前言:普通混凝土的制作原料是水泥、石子、砂石,将这些物质经过水拌合再进行硬化就形成了混凝土。水泥、石子、砂石材料的硬度并不高,抗拉性能也十分地差,并且容易受到腐蚀,当混凝土出现受拉或受弯时,就会出现裂缝,在长期的雨水侵蚀中,混凝土就会遭到破坏,性能降低。相较于普通混凝土,钢纤维混凝土在抗拉、防腐蚀性等方面的性能具有较为突出的优势,对于保证市政桥路建设工程的质量发挥着不容忽视的作用。本文首先提出了普通混凝土在施工时会出现的问题,其次分析了钢纤维混凝土的优势,最后通过具体的事例分析了钢纤维混凝土施工技术在市政路桥建设工程中的应用,旨在为相关领域提供参考性意见,促进钢纤维混凝土施工技术的充分应用。
一、普通混凝土施工的常见问题
近几年,由于我国经济建设步伐的加快,各种建筑工程纷纷涌现,混凝土施工作为建筑工程施工的关键性环节,其施工技术对于建筑工程施工产生重要影响,钢纤维混凝土施工技术在这样的背景下出现,极大地提高了工程的经济效益和施工质量。然而,目前大多数的建筑工程仍然使用的是普通混凝土,普通混凝土容易出现开裂和水泥水热化现象,从而导致路桥坍塌,在市政路桥建设中,混凝土施工技术一项有待解决的难点问题。普通混凝土施工的常见问题主要体现在三个方面。
(一)抗拉和抗压能力较差
普通混凝土的制作材料主要是水泥、砂石、石子,在搅拌的时候将这些物质混合,并添加一定比例的水和添加剂,使之产生化学反应和物理反应,才能制作出混凝土。 水泥、砂石、石子的抗拉能力和受弹性形变能力较强,但是在制作成混凝土之后,混凝土的整体抗拉能力和受弹性形变能力就会减弱,在混凝土构件的应力超出极限时,混凝土结构就会遭到破坏,路桥表面就会产生裂缝。一般情况下,导致路桥表面产生裂缝的情况主要有以下三个:混凝土构件承受的拉应力过重;混凝土构件出现偏压的情况;混凝土受力不均匀。
(二)水泥水热化现象严重
出现水泥水热化现象是由混凝土自身特性造成的,受混凝土制作材料的限制,混凝土的稳定性较差,在使用的过程中,温度对混凝土就会产生较大的影响[1]。
当外部温度出现变化时,混凝土内部就会产生热胀冷缩反应,如果温度变化较大,就会造成混凝土内部温度与表面温度形成较大温差,此时混凝土就会出现收缩性裂缝。
(三)易受到周遭环境的影响
混凝土的性能受到其周遭环境的影响,其中风、雨水是影响混凝土性能的常见因素。随着社会经济的发展,我国的工业化进程日益加快,随之对环境造成了极大的破坏,比如酸雨、土壤酸类环境等就会腐蚀混凝土结构,使混凝土表面出现裂缝,有害物质将进入混凝土内部,腐蚀钢筋等其他内部结构,威胁到整个路桥建设工程的根基。如果路桥建设工程处于风力比较大的地方,风力将侵蚀混凝土的表面,加大混凝土表面的粗糙度,影响到混凝土的整体性能,缩短路桥建设工程的使用寿命。近几年,由道路损毁凹陷、路面下沉、桥梁坍塌等引起的安全事故频繁发生,严重威胁到人们的生命财产安全,降低整个工程的经济效益,其中绝多数事故发生的路段都使用的是普通混凝土。
二、钢纤维混凝土的优势
(一)抗压、抗拉、、抗弯、抗冲击性能良好
钢纤维混凝土的制作材料在普通混凝土的基础上加入了钢纤维,用两种材料混合在一起提高混凝土的整体性能,相较于普通混凝土,钢纤维混凝土不仅具有普通混凝土的大部分特点,还充分发挥了钢纤维的优势。鋼纤维最大的分布特点是不规则,当将其应用在钢纤维混凝土的制作中时,可以有效提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗冲击性能。钢纤维将混凝土的抗弯和抗冲击效果提高至0.5~1.5倍,比起普通混凝土,在应用时更具有选择优势[2]。
(二)承载效果和承载能力较好
钢纤维混凝土结构的使用是处理裂缝问题的一个较好的办法,普通混凝土在出现裂缝之后,其裂缝荷载将会持续增大,当混凝土结构出现位移时,混凝土的承载效果和承载能力将会大大降低。钢纤维混凝土在出现裂缝时,可以控制混凝土的裂缝范围,使裂缝不会继续增大,从而影响到混凝土的性能。当钢纤维混凝土的体积增大时,混凝土的各项荷载性能将随之增大,可以说,钢纤维混凝土的荷载随体积变化而变化。此时,如果混凝土结构再发生位移的话,钢纤维混凝土的承载效果与承载能力也不会受到很大影响。也可以说,钢纤维混凝土具有较好的抗裂、抗剪性能。
(三)受环境因素影响而发生的变化较小
无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土都不可避免地会受到环境因素的影响,钢纤维的伸缩性较好,但是也会随着温度的变化而发生一定的伸缩变化,只是与普通混凝土比起来,钢纤维混凝土发生的变化比较小。钢纤维混凝土具有较强的抗冻性能,当外界温度发生变化时,钢纤维可以通过自我调节的办法使混凝土适应外界的温度,从而缩小混凝土内部温度与表面温度的温差,有效降低混凝土产生裂缝的几率[3]。
三、钢纤维混凝土施工技术在市政路桥建设工程中的具体应用
钢纤维混凝土的施工质量直接影响到整个路桥建设工程的质量,根据混凝土的施工方法来区分,钢纤维混凝土的施工方法主要有三种,即浇筑混凝土施工、灌浆混凝土施工、喷射混凝土施工。混凝土施工主要有钢纤维混凝土配比设计、设置钢纤维分散装置、浇筑和振捣、表面拉毛、接缝施工五个步骤。以某市桥梁建设为例,该桥在建设的过程中,充分应用了钢纤维混凝土技术,极大地提高了桥梁施工的总体质量。该市在进行混凝土施工的时候,主要将混凝土施工技术用于桥面铺设、桥墩构架和桥桩加固这三个方面。在进行桥面铺设时应用混凝土施工技术主要是为了增强桥梁的刚度,减轻桥梁结构的重量,保证桥梁受力均匀,这样可以降低桥面出现裂缝的几率,延长桥梁的使用寿命。该桥在加固桥墩构架的时候,采用转子Ⅱ型喷射机对桥墩的相关部位喷射混凝土,以5cm~20cm为喷射范围,并重新对桥梁旧混凝土表面进行喷砂或凿毛,以修复桥墩结构出现脱落的部位,防止桥梁发生病害,增强桥梁的抗震能力。对该桥进行桥桩加固时,在桩顶或桩尖局部加强钢纤维混凝土的使用,目的是提高桩的穿透能力,减少锤击次数,防止桩顶因打击深度未到就出现破裂,但是,这一方法会降低工程的经济效益,如何避免这一问题,该桥在材料选择上做出了相应的调整。该市在桥梁建设中应用钢纤维混凝土施工技术极大地提高了施工质量与施工效率,有效减少了后期维护所花费的资金、人力,提高了工程的经济效益与社会效益。
(一)钢纤维混凝土配比设计
钢纤维混凝土的配比设计是进行混凝土施工的基础工作,在施工前,只有确保钢纤维混凝土的配比设计合理,才能提高混凝土的施工质量。钢纤维混凝土的配比设计与普通混凝土的配比设计工序有很多相似的地方,但是,相较于普通混凝土的配比设计,钢纤维混凝土配比设计更加重视钢纤维体积率的测量和计算,并要分析影响钢纤维体积率和韧性强度的因素,比如含砂量和单位用水量等,这
些因素对钢纤维的体积率和韧性强度都会产生影响。因此,钢纤维混凝土在进行配比设计的时候,必须要严格遵守设计规范,根据施工的具体情况认真计算钢纤维的体积率,确保配合比的精确度[4]。此外,影响钢纤维的配比设计因素还有钢纤维的类型、掺量和长径比,该市桥梁建设在进行钢纤维配比设计时考虑到了多方面的因素。
(二)设置钢纤维分散装置
钢纤维分散装置设置的主要目的是为了使用分散机分散钢纤维,再将钢纤维加入搅拌机,防止钢纤维在搅拌机内出现结团的现象。在设置钢纤维分散装置之前,要称量好细骨料。一般情况下,分散机的功率和分散力分别在0.75~1.0KW和20~60kg/min范围内比较适合,该市桥梁建设在设置钢纤维分散装置时,采用功率和分散力分别为0.85和50kg/min的分散机,在料斗入口处设置振动筛,并使用强制式搅拌机,密切注意搅拌机不会超负荷工作。在钢纤维与细骨料搅拌时,要严格控制搅拌时间和投料顺序,该桥梁建设分为5次将钢纤维加入强制式搅拌机,同时将混合料在搅拌机内先干拧1min后,再加外加剂和水湿拌2min,最后利用振动筛进行筛选。
(三)浇筑和振捣
隐藏浇筑接头是钢纤维混凝土在浇筑的时候应当注意的重点问题,为了保证混凝土浇筑的连续性,在每次倒料时应相压15~20mm。在进行钢纤维混凝土振捣时,应当使用插入式振动棒,振动棒的作用主要有以下三点:使钢纤维产生集束效应,让钢纤维朝着振动棒的方向聚集,方便振动工作的进行;在钢纤维混凝土振捣成型后,通过平板振动器确定钢纤维的二维分布;充分保证边角混凝土的密实度,从而帮助抵抗板体温度应力、收缩应力和荷载的传递钢纤维的排列。该桥梁建设工程在钢纤维的浇筑和振动过程中,还注意将边角裸露在外的钢纤维进行振捣,并抹平混凝土的表面。
(四)表面拉毛
表面拉毛的工作是在钢纤维混凝土成型后进行的,成型后的钢纤维混凝土由于还未经过表面拉毛处理工作,其纤维分布并不平整且砂率较大,在使用时无法提升工程的质量[5]。该桥梁建筑工程高度重视桥面收浆和拉毛处理工作,使用专门的机械抹平钢纤维混凝土施工的桥面,并使用压纹机处理因拉毛而导致的纤维外露,使桥面的粗糙度满足二层设计的要求,确保桥面的平整度与密实度。
(五)接缝施工
钢纤维混凝土具有较强的收缩抗裂性能,当钢纤维浇筑达到50%强度以后,应针对施工路段进行接缝施工,该桥梁建设工程在施工时,采用混凝土摊铺机进行接缝施工,做成不设纵缝的整幅式。
结束语
综上所述,钢纤维混凝土技术较于普通混凝土优势十分明显,市政路桥建设只是钢纤维混凝土施工技术应用的一个方面,钢纤维混凝土施工技术还应用于隧道建设、城市高層建筑及机场跑道建设等工程建设。钢纤维混凝土技术提高了工程的建设质量,降低了各项工程的经济成本,在促进社会的经济的发展方面发挥着极为重要的作用[6]。但是,随着社会经济的快速发展,各项建筑工程更加复杂,对于混凝土施工技术的要求越来越高,现有的钢纤维混凝土施工技术虽然在一定程度上符合当前工程的施工要求,但是不一定能够满足未来更加复杂的施工要求,如何促进钢纤维混凝土施工技术的进步,是接下来相关领域应当努力的方向。
参考文献
[1]温昌鑫. 分析钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用[J]. 广东科技,2012,07:99-100.
[2]王潞宏. 钢纤维混凝土施工技术在市政路桥建设中的应用[J]. 建筑,2012,19:65-66.
[3]杨权. 钢纤维混凝土技术在市政路桥施工中的运用探讨[J]. 科技创新与应用,2014,05:203.
[4]郑峰. 浅谈公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用[J]. 科技资讯,2014,17:51+53.
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