摘要：本文結(jié)合作者多年工作經(jīng)驗對鋼纖維混凝土的性能在路橋施工中技術(shù)的應(yīng)用予以闡述,以供同行參考。
　　關(guān)鍵詞：路橋施工,性能,鋼纖維混凝土,施工技術(shù)
　　1鋼纖維和鋼纖維混凝土的性能分析
　　1.1鋼纖維基本性能
　　鋼纖維按其制造方式分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維和熔抽鋼纖維四種。
　　(1)鋼纖維抗拉強度高,但與水泥沙漿的界面粘結(jié)性較差。對鋼纖維表面進行變形處理,制成表面有刻痕的、末端帶鉤的、波紋形的鋼纖維,或者圓截面與扁平截面交替的呈規(guī)律性變化的鋼纖維可以改善其力學(xué)性能。當(dāng)用廢鋼絲繩切斷而成時,必須進行除油污和除銹處理。
　　(2)剪切鋼纖維由剪切冷軋薄板制得,厚0.2mm～0.5mm,寬0.25mm～0.9mm,抗拉強度為450MPa～800MPa,與水泥砂漿的粘結(jié)性比切斷鋼纖維好。
　　(3)切削鋼纖維由旋轉(zhuǎn)的銑刀切削軟鋼錠或厚鋼板制得,強度比原材料有較大提高,截面呈三角形,與水泥混凝土的粘結(jié)較好。
　　(4)熔抽鋼纖維由熔融的鋼水甩制而成,纖維強度因熔鋼成分與熱處理條件而異,表面不規(guī)則且有一層強度很低的氧化層。氧化層的存在降低了鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強度。
　　鋼纖維的彈性模量與抗拉強度都比較高,大約為水泥基材的5倍以上。同時鋼纖維也可以制成各種變截面形狀,以增加與水泥基材之間的握裹力。
　　1.2鋼纖維增強混凝土強度機理
　　鋼纖維在混凝土中的主要作用,在于限制外力作用下基體中裂縫的擴展。在受荷(拉、彎)初期,水泥基料與鋼纖維共同承受外力,而前者是外力的主要承受者:當(dāng)基料發(fā)生開裂后,橫跨裂縫的鋼纖維成為外力的主要承受者。若鋼纖維體積摻量超過某一臨界值,整個復(fù)合材料可繼續(xù)承受較高的荷載,并產(chǎn)生較大的變形,直到鋼纖維被拉斷或鋼纖維從基料中被撥出,以至復(fù)合材料破壞。
　　1.3鋼纖維混凝土的基本性能
　　鋼纖維混凝土是在普通混凝土中,均勻地亂向分布一定量的鋼纖維,經(jīng)硬化而得,與普通混凝土相比,具有一系列優(yōu)越的物理力學(xué)性質(zhì):
　　(1)強度與重量比值增大;
　　(2)較高的抗拉、抗壓和抗彎的極限強度。在混凝土中摻入適量鋼纖維,其極限抗壓強度可以提高,單軸抗拉極強度可提高40%～50%,抗彎極限強度可提高50%～150%;
　　(3)良好的抗沖擊性能。鋼纖維混凝土在纖維摻量為0.8%～2.0%時,其沖擊韌性指標(biāo)可提高50倍～100倍,甚至更高;
　　(4)變形性能明顯改善。鋼纖維對混凝土抗壓彈性模量影響不顯著,但對抗拉彈性模量提高較多,鋼纖維對混凝土長期收縮變形的影響也較明顯,鋼纖維可使混凝土的收縮率降低10%～30%;
　　(5)抗裂和抗疲勞性能顯著提高;
　　(6)優(yōu)越的抗剪性能;
　　(7)良好的阻止和抑制因溫度應(yīng)力引起裂縫產(chǎn)生與擴展的能力;
　　(8)良好的抗凍性與耐磨性能。
　　1.4影響鋼纖維混凝土性能的主要因素
　　鋼纖維混凝土性能受鋼纖維類型、鋼纖維摻量、鋼纖維長徑比、砂率、粗骨料最大粒徑、減水劑、摻和料等因素的影響。其中鋼纖維類型、鋼纖維摻量和鋼纖維長徑比是影響鋼纖維混凝土性能的主要因素。當(dāng)鋼纖維混凝土用于路面材料時,由于面層板較薄,因而受地下排水狀況的影響較大。
　　
　　2路橋施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
　　2.1道路施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
　　由于鋼纖維混凝土路面具有減薄鋪裝厚度、縱縫不設(shè)或少設(shè)、橫向縮縫少、良好的耐磨性及凍融性等優(yōu)點,延長路面使用壽命,從而在路面工程中獲得廣泛應(yīng)用。
　　2.1.1新建全截面鋼纖維混凝土路面
　　全截面采用鋼纖維混凝土的路面厚度為普通混凝土路面厚度的50%～60%,鋼纖維摻量為0.8%～1.2%。雙車道路面一般不設(shè)縱逢,橫縫間距20m～30m,最長可取50m。
　　2.1.2新建復(fù)合式鋼纖維混凝土路面
　　復(fù)合式路面可以做成雙層式或三層式。雙層式路面的構(gòu)造是在全路面板厚的上層約全厚40%～60%鋪設(shè)鋼纖維混凝土。三層式復(fù)合路面是上下兩層分別做成鋼纖維混凝土層,中間夾普通混凝土層。結(jié)構(gòu)上比較合理,但施工復(fù)雜。根據(jù)經(jīng)驗,三層式復(fù)合路面宜在機械化鋪設(shè)條件較高的地區(qū)使用。此外,還可以采用鋼纖維-鋼絲網(wǎng)混凝土復(fù)合式路面。
　　2.1.3碾壓鋼纖維混凝土路面
　　將鋼纖維置于碾壓混凝土中,從而使路面的強度和韌性增強,改善碾壓混凝土的力學(xué)性能。
　　2.1.4鋼纖維混凝土罩面
　　舊混凝土路面損壞采用鋼纖維混凝土鋪筑罩面層。鋼纖維混凝土罩面分結(jié)合式、直接式、分離式三種結(jié)合。結(jié)合式罩面面層與舊混凝土相互粘結(jié)為一整體,共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體強度作用。分離式罩面層與舊混凝土不粘結(jié),而是中間設(shè)置一個隔離層,各層獨立發(fā)揮作用。直接式是直接在舊水泥混凝土面層上加鋪鋼纖維混凝土罩面層。一般用于損壞較輕微的舊水泥混凝土路面。
　　2.1.5鋼纖維水泥砂漿或鋼纖維細(xì)石混凝土罩面修補
　　用鋼纖維水泥砂漿或鋼纖維細(xì)石混凝土對損壞的路面進行修補罩面。鋼纖維體積率以1%～2%為宜,長徑比可略高于鋼纖維增強混凝土的長徑比。一般限制在70～100范圍內(nèi)。
　　2.1.6在多年凍土地區(qū)的用于抗凍
　　在多年凍土地區(qū)選用鋼纖維混凝土路面以減少吸熱,并維持凍土熱平衡和提高抗凍性。
　　2.2橋梁施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
　　2.2.1橋面鋪裝
　　采用鋼纖維混凝土橋面鋪裝層不僅可以增強橋面的抗裂性、耐久性和提高舒適性能,還可以增強橋梁抗折強度,增加橋梁本身剛度,減少鋪裝厚度,降低結(jié)構(gòu)自重,改善橋梁受力狀況。此外,采用鋼纖維混凝土和橡膠瀝青混凝土復(fù)合的雙層橋面也是一種有效措施。
　　2.2.2橋梁上部承受荷載部位
　　采用鋼纖維混凝土作為主拱圈(主梁)或在應(yīng)力集中區(qū)局部加強,改善結(jié)構(gòu)受力性能,有效控制結(jié)構(gòu)變形,減輕自重,推動橋梁結(jié)構(gòu)向大跨度、輕型化方向發(fā)展。結(jié)構(gòu)性能良好,造型美觀,而且可減少上部材料用量,使下部墩臺數(shù)量也相應(yīng)減少,從而降低造價,提高經(jīng)濟效益。通過修建鋼纖維混凝土橋梁降低梁高,滿足使用上的特殊要求。
　　2.2.3橋梁墩臺等結(jié)構(gòu)局部加固
　　對動載長期作用下造成的橋梁墩臺及橋面板裂縫或表層剝落病害,采用轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機噴射5cm～20cm鋼纖維混凝土以滿足結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性要求。一般鋼纖維類型采用剪切鋼纖維,摻量為1.0%;采用硫鋁酸鹽快硬水泥和TS型速凝劑提高早期抗裂性能;對舊混凝土表面噴砂或鑿毛,增加新舊混凝土的整體性。

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