近年来我国水利工程的建设水平越来越高,逐渐推动水利工程向大型化和多功能性的方向发展,很多新材料和新技术都被应用到水利工程的建设过程当中。由此可见,我国水利工程的科技水平开始逐渐提高,其功能也开始多样化发展,尤其是在水闸施工过程当中,科技含量逐步提升。但是在传统混凝土的应用过程当中,容易出现腐蚀和碳化的问题,影响了水闸施工的安全,通过运用钢纤维混凝土能够有效改善这一类问题,提高水闸施工的质量,保证水利工程的整体安全性。

1.钢纤维混凝土施工技术的优势

1.1钢纤维混凝土的强度更高

相对于传统的混凝土材料来说,钢纤维混凝土有着较高的强度和重量比值,在使用钢纤维混凝土进行水闸施工的过程当中能够保证水闸的整体强度提高,同时钢纤维在进行水闸施工时,只需要设计横缝即可,并不需要在此基础上再设计纵缝。在设计横缝时一般会选择30厘米的横缝距离,通过钢纤维混凝土能够在很大程度上提高水闸的抗冲击力和整体稳定性。

1.2力学性能更强

钢纤维混凝土在水闸施工过程当中,分布区间相对较短且并不具有连续性,因此在整体施工项目当中呈现出分散的状态,在这种状态当中能够有效提高钢纤维整体的抗冲击能力和抗拉伸能力。根据相关项目研究结果发现钢纤维混凝土相对于传统的单轴混凝土而言,抗拉伸的极限强度要高出将近1.5倍,而抗弯的极限则要高出2.5倍之多。在水闸具体应用当中,钢纤维混凝土的抗冲击能力,相对于传统混凝土而言高出50倍,甚至有可能会高出100倍,由此可见钢纤维整体消耗较小,且稳定性得到了明显的提升。

1.3延长水闸使用寿命

在水闸使用过程当中,很大一部分损耗来自正常磨损或是水力冲击超过了水闸的极限值,而应用钢纤维混凝土技术所建造出来的水闸,具有较好的抗拉伸性和抗冲击性,并且钢纤维混凝土具有良好的耐磨能力和抗冻性能,因为钢纤维本身能够随着温度的变化产生伸缩性能。因此在水闸进入运行过程当中,能够有效应对温度和湿度的变化,避免在使用过程当中由于水力冲击或其他因素对水闸造成磨损和损伤。

2.钢纤维混凝土施工技术在水闸施工中的应用

2.1水闸墙面的应用

在水闸施工过程当中,钢纤维混凝土会应用于水闸墙面的施工当中。应用钢纤维混凝土进行水闸墙面的施工,能够有效减少水闸的整体重量,并提高水闸的外观效果和承载能力,而钢纤维混凝土整体的抗压缩性和抗拉性以及抗冲击力较强,所以在进行水闸墙面施工时,会选择钢纤维混凝土进行建设,同时要注意钢纤维混凝土与墙壁的有效结合,在完成施工之后应当定期进行维护和保养,以满足水闸的正常运行需求[1]。2.2水闸承重部位的应用在水闸承重部位会选择使用钢纤维混凝土作为加固材料,能够有效提高水闸的抗冲击能力和抗拉伸能力。在水闸的内压部分,通过钢纤维混凝土能够改善水闸内压部分的结构强度减少水闸在使用过程当中的变形问题。随着水闸施工技术的不断发展,将钢纤维混凝土应用于水闸的支撑部位,能够减少水闸体积和重量,以提高水闸结构稳定性,减少施工成本。

3.水闸施工中钢纤维混凝土施工技术应用策略

3.1合理控制钢纤维混凝土的比例

在水闸施工当中应用到的钢纤维混凝土主要是由颗粒、水泥、改质添加剂以及钢铁纤维等成分组成的,在钢纤维混凝土当中,矩阵材料以及钢铁纤维等成分的特性直接影响着钢铁纤维混凝土的质量和整体性能。因此在水闸施工当中,应用钢纤维混凝土时,应当严格设计混凝土的混合比例,对混合的成分材料进行严格选择,并保证材料的品质[2]。首先,应当严格保证水泥质量。在选择水泥时应当优先选择高质量且稳定性强的水泥。其次,在选择颗粒时应当尽可能选择微细的颗粒作为钢纤维混凝土的入口,且颗粒的大小不得超过250毫米。再次,在钢纤维混凝土当中,对钢铁纤维的直径以及长度进行严格控制。如果钢铁纤维的形状并不规则,则形成的钢铁纤维混凝土的稳定性就会越强,但是在这种情况下会相应增加施工成本。因此在选择混合物时,应当保证混合物能够满足施工的需求,以及所要建设水闸项目的功能要求。最后,在保证能够满足钢铁纤维基本性能的基础上严格控制成本,通过进行实验室测试和现场实例测试的方式,检验混合之后的钢纤维混凝土是否能够满足实际水闸施工需求。为了能够保证钢纤维混凝土顺利应用至水闸施工当中,应当严格控制成分,混合比例以及材料的体积外观和品质,不仅能够保证水闸施工最后的整体质量和负荷,还能够在很大程度上提高水闸的视觉效果,减轻水闸重量。钢纤维混凝土的具体混合比例如表1所示。

3.2控制钢纤维与混凝土的混合搅拌工艺

在钢纤维混凝土混合搅拌工作当中,其搅拌工艺同样十分重要,因此在钢纤维混凝土混合过程当中,应当选择合理的方式对钢纤维进行投放。目前较多使用先干后湿的投放方式对钢纤维进行投放,利用这种分散式的投放方法,能够防止在搅拌过程当中钢纤维出现结团的问题[3]。同时在投放之前应当保证钢纤维在经过搅拌均匀之后投入到水泥混凝土当中。钢纤维在经历过细骨料搅拌均匀以及振动筛分之后,能够达到一定的均匀度。在经历了这一工艺的处理之后,能够有效提高钢纤维混凝土整体的均匀性和稳定性。在对钢筋混凝土进行搅拌的过程当中,应当按照水闸施工工程所需要的整体强度以及功能,按照一定的投放工艺进行搅拌。在搅拌过程当中应当严格按照投料的性质和功能的不同按照分级的标准进行,后续搅拌工作只有在保证每一级材料都搅拌均匀之后才能够进行下一步的搅拌和投入工作,最终保证整体钢纤维混凝土材料都能够被混合均匀。在钢纤维混凝土混合均匀之后,才能够应用到水闸施工工作当中,并且还能够有效避免混凝土结团以及混合不均匀等问题。除选择合理的搅拌工艺之外,对搅拌机也应当具有一定的要求,要想能够保证整体搅拌速度以及搅拌之后混凝土的均匀性,就需要采用高技术和高质量的搅拌机。在搅拌过程当中应当选择目前最为先进的搅拌设备,只有保障设备的先进性和科技水平,才能够保证钢纤维在搅拌过程当中能够获得充分混合,同时也能够提高搅拌机的利用效率。在这个过程中还应定期对混凝土搅拌机进行检测和维护,避免在水闸施工过程当中,搅拌机出现质量问题导致钢纤维混凝土无法满足实际施工需求,最后导致施工工期被延误,影响水闸施工项目的按期竣工。

3.3钢纤维混凝土浇筑工艺

在对钢纤维混凝土进行制备的过程中,大致可以分成五个部分。第一,在铺设钢纤维混凝土材料之前,应当首先对水闸施工的部分结构表层进行洒水,并严格控制洒水的时长和周期。一般会选择每隔三小时进行一次洒水工作,在施工结束之后停止洒水处理。在这个过程当中,施工工作人员应当采用专业的设备对水闸施工项目整体进行找平工作,保证水闸的结构整体满足平整性和稳定性的要求。第二,在保证水闸整体结构表面平整之后,开展振捣和摊铺的环节。这个环节需要通过人工处理的方式帮助混凝土结构能够具有更好的均匀度和稳定性。在施工的边缘区域应当使用振捣棒进行摊铺,而水闸施工中间区域则需要使用振捣器械来完成整体摊铺处理。在这个过程当中一般会使用平板振捣器作为主要设备,这一设备的优势主要是整体振动频率较高,能够在很大程度上提高水闸构件的密实程度,且能够保证最后的成型效果,进而保障混凝土表面整体密实程度和稳定度。同时该设备还能够避免混凝土在振捣过程当中出现拥包的问题,所谓拥包指的就是混凝土的表面出现结构性隆起。

这些问题通常是因为在混凝土用料选择时数量配比不够准确,或是基层部分并没有被充分压实,因此需要施工人员在同一位置缩短停留时长来控制振捣的时间,防止在振捣过程当中出现漏振或者是过振问题。第三,提交处理。在施工人员按照技术标准对钢纤维混凝土进行浇筑和振捣之后,由专业检测人员对混凝土表面进行清洁处理,保证在水闸施工过程当中整体满足均匀度和稳定性的要求。第四,成型阶段是水闸工程施工的关键环节。如果在水闸施工过程当中所使用的钢纤维混凝土纤维不够均匀或含沙量超标,会影响水闸的整体质量,因此在成型阶段应当对水闸表面进行细化处理。目前大部分会通过人工真空吸水的方式对表面进行处理,保证各项施工数据和参数都能够满足安全标准和施工质量要求。同时在拆除模板之后对钢纤维材料的外漏情况进行严格检查,如果发现出现外漏问题,应当及时上报并做抹平处理,保证水闸的整体施工质量。第五,在成型之后进行刻槽施工。在刻槽时应当严格控制刻槽的尖度以及深度,一般来说槽宽会设置在6毫米左右,而槽深则保持在7毫米。槽间距尽量保证在25毫米到35毫米之间。

3.4钢纤维混凝土铺装工作

要想提高钢纤维混凝土整体均匀性和稳定度,就必须要保证钢纤维混凝土铺装工作能够达到质量标准要求。第一,在水闸施工过程当中,对钢纤维混凝土进行铺装时,应当保证钢纤维在混凝土当中的掺拌量在0.8%~1.3%左右,在这个比例当中的钢纤维能够保证水闸施工整体具有高强度的稳定性和抗裂性,同时在具体使用过程当中还能够提高整体使用寿命。在经历过多年的应用之后,发现该比例的钢纤维混凝土相对于传统混凝土来说,耐磨性能较强,能够在原有的基础上提高水闸的整体耐磨性增加其抗弯折强度。第二,在运用钢纤维混凝土铺装时,应当保证水闸的整体受力性能,通过严格控制钢纤维混凝土的配比比例,保证在使用过程当中,水闸不会出现结构变形等问题,同时还能够减轻水闸自身的重量,避免在使用过程当中由于水闸自重过高造成质量问题。第三,在使用钢纤维混凝土之后,能够降低整体水闸的造价,减少施工成本。在具体铺装过程当中,应当严格控制铺装速度以及铺装工艺,根据水闸的具体使用需求以及质量标准,选择合适的铺装手段,对混凝土进行全面浇筑和铺装,以提高水闸的整体韧性和抗冲击的能力。

3.5钢纤维混凝土的养护工作

由于混凝土本身材质对于施工环境的要求相对较高,尤其是在施工过程当中温度和湿度的因素,因此在施工过程当中应当对混凝土进行及时养护和管理,创造能够适合混凝土存放的温度和湿度环境。第一,应当保证施工环境温度适宜,目前我国钢纤维混凝土所要求的保养温度应当在18℃至20℃之间,在这一温度区间当中的混凝土能够有效保证其稳定性。第二,在保证环境温度的基础上,要将施工环境的湿度维持在95%以上,能够保证钢纤维混凝土各项材料的性能不会发生变化。第三,在施工过程当中应当定期采用相应的养护方法对钢纤维混凝土进行养护。目前已有的养护方法,主要有自然养护,在平均气温高于5℃的施工环境当中,在混凝土表面进行浇水养护,同时混凝土养护期间不应当与水泥和任何外加剂进行接触。在常温天气当中,整体养护时间应当在一周以上,如果水闸施工具有特殊的抗冻需求,应当维持14天的养护周期。

除此之外还有蒸汽养护的方式,主要是通过锅炉产生的蒸汽,在混凝土表面进行衬砌养护,能够通过蒸汽来保证混凝土表面的温度和湿度,这一维护方法主要是在冬季使用。而养护液法则主要是在混凝土的表面利用养护液挥发形成的塑料薄膜,将混凝土结构与空气隔绝,阻止施工过程当中由于工期过长造成的混凝土水汽挥发,这一养护方法则主要是在夏季进行保证混凝土的整体湿度。满水法在混凝土的四周用铁钉固定浇筑完成之后,则使用凸木来抹平混凝土并在抹平之后及时进行喷雾养护,这一满水法能够有效保证混凝土的整体稳定性和强度,不会在施工过程当中出现空鼓的现象,提高混凝土的外观效果。因此在水闸实际施工过程当中应当结合施工区域的自然环境以及水闸需求,合理选择相应的养护方法,提高工程质量。

4.结论

钢纤维混凝土相对于传统的混凝土来说,耐久性较强且耐压性更好,因此利用钢纤维混凝土能够有效减少水闸结构当中产生的裂缝,但是在水闸实际施工过程当中,应当严格控制钢纤维混凝土的材料配比,并选择合理的施工工艺对钢纤维混凝土进行处理,根据实际情况确定所需要使用的技术和工艺,因此水闸的建筑施工人员必须不断吸收先进的施工技术和方法,保证水闸施工整体工程质量。

参考文献：

[1]徐军.路桥施工中的钢纤维混凝土施工技术[J].交通世界(下旬刊),2022(04):22-23.

[2]李会州.水利工程中混凝土防渗墙施工技术的应用研究[J].砖瓦世界,2019(14):267.

[3]令疆宇丹.钢纤维混凝土框格梁在库岸边坡防护工程中的应用[J].水利科技与经济,2021,27(09):82-84.

作者:黄健华 单位:广东省源天工程有限公司