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公路监理师辅导：钢纤维混凝土在桥面铺装中的应用
1 前言
随着国民经济建设和公路交通事业的飞速发展，公路桥梁上的车辆荷载及密度越来越大，行驶速度也越来越快，致使公路桥梁的路面损害日趋严重，严重影响交通畅通及行车安全。70年代以来，美国、日本等国家采用钢纤维混凝土铺修桥面，对于提高桥面层的抗裂性，耐磨性和减少维修工作量都有很大好处。据国外专家预言，对混凝土工艺而言，钢纤维的出现是可以与钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的影响相提并论的一场混凝土技术革命，它的出现使传统的建筑材料工艺产生深刻的变化。我国从 80年代开始陆续用钢纤维混凝土修筑桥面，也取得了很好的效果。
2 钢纤维混凝土的特点
钢纤维混凝土就是将适量的碳钢纤维均匀的掺入到普通混凝土中形成的。主要特点是：⑴、较高的抗弯拉、抗剪切和抗渗性能；⑵、较高的抗裂强度，较低的收缩率，可有效阻止裂缝的产生；⑶、能明显的提高韧性指标；⑷、能明显的提高抗冲击、抗疲劳强度；⑸、耐磨强度高；⑹、钢钎维能够在混凝土中均匀分布，容易达到不结团、不裸露；
3 工程应用
3.1 工程概况
青干河大桥位于秭归县长江南岸沙镇溪镇，跨越长江支流青干河。该桥桥型采用中承式钢管砼桁架拱，全桥孔跨布置为20+256+20+16=312m.桥面宽度为净一 9m+2×1.0m人行道，其中主跨为256m的中承式钢管砼拱，边跨为2孔20m和1孔16m的钢筋混凝土简支T梁，全桥桥面连续，在桥台接缝处设置伸缩缝。桥面纵坡设计为1％，横坡设计为1.5％。根据设计变更要求，在纵梁连续区，将后浇层与三角垫层砼一次浇筑成型，混凝土强度为40MPa.桥面铺装采用钢纤维混凝土。
3.2 施工材料
3.2.1 原材料
⑴水 泥：选用425#普通硅酸盐水泥，保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。
⑵细集料：用中粗砂，平均粒径0.35mm-0.45mm，含泥量<2%.
⑶粗集料：碎石粒径不宜大于20mm和钢纤维长度的2/3，含泥量<1%，质地坚硬，采用5mm-20mm.
⑷钢纤维：选用武汉汉森钢纤维有限责任公司0.5×0.5×2mmSF一32型剪切形钢纤维，长径比为57，材质为Q235.
⑸外加剂：湖北沙市UNF高效减水剂。
3.2.2配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先是使桥面铺装厚度减薄，其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度，以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度和抗折强度以及施工的和易性。根据试配结果，确定每立方米砼的材料用量如下：
⑴钢纤维：60kg；⑵水泥：460kg；⑶碎石：1112.1kg；⑷砂：653.1kg；⑸外加剂：3.2kg；⑹水：74.8kg.其坍落度控制在7cm内。
3.3 施工工艺
3.3.1施工准备
为了使梁体新旧砼结合良好，确保梁体新旧砼及三角垫层砼共同工作，需完成以下施工准备工作：
1、先对T梁翼板顶面砼进行全面凿毛处理，直至露出新鲜砼面，然后对整个梁体顶面利用高压水泵进行清洗，并除去梁面的油污及其它的杂物；
2、对纵梁中的预留钢筋利用钢刷进行表面除锈处理，并将其复位至设计图纸要求的位置；对安装后续各类型钢筋，其在桥面上的结构尺寸定位必须准确，并且在桥面上设置架空施工过道，以防止钢筋被踩踏或受压变形；其绑扎或焊接长度均应满足施工规范要求；另桥面钢筋制安前，现场技术员要会同监理对纵梁凿毛情况进行检查，合格后方可进行钢筋的绑扎安装工序。 #p#分页标题#e#
3、立模及标高控制。所有模板必须光滑、顺直，模板定位应用仪器进行严格控制，定位后必须对模板进行重新加固，以保证浇筑前后砼面的线条顺直，另施工过程中，在桥中线及横坡末端的钢纤维砼顶面安放一根Φ20圆钢，形成一个三角框架，以保证桥面砼的设计厚度及三角垫层的成形；
4、砼浇筑前的检查。在砼浇筑前，现场技术员要会同监理及项目部有关负责人作钢纤维砼浇筑前的全面检查工作，在确认合格并经监理同意后方允许进行下一道工序即钢纤维砼的浇筑施工。
5、由于钢纤维砼的早期强度较高，故在砼终凝后，要立即在其表面周围铺上具有一定强度的泥土形成一个养护池，然后在池内灌水，并派专人对其定时进行保水养生，其前后浇水养生时间间隔以保证砼面一直保持有水覆盖为度，整个养生时间不少于12天。
3.3.2施工顺序
整个桥面的砼浇筑采用横向整幅纵向分块浇筑，其浇筑顺序是先进行纵梁区的钢纤维砼浇筑，再进行20m梁及 16m梁范围内后浇层普通砼的浇筑施工；纵梁区的钢纤维砼浇筑顺序是从跨中开始向左右两岸顺序推进，其分块浇筑以40m为一个浇筑段，一次浇筑钢纤维砼方量约为56m3.浇筑前对待浇处的桥面进行充分洒水湿润，并且在浇筑钢纤维砼前，在纵梁上洒一层高强度水泥砂浆结合层。
3.3.3钢纤维砼的搅拌
钢纤维砼的搅拌采用350L普通砼搅拌机进行。当钢纤维体积率高，拌和物稠度较大时，搅拌机一次拌和量不大于其额定拌和量的80%.搅拌的投料次序和方法应以搅拌过程中钢纤维不结团，不产生弯曲或折断，不因拌和机超负荷而停止运转，出料口不堵塞为原则。宜选用将钢纤维，水泥，粗细骨料先干拌而后加水湿拌的方法。钢纤维混凝土的搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并比应该普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后湿拌的拌和试验时，干拌时间不宜小于1.5min.
3.3.4钢纤维砼运输、浇捣和养护
混凝土的运输应缩短运输时间，运输过程中避免拌和物离析。如产生离析应二次搅拌。
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样，浇筑和振捣是施工中的重要环节，直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。钢纤维混凝土的浇筑方法应保证钢纤维分布均匀性和结构的连续性，在一个规定连续浇筑区域内，浇筑施工过程不得中断拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕时间不宜超过30min.钢纤维混凝土应采用机械振捣，不得采用人工振捣，所采用的振捣机械和振捣方法除应保证混凝土密实度外，尚应保证钢纤维分布均匀。
钢纤维混凝土的养护与普通混凝土相同。
3.4 质量控制
桥面钢筋制安、钢纤维砼必须按设计要求和《公路工程质量检验评定标准》等有关规程、规范进行质量检查和评定，并对钢纤维砼的原材料、搅拌、面层振、压、光等工序进行检查，确保质量。
1、钢纤维砼所用的各种材料进场后均应进行抽检或检验，检验符合设计或有关规范要求后方允许使用。另桥面所用各种型号钢筋也必须进行抽检，钢筋的闪光对焊及搭接焊的检验数量也应符合规范及设 计要求。
2、各种材料应按重量配合比配料，误差不超过：水泥±2％，水1％；钢纤维±2％：粗细骨料±3％，外加剂±2％。
3、在搅拌机出料的钢纤维砼，钢纤维必须均匀地分布在砼中，无结团现象。
4、由于钢纤维砼流动性较差，在边角处容易产生蜂窝，因此，边角部分可先用捣棒捣实。板角采用插入式振动器振捣，然后用夯梁板来回整平。在混凝土面层抹平过程中，因钢纤维直径较粗而易冒出路面，影响到行车安全，在施工时必须注意清除。 #p#分页标题#e#
5、在浇筑过程中严禁因拌和物干涩而加水。
6、新旧混凝土结合牢固，不得有起鼓、开裂、空壳。
4 经济和社会效益
从经济和社会效益分析，钢纤维混凝土路面与普通水泥混凝土路面相比，其优势在于：①减薄桥面铺装混凝土厚度，缩短施工工期，加大缩缝间距，节约原材料及减少工程量后所带来的一切费用；②延长桥面使用寿命，节省养护、维修费用；③桥面混凝土质量好，接缝少，延长车辆使用寿命；④钢钎维混凝土搅拌工艺与普通混凝土搅拌工艺差别不大，不需要增加特别设备；⑤可提前开放交通。综合分析，从一次性投资、使用年限、维修费用、资金的时间价值来全面评价钢纤维混凝土的经济效益，虽一次性投资较高，但从其维修费用、使用年限和资金的时间效益考虑，钢纤维混凝土的使用具有显著的经济效益和社会效益。
5 结束语
钢纤维混凝土自发展以来，已在公路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用，同时也取得了一定的经济效益和社会效益。它除了具有良好的抗弯强度外，而且还具有优异的抗冲击、抗开裂性能。随着生产方法的改善和技术设备的更新，钢纤维的制造价格将不断降低，我们完全有理由相信，在不远的将来，它一定会在国内外更多的应用范围内显示出强大的优越性。