聚酯纤维混凝土在钢制人行天桥铺装中的应用

马淑霞 MA Shu-xia；李强 LI Qiang

（河南五建建设集团有限公司，郑州 450007）

摘要： 本文针对钢制人行天桥，讨论并总结了纤维混凝土在桥面铺装应用中的相关问题，跟踪观察了铺装效果。

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关键词 ： 聚酯纤维混凝土；钢制人行天桥；应用

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0134-02

作者简介：马淑霞（1968-），女，河南睢县人，总工，研究方向为混凝土。

1 纤维混凝土作为桥面铺装材料的应用背景

和国内许多城市一样，近年来郑州市的交通拥堵问题愈来愈突出，作为改善城市交通环境和治理交通拥堵的有效措施之一，人行天桥被纳入城市交通体系得到了大量建设，并发挥了积极作用。从使用功能和美化功能协调统一的思路出发，近年来，对于人行天桥的规划设计，崇尚一桥一景的设计理念：造型上追究别致，风格上则结合街道具体情况，将亮化工程、绿化工程的一些元素融入其中，大量新材料在桥身的装饰和桥面的铺装上得到了大胆而广泛的运用。从全国范围看，成功的经验有很多，失败的教训也不少。本文所介绍的纤维混凝土在钢制人行天桥桥面铺装的应用，正是2010年8月郑州市某人行天桥在采用塑胶材料铺装出现不良效果后的修整方案。

2 修整方案的设计要求

2.1 主桥铺装：采用CF40纤维混凝土铺装，平均厚度40mm（主桥段厚度不大于50mm，曲梁段厚度不大于60mm），混凝土中加设@150×150D6冷轧带肋钢筋网和剪力键，铺装表面应平整且不光滑。剪力键采用400×400梅花形布置，并与钢箱梁顶焊牢。钢筋网布置如图1，剪力键大样如图2。

2.2 胀缝、缩缝设置：胀缝设置在直线主梁中变坡点、圆弧段中心点、直梁与曲梁相接点处，全桥共设置16条，缝宽20mm，铺装钢筋在胀缝处断开。在相邻两胀缝之间，直线段等间距设置两道缩缝（间距约5~6m），曲线段设置一道缩缝，全桥缩缝共24条，缝宽5mm，深度10mm。

2.3 纤维混凝土强度等级为CF40，弯拉强度不低于5.5MPa；纤维选用聚酯纤维，抗拉强度400~1000MPa，极限伸长率16~35%。

3 实施修整方案的整体思路

3.1 构造特点分析：众所周知，钢筋混凝土之所以能够协同工作，主要是由于：一是钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，二是钢筋和混凝土具有大致相当的温度线膨胀系数[钢材为1.2×10-5，混凝土为（1.0~1.5）×10-5]，因此在温度变化时，两种材料不会产生过大的形变差异而导致两者之间的粘结力的破坏。与钢筋混凝土结构不同，在钢制桥体结构的表面，铺装一层很薄的混凝土饰面层，两者在界面处形成的粘接力非常有限，无法保证协调变形；同时，混凝土极低的抗拉强度和脆性特征，决定了温度变化引起的变形差异很容易导致铺装层混凝土的开裂或导致两者之间粘结力的破坏。

3.2 纤维混凝土：一方面，大量关于纤维在混凝土中作用机理的研究和实验，证明混凝土中加入纤维，能够改善混凝土的某些性能，对混凝土具有增强（这里主要是指抗拉强度，对抗压强度影响很小）、增韧和阻裂作用。另一方面，鉴于合成纤维的弹性模量（多数在10GPa以下）比混凝土的弹性模量（C20～C60混凝土一般为20～35GPa）小一个数量级，因此，合成纤维的极限延伸率比混凝土大得多，因此，对合成纤维在提高硬化混凝土的抗裂作用上不可以抱以过高期望。所以，应当清楚地认识到，纤维在混凝土中所起所用，毕竟还是一种辅助作用。

3.3 修整方案实施要点：鉴于上述分析，认为实施修整方案的要点是：第一，通过加入聚酯纤维，改善混凝土的抗裂性能，保证混凝土在发育早期不开裂。第二，通过胀缝和缩缝等构造措施的合理设置，将铺装混凝土进行适当尺度的分格，以期最大限度地消除温度变形差异造成的拉裂或空鼓。第三，通过纤维对混凝土韧性的有效改善，提高混凝土温度变形的协调能力，保证分格后小尺度混凝土不开裂。第四，通过设置剪力键，增强界面粘结效果。第五，钢制桥体不吸水，严格控制混凝土拌合物的泌水行为，保证混凝土表面强度及耐磨性能，防止表面起砂及表面骨料暴露。

4 纤维混凝土制备

纤维在混凝土的分布状态和混凝土的匀质性是影响纤维混凝土质量的关键因素，因此，投料顺序、纤维投料干湿状态、搅拌时间等将成为纤维混凝土制备的关键环节。

纤维混凝土中，纤维呈乱向均匀分布是最理想的状态，相反，产生成束或结团现象，纤维不但起不到积极作用，反而还会影响混凝土的力学及耐久性能。

①投料顺序：为达到纤维在混凝土拌合物中均匀分布，投料顺序非常重要。先将骨料和纤维一起搅拌，利用骨料的散粒状特性，将纤维加以分散，然后再将水、胶凝材料和外加剂等材料投入搅拌机中继续搅拌。②纤维投料时的干湿状态：纤维投料可以干投，也可以湿投。干投是指直接将纤维投入搅拌机，湿投则是将纤维预先湿润后投料。干投的优点在于纤维更容易分散，缺点是纤维会争夺混凝土的拌合水，导致混凝土拌合物的坍落度降低，这在纤维体积率较大时表现的非常明显。③搅拌时间：由于纤维会使混凝土拌合物的粘聚性增强，所以，搅拌时间比普通混凝土要长。保证纤维混凝土制备的搅拌时间是提高拌合物匀质性的重要保障。值得注意的是：预拌普通混凝土在搅拌时间的设置上，往往比规定时间要短，认为混凝土拌合物在运输罐车里还会得到一定程度的搅拌，这种做法本身已经很不妥当（罐车不具备严格意义上的搅拌功能），预拌纤维混凝土时如果还如法炮制，那就是极不妥当了。

5 纤维混凝土施工

一般情况下，纤维混凝土浇筑、振捣和普通混凝土具有相同的施工工艺，不需要采取特别的措施，这也是纤维混凝土能够得到广泛应用的原因之一。但在本文所讨论的钢制人行天桥铺装工程中，振捣、抹面是需要注意的问题。

①振捣：大跨度的钢结构大都具有一定的柔性特征，振动的传导性很强，平板振动器产生的能量足以使已经初凝、终凝，甚至使浇筑早期的混凝土遭受破坏。本工程采取的应对措施从两方面着手：一是将混凝土配制成流动性混凝土（混凝土出机坍落度控制在190mm~200mm，入模坍落度控制在160mm~170mm），减少混凝土密实对振捣的依赖；二是采用插入式振动器水平拉振的方法进行振捣。②抹面：考虑到混凝土基层的特点（钢材不吸水），要求配制的纤维混凝土拌合物不允许泌水。但随着混凝土的摊铺和振捣，表面水分部分蒸发，粘聚性逐渐增强，抹压过程中出现了抹而不平，压而不光的现象。采用喷雾加湿方法，问题得到解决。③缩缝间距调整。考虑到纤维对混凝土抗裂作用的有限性，征得设计方同意，胀缝按原设计方案设置，缩缝加密，且沿纵向增设一道缩缝，形成1.6m×（2.5m～3.0m）的分格布局。

6 结语

装饰或铺装材料的变形能力应高于结构材料，是一个普适原则，但如果措施得当，具有脆性特征的纤维混凝土可以应用于钢制人行天桥的桥面铺装。无需特殊原材料、采用常规成熟工艺，显现出纤维混凝土应用于城市人行天桥桥面铺装的实用价值。相对于新型化学建材，耐候性、耐火性、坚固性等混凝土具有的诸多优势得到了充分发挥。

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参考文献：

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[2]许勇,刘波,张季超,陈原,杨作用,王可怡.新型装配整体式混凝土结构主次梁节点试验研究[J].工业建筑,2009(08).

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