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现代钢纤维砼技术在路桥施工中的应用研究
现代钢纤维砼技术在路桥施工中的应用研究关键词：钢纤维砼； 技术； 路桥施工； 应用1 引言随着我国经济水平的提高，交通运输业的迅速发展，居民生活水平的稳步增长，人们对于交通出行的舒适度、方便度、安全性等要求越来越高。在我国现代化的路桥建设中，机械化的程度越来越高，建筑工艺也在稳步提升，其中现代钢纤维砼技术在路桥建设中得到普遍的应用，此技术在很大程度上提高了混凝土的品质、强度、承重负荷以及抗压水平，解决了建筑中存在的技术难题。因此，要深刻探讨钢纤维砼技术，不断提升建筑工艺。 2 简述钢纤维砼技术现代钢纤维砼技术是根据原有的混凝土工艺改造而衍生出来的，具体的操作就是在普通的混凝土中加入分布混乱的不同方向排列的钢纤维，从而形成一种新型复合材料。这种工艺在很大程度上改善了普通混凝土抗压能力差、抗拉能力弱、抗冲击力小、抗磨损能力弱的缺点，正是因为钢纤维的乱向分布有效地阻碍了普通混凝土内部裂缝的形成。 3 钢纤维砼的性能3.1 钢纤维的主要性能及增强混凝土强度的原理一般钢纤维根据制造工艺的不同，大致可以分为四种不同的类型，包括：熔轴钢纤维、剪切钢纤维、切断以及切削钢纤维。每种钢纤维由于制造工艺的不同，都有各自不同的特点。
熔轴钢纤维由于是使用高热度的钢水经过冷却后得到的，所以钢纤维在冷却的过程中，就受到了一定程度的氧化，表面的氧化层使得熔轴钢纤维的强度、弹性都得到了大幅度的提升。剪切钢纤维平均宽度在0.24mm到0.9mm之间，平均厚度在0.21mm到0.51mm之间,而平均抗拉强度在449.9pa到800.1pa之间，由于它是由冷轧薄板制成的，所以粘结性相对而言会比较好一点。切断钢纤维虽然具有很高的抗拉性，但是粘结性比剪切钢纤维就稍微差一点。而切削钢纤维不仅粘结性很好，而且强度和抗压性也有很大的提升，这是因为切削钢纤维是在原有的基础上加入了钢锭，在很大程度上提升了工艺性能。钢纤维增强混凝土强度的原理主要表现在：当混凝土承受的外界压力在其负荷范围之内时，混凝土的基料与钢纤维一起承担外界压力，而当外界压力超过一定的范围之后，基料就会再无力承受压力，发生断裂，而后，钢纤维就会成为外界压力的主要承担者，即钢纤维成为了基体承受压力的延生。直到混凝土与钢纤维的复合材料无法再承受更大的外界压力，整体发生严重变形直至断裂。3.2钢纤维砼的基本性能一般而言，钢纤维砼的主要性能就表现在抗压、抗拉、抗冲、抗疲劳上，经过大量的实验与研究，钢纤维砼的基本物理性能主要表现在在六个方面，一：重量与强度的比值明显减小，即单位重量的钢纤维砼能够承受的压力强度明显增大；二：在混凝土中加入乱向的钢纤维使得原来的抗压、抗拉强度提升了45%左右，抗共振能力平均提升了100%；三：抗冲击能力有了很大幅度的提高，一般而言，钢纤维混凝土中加入的钢纤维有1.5%时，抗冲击能力就能提高75倍；四：能有效抑制基体开裂，加强钢纤维砼的抗疲劳性，研究表明，平均2%的钢纤维加入量就可以使钢纤维砼的抗疲劳寿命增加2000多次；五：能有效降低磨损，通过普通混凝土与钢纤维混凝土的实验比较，可以发现钢纤维砼的抗磨损能力更强；六：极大地提高了钢纤维砼的化学性质，普通混凝土在长时间的使用中，都会出现不同程度的碳化反应，影响使用寿命，增加使用危险，而钢纤维砼由于钢纤维的加入，会表现的更加具有抗腐蚀性。3.3影响钢纤维砼基本性能的主要因素钢纤维砼的性能受到很多因素的影响，如：钢纤维直径、钢纤维长度与直径的比例、钢纤维类型、钢纤维与混凝土的混合比例、掺砂率、减水剂等，其中主要影响因素是：钢纤维与混凝土的混合比例、钢纤维类型、钢纤维的长度与直径的比例。3.3.1 钢纤维与混凝土的混合比例对于钢纤维与混凝土的混合比例需要根据具体的建筑要求来进行实际配比，一般需要根据建筑物浇筑的范围、钢纤维的体积率、钢纤维的长度以及混凝土水灰比来确定钢纤维与混凝土的混合比。大量的研究结果表明，当钢纤维与混凝土的混合比例不到0.5%时，钢纤维砼的性能得不到明显改善，而当超过0.5%时，钢纤维加入量越多，性能就越好，当然也不能超过临界值。3.3.2 钢纤维类型在对有关的数据调查研究可以发现，熔轴钢纤维对钢纤维砼的性能增强效果最差，其纤维与基料的结合力比较小，所以对于钢纤维砼的性能增强效果就不太明显。而剪切钢纤维对钢纤维砼的性能增强效果最明显，因为其纤维与基料的粘结性较好，所以无论是对钢纤维砼的强度、拉伸度还是抗压性都有很大程度的提升。3.3.3 钢纤维的长度与直径比例通过几组数据的综合比较，可以发现，在钢纤维与混凝土的混合比例完全相同的情况下，钢纤维砼的性能会随着钢纤维长度与直径比例的增加而增加，在超过临界值以前，这种性能是明显增加的。4 钢纤维砼技术在路面道路建设中的具体应用钢纤维砼技术在很大程度上提高了我国道路交通的使用效率，增加了使用寿命，从某种意义上说，也减少了我国道路建设的成本，降低了财政投入，提高了经济效益。因此，在具体的道路建设实施过程中，钢纤维砼技术得到普遍推广，获得了认同。4.1 钢纤维砼技术为冻土地区解决了技术难题在我国很多冻土地区，路面的交通道路在很长的一段时间里都得不到改善，很多建造的水泥路面都会在很短的时间里被冻裂，这样不仅浪费资料，还给当地人民带来了交通上的不方便。钢纤维砼的出现为冻土地区的带来了福音，钢纤维砼的抗冻性表现在：减少路面吸热维持冻土热平衡，这样在很大程度上抑制了路面的冻裂，为人们的交通出行提供了方便。4.2 钢纤维砼技术可以改变路面全截面的厚度在具备相同的的承载能力的情况下，普通混凝土道路的全截面厚度可能要达到30厘米，而钢纤维砼道路全截面厚度可能只需要15厘米，这在很大程度上减少了原材料的使用，减少了道路建设的成本，节约了社会资源。4.3 钢纤维能改善碾压好的路面强度在道路建设过程中，有时候路面会进行集中碾压，普通混凝土中没有掺杂任何钢纤维，这时候如果需要增强路面的物理性能，如强度、韧性、抗压力、抗冲击力等，只需要往碾压好的路面中掺入钢纤维，就可以很好的提升路面性能。4.4 钢纤维砼技术在复合式路面建设中的应用如果复合式路面建造的是双层路面，根据建筑学原理，上层路面采用的是40%-50%的钢纤维砼，而下层路面采用的是普通混凝土；如果复合式路面建造的是三层路面，那么上下两层采用的就是钢纤维砼材料，而中间的一层使用的就是普通混凝土。对于三层路面的建设，一般都选择在机械化程度比较高的城市进行，因为其建设难度非常大。4.5 钢纤维砼技术在道路罩面中的作用一般城市道路使用时间长了，就会出现一定的磨损，甚至还会发生断裂，当出现路面断裂的时候，就需要对路面进行罩面修复。这时就需要将钢纤维砼加入到断裂层，使得钢纤维砼与断裂处的混凝土粘结在一起，形成新的路面保护层，普通混凝土由于粘结性小，所以无法实现这样的作用。5 钢纤维砼技术在桥梁建设中的具体应用5.1 在桥面铺装上的应用在桥面的铺装上，钢纤维砼技术在很大程度上提高了桥面本身的抗压能力，由于钢纤维砼技术具有强大的抗压、抗折、抗冲击力、抗裂等性能，所以在保证高强度的抗压能力的基础上，能够减小桥面铺装的厚度，这样就减少了桥梁本身的重量，有效地提高负荷能力。5.2 在桥墩方面的应用普通混凝土浇灌的桥梁墩台会由于长时间的负荷造成表层脱落，承载能力变差，在某种程度上增加了桥梁坍塌的危险，而钢纤维砼技术由于其混凝土内部粘结性的强大，在保证桥梁墩台表面不会脱落的情况下，还大大提升了承载能力。5.3 在桥梁上方负荷部位的应用桥梁上方的主要荷重部位就是主梁，钢纤维砼可以在保证主梁承载能力的前提下，大大减少其自身的重量，不仅仅可以减少原材料的使用，节约社会公共资源建设的成本，而且还提高了路面的整体经济效益。主梁的设计中，如果材料变少了，给人的感觉就不会那么的厚重，所以钢纤维砼在很大程度上促进了桥梁的美观设计，让桥梁兼美观与实用于一体。5.4 在土桩方面的应用一般对于土桩的浇灌都是采用局部浇灌，即在桩尖和桩底部位。在桩底部位采用钢纤维砼技术可以增强其抗冲击力，这样在进行打桩的过程中，桩底不容易断裂，而且在很大程度上还增强了土桩的穿透能力，减少了打击次数。在桩尖采用钢纤维砼技术可以提高土桩的承重能力，提高桥梁整体的负荷。当然在很大经济发达地区，土桩的浇灌也会采用整体浇灌法，来提高土桩的性能，当然对桥梁土桩的浇灌方法可以根据当地的经济技术发展程度来决定。 6 结语钢纤维砼技术作为现代道路与桥梁建设中普遍使用的工艺，不仅在很大程度上提高了路面与桥梁的承载负荷，增加了路桥使用的安全系数，而且还提高了整体的品质与抗击力，提高了路桥的使用率与使用寿命，这样也为国家，为社会减少了公共道路与桥梁建设的成本，提高了整体经济效益。因此我国要不断加强钢纤维砼技术在路桥建设中的探索力度，让该技术能够得到更大程度的提升，也为提高我国路桥建设的水平提供技术保障。
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近年来，我国经济的发展也带动了城市化进入了快速发展的时期，人们对建筑施工质量的要求也达到了新的水平。随着公共基础设施建设的大力推进，建筑技术的不断进步，钢纤维混凝土技术应运而生。钢纤维混凝土技术就是在施工过程中，在混凝土中加入固定量的短钢纤维以增强混凝土的抗拉强度以及承载能力。
由于钢纤维在混凝土中均匀乱向分布，对控制普通混凝土中裂缝具有明显的优势，能显著提高混凝土的韧性和强度，有效提高其承载能力、抗冲击性、抗裂性。因此，钢纤维混凝土目前已广泛应用于我国道路桥梁等基础设施的建设，具有重要的现实意义。
▍1、道路施工中钢纤维混凝土技术的应用
钢纤维可用于减少路面厚度和减少纵向接缝量，而钢纤维混凝土的优势也很明显，如良好的抗冻耐磨性、横向缩缝少，对延长路面使用寿命大有益处，因此在道路施工中已被广泛使用。但同时由于其铺设的薄厚度以及数量少的水平收缩接缝，在施工中道路的使用较为频繁，具有很多类型。
1.1、复合型钢纤维混凝土路面顾名思义，复合型钢纤维混凝土路面不只一层，通常表现为两层式或三层式，两层型是底层为普通混凝土的道路的上层铺设40%～60%全厚的钢纤维混凝土；三层型是在上下两层钢纤维混凝土的中间再加一层普通混凝土。尽管结构和施工过程比较复杂，需要相关施工人员具有丰富的施工经验，但是这种结构的路面更耐用，通常三层复合型钢纤维混凝土路面应在极端条件的地区使用。另外，这种复合型钢纤维混凝土需要较高的施工成本，通常适用于高度机械化的地区使用。
1.2、全截面钢纤维混凝土路面全截面钢纤维混凝土对路面厚度的控制，可取普通混凝土道路的46%～52%，一般为50%左右；钢纤维含量范围为0.79%～1.18%，一般为1%左右；通常不会设置纵向缝隙，而横向缝隙之间的空隙最好控制在20cm左右，距离最大不能超过0.5m。
1.3、碾压钢纤维混凝土路面碾压钢纤维混凝土路面的主要施工方法是沥青混凝土路面的施工方法，将钢纤维置于混凝土中，轧制成型混凝土路面。这种将钢纤维放置在碾压混凝土的方法，可以改善碾压混凝土的力学性能，有效提升路面的韧性和强度，但目前对实现压实度和平整度的统一还存在一些难度。
1.4、钢纤维混凝土罩面在道路施工中的作用为修复受损的混凝土路面，维修和养护旧的混凝土路面。钢纤维混凝土本身具有良好的建筑材料塑性，对提高混凝土的抗拉、抗弯、抗裂性能都很有帮助。因此，采用钢纤维混凝土罩面修复路面是提高路面的性能和使用寿命的有效手段，不仅减薄表层的厚度、扩大接头间距，而且节省工程造价，具有一定的经济效益和社会效益。
钢纤维混凝土罩面包括结合型、直接型、分离型三种，结合型是指将新旧混凝土表层相互作为一个整体结合起到增强整体结构的强度作用；分离型是指新的覆盖层单独作用，不和旧的混凝土粘结，中间还设置了隔离层，独立的层面分别发挥作用；直接型是指将钢纤维混凝土直接加在旧的水泥混凝土表面层，这种方式多用于修补损坏程度较小的旧水泥混凝土路面。
▍2、桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用
2.1、改善桥面铺装钢纤维钢筋混凝土作为桥面铺装层具有很多好处，可以有效地加强桥体的刚度和弯曲强度；大大提高桥梁的舒适性和抗裂性等，延长了桥梁的使用年限；改善了桥梁的受力状况，使桥梁能更好地发挥其功能，保证了较高的施工质量水平。对于钢纤维混凝土桥面铺装，其厚度是正常厚度的一半，包括两层和三层结构，两层结构是指钢纤维混凝土作为上层、普通混凝土作为下层；三层结构是指上下层为钢纤维混凝土，中间层为普通混凝土，这种结构施工过程更复杂，具有一定的施工难度，因此采用两层铺设的结构较多。
2.2、加固桥梁部分结构由于长时间的负荷作用，桥梁难免存在一些问题，比如出现裂纹、表面剥落等，对桥梁结构进行加固十分有必要。桥梁施工中通常采用剪切钢纤维和切削钢纤维两种钢纤维材料，应控制两种材料的产量在1.0%以下，还可以采用转子Ⅱ型喷射机进行钢纤维混凝土喷涂。这种方式是一项有效的科学的技术措施，对提升桥梁的抗震性、满足桥梁结构的总体需要大有益处。此外，为了改善表面的区域下落现象，可以利用钢纤维钢筋混凝土进行部分区域加强工作，使用硫铝酸盐与TS型速凝剂快硬水泥，防止桥梁出现裂缝，在混凝土表面喷砂或凿，增强新旧混凝土完整性。
2.3、强化钢筋混凝土桩对桩顶或桩尖部分使用钢纤维混凝土可以大大提高桩的穿透性，一方面，能对其抗冲击强度和韧性有一定程度的提高，还能有效降低冲击频率；另一方面也能防止桩尖在打入设定深度之前出现破裂现象，有效地提高了桩尖进土的深度，显着提高打击速度。但是对桥梁整体使用钢纤维混凝土需要巨大的资金成本，因此可以对桩身采用预应力钢筋混凝土或非预应力钢筋混凝土，用于节约施工成本。
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本文主要就钢纤维混凝土的设计及施工等问题及其应用进行了探讨。研究采用定
性和定量两种方法展开。其中定性研究对当前国内外钢纤维混凝土研究成果进行了论
述，分析了钢纤维混泥土具有的性能和具有的特点等；分析了多种力学方面的特性及
其作用原理。发现无论从钢纤维混凝土的质量而言，还是从它的刚性强度来说，都比
普通混凝土要好，在抗拉、抗剪切等方面钢纤维混凝土有着普通混凝土所不具有的优
点。对比分析了钢纤维混凝土配合比、性能等方面的特点。在定量研究中，分析了钢
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以比较显著对混凝土的形变特性加以影响，具体表现为它能够有效地降低混凝土的收
缩率，收缩率可以降低约10％；在抗断裂与抗疲劳的特性上钢纤维混凝土优于传统混
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论文结合广州市交通建设工程广佛出口放射线工程，将钢纤维混凝土在该项目上
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研究发现钢纤维混凝土具有普通混凝土所不具备的优点。通过增加钢纤维的含量
来提升混凝土的抗压能力，而在混凝土的抗拉强度以及其抗弯矩性能等方面，改善后
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0．5％一2％时，则抗冲击性能提高5到10倍。钢纤维混凝土可以有效地解决普通混凝土
路面易断裂、碎裂和磨损等问题，钢纤维在混凝土中均匀分布，与水泥砂浆有较好的
握裹力，混凝土的抗裂性能较好，并且钢纤维混凝土的收缩远小于规范的要求，所以
用于路面工程具有极大的优越性，可大幅度地延长路面的使用寿命，各项使用品质接
近钢筋混凝土路面，在高等级公路尤其是其关键部位如隧道道面可代替普通混凝土路
面和钢筋混凝土路面。
关键词：钢纤维混凝土；力学性能；施工工艺；应用
Researchon
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Author：MaChao
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