增加泥凝土强度最佳材料之一.

目前在钢纤维混凝土技术被应用在桥梁建设过程中,依然会出现各种新问题,特别是在质量控制和钢纤维混凝土材料的选配方面经常会碰到困难,因此在钢纤维混凝技术在桥梁施工方面的应用过程中,一定要注意加强控制质量以及合理选配钢纤维混凝土材料,不可置否,钢纤维混凝土技术由于具有一系列的优良性能、潜在的综合效益和巨大的技术发展力,可以预见其在未来必有广阔的应用前景.