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鋼纖維混凝土范文1
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
隨著橋梁工程建設的不斷發展，鋼纖維混凝土作為一種新型材料以性能的優越性被廣泛應用于橋梁工程中，并取得了良好的效果。因此,重視鋼釬維混凝土技術的總結運用顯得尤為必要。
1 鋼纖維混凝土的主要特性
1.1 抗裂、抗剪性能強
傳統混凝土開裂荷載與極限荷載無明顯差異，但鋼纖維混凝土即使出現開裂荷載，其荷載還是能夠保持增大趨勢。在一定程度上來說，如果鋼纖維混凝土體積增大，那么其開裂荷載、極限荷載與韌性均能增大。對鋼纖維混凝土的剪切性能進行直接剪切試驗檢驗，實驗數據結果表明：鋼纖維混凝土基體錯動移位后，仍然具有良好的承載能力，承載強度為400～800mpa[1]。
1.2 抗凍、耐磨性能強
鋼纖維具有較強的伸縮能力，可以隨著溫度的變化伸縮，因此，對比傳統混凝土，鋼纖維混凝土能夠很好的抑制由于溫度應力導致的橋梁橋面裂縫和擴張情況，這表明鋼纖維混凝土抗凍、耐磨性能強。
1.3 抗壓、抗拉、抗彎、抗沖擊性能強
鋼纖維混凝土主要由鋼纖維和傳統混凝土構成，在混凝土中，鋼纖維不規則分布，這樣的分布有利于加強鋼纖維混凝土抗壓、抗拉、抗彎、抗沖擊性能。實驗研究鋼纖維混凝土在橋梁施工中的應用，結果表明：在混凝土中適當加入鋼纖維，可以有效提高50%～150%抗彎與40%～50%單軸抗拉的極限強度，若鋼纖維在混凝土中的含量為0.8%～2.O%，抗沖擊可達普通混凝土的50～100倍極限強度。在鋼纖維混凝土中，鋼纖維消耗量很小，比例約為0.8%～2.0%，鋼纖維本身并不能有效提高混凝土抗壓強度，但在混凝土中適當加入鋼纖維后，混凝土整體抗壓破壞形式出現明顯變化，雖然受到破壞后會碎，但不會散，因此混凝土結構抗壓性能顯著加強。
1.4 改善混凝土變形性能
在混凝土中適當加入鋼纖維，可以有效改善混凝土長期收縮變形性能，且能顯著提高混凝土抗拉彈性模量，此外，還能使混凝土收縮率降低10%～30%。
2 鋼纖維混凝土配合比設計
鋼纖維混凝土施工配料主要有水泥、卵石、砂、鋼纖維、外加劑、摻合料等，水泥選用型號規格為P.O.42.5的普通硅酸鹽水泥；卵石型號規格為5～25mm，含泥量低于1%；砂型號規格為中砂，含泥量低于3%；鋼纖維型號規格為長度60mm、直徑0.9mm，最低抗壓強度為1000N/m2型號規格為泵送劑；摻合料型號規格為I級粉煤灰。鋼纖維混凝土的配料選用標準為：
2.1 加強控制鋼纖維長徑比，鋼纖維長度不宜過長，最佳直徑為0.45mm～0.70mm，以保證鋼纖維混凝土力學性能盡可能符合施工和易性要求。
2.2 適當采用減水劑或外摻劑，使混凝土施工和易性得到改善，同時降低水泥用量及成本。
2.3 必須確保鋼纖維無油污、銹漬、碎屑與雜質等。
2.4 鋼纖維品種與基材強度相適應，且抗拉極限強度不低于500MPa。
2.5 鋼纖維混凝土中鋼纖維最佳含量為0.5%～2.O%。
2.6 采用10mm～20mm粒徑的主骨料，確保鋼纖維與基體結合的牢固度。
2.7 采用攪拌機拌和鋼纖維混凝土時，其砂率應比相同標號同類傳統混凝土高，而且控制鋼纖維長徑比為50～80[2]。
3鋼纖維混凝土施工技術
3.1攤鋪、整平
①將鋼纖維連續、均勻在面板中攤鋪。
②通過分散機均勻分散鋼纖維后，加入攪拌機。
③攤鋪時摻和物塌落度應保持一致。
④投料攪拌時采用先干后濕方式，并嚴格控制攪時間。
⑤攤鋪同一道路作業時，應盡可能持續攤鋪與澆筑。攤鋪工作完成后，必須進行整平、初步壓實工作。
3.2 振搗
縱向條狀集束排列鋼纖維，可以加強混凝土邊緣的密度。采用機械振搗鋼纖維混凝土，可以增加其強度與密實度，有效保障鋼纖維混凝土路面的強度與抗裂性。在機械振搗過程中，應按照一定順序和頻率進行振搗，不能出現過振、漏振等問題，而且鋼纖維嚴禁出現空洞、溝槽等現象。
3.3 整形
鋼纖維混凝土的特點主要有纖維分布不規則、含砂率大、粗骨料稀等，為免鋼纖維外露，應采用機械進行抹平整形。與此同時，采用壓紋機壓紋技術，可以避免或減少拉毛與拆模后出現的鋼纖維外漏、外露現象。
3.4 施工注意事項
①加快施工進度或適當增加水分，可使鋼纖維混凝土延遲凝結、硬化。
②為免影響鋼纖維混凝土強度，運輸和攤鋪時間必須在規范要求范圍內。
③攤鋪或澆筑過程中，必須經過科學計算，才能增加摻和物，如水、外加劑等。
4鋼纖維混凝土施工技術運用
4.1 橋梁工程中的運用
橋梁工程在使用的過程中，在時間周期的作用下，受到來自地面上部的荷載力比較大，經常需要承載很大的重力，并且在結構方面的特殊性，所以鋼纖維混凝土應用的比較廣泛。主要應用的部位是在橋梁和墩臺的外部位置噴射五到二十厘米厚的鋼纖維混凝土，以此來提高橋梁的承載力。在長期的使用過程中，可以有效的加強橋梁的強度，抗壓力等相關方面的性能，避免橋梁發生裂縫等現象。
4.1.1 橋面鋪裝
在橋面鋪裝鋼纖維混凝土，可提高橋面耐久性、抗裂性與舒適性，增強橋梁剛度與抗折強度，并減少鋪裝厚度，使結構自重降低，很好的改善橋梁受力狀況。此外，還能有效提高橋面抗沖擊力，加強混凝土結構和伸縮縫間的連接強度，減少橋面出現坑槽、剝落、裂縫等情況，有效延遲橋梁損壞速度[3]。
4.1.2 橋墩結構局部加固
在長期動載作用下，若橋墩、橋面板出現裂縫、表層剝落等問題，為滿足橋梁結構抗震性與整體性要求，可采用轉子型噴射機向出現問題的部位噴射5cm～20cm鋼纖維混凝土。橋墩結構局部加固方式為：①采用10%摻量的剪切鋼纖維；②噴砂或鑿毛舊混凝土表面，加強新舊混凝土整體密實性、牢固性；③為提高早期抗裂性能，適當采用硫鋁酸鹽快硬水泥、TS型速凝劑。
4.1.3 橋梁上部承載部位
采用鋼纖維混凝土加強橋梁上部應力集中的部位，可有效改善橋梁結構受力性能，控制結構變形的同時降低結構自重，使橋梁結構逐漸呈現輕型化、大跨度發展趨勢。在橋梁上部結構采用鋼纖維混凝土，可以提高結構承載力與抗變形性能，而且能減少上部結構材料用量與下部墩臺數量，進而有效降低施工造價，提高經濟效益。
4.2 道路工程的運用
在道路施工工程中，可以根據實際狀況的不同，將鋼纖維混凝土施工進行分類，主要有復合式、碾壓式和全截面式。
使用鋼纖維混凝土的優勢是要比普通的混凝土節省材料，以全截面式為例的話，可以節省將近一半的材料；在雙向行駛的車道工程中，不需要進行縱縫的設置，各橫縫的間距保持在50cm之內，間隔距離在20cm～30cm之間；三層式復合路面施工時，鋼纖維混凝土材料的摻入量最好保持在0.8%到1.2%左右。而雙層式的路面施工是指將鋼纖維混凝土材料鋪設在道路路面的上部位置，路面的施工厚度最好占整個路面厚度的40%到60%左右。
5 結語
隨著人類社會的快速發展，橋梁工程的建設日益加快，橋梁的運用越來越廣泛，而廣泛應用于橋梁施工中的鋼纖維混凝土質量需要隨之提高，所以，重視鋼釬維混凝土的施工技術，重視鋼釬維混凝土的質量控制點十分重要，只有這樣，才能保證工程質量，確保安全。
［參考文獻］
[1] 鄒孟義.橋梁施工中鋼纖維混凝土的施工技術分析[J].廣東科技，2010年06期
[2] 張湘文.橋梁施工中鋼纖維混凝土的施工技術分析[J].四川建材，2008年02期
鋼纖維混凝土范文2
關鍵詞:鋼纖維混凝土;配合比;設計
中圖分類號:F407.9文獻標識碼:A
隨著國民經濟建設和公路交通事業的飛速發展,城市道路和國道干線公路上的車輛荷載及密度越來越大,行駛速度越來越快,致使路面的損壞也日趨嚴重起來。特別是對損壞的橋面而言,它不僅翻修投資大,且施工周期較長,嚴重影響交通暢通及行車安全。如用普通水泥混凝土修復橋面缺陷是脆性大、易開裂、抗溫性差,板塊容易受彎折而產生斷裂,所以就要求橋面應有足夠的抗壓強度和厚度。
一、概述
五河淮河大橋1974年6月開始施工,1977年10月大橋全部竣工,淮河大橋全長1,031.3m,由主橋、南、北引橋3部分組成,主橋為6孔預應力筋混凝土T型鋼構,其中4個主孔,每孔跨徑90m,2個過渡孔,每孔跨徑60m。南北引橋均為跨徑30m的預應力鋼筋混凝土簡支梁橋,其中南岸引橋8孔,北岸引橋10孔,另一孔為跨徑5.5m的簡支板梁式連接孔,具體跨徑組合為:5×30+1×5.5+5×30+1×60+4×90+1×60+8×30,臺背長2×2.9。以下結合五河淮河大橋橋面鋪裝鋼纖維混凝土的應用加以分析總結。
二、鋼纖維混凝土的特點
本標段鋼纖維混凝土采用的是由水泥、集料、粉煤灰、外加劑和隨機分布的短纖維摻配而成一種新型高強復合材料。摻加了泵送劑的鋼纖維混凝土在橋面施工中起到早強緩凝作用。與普通混凝土相比,其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性等性能都有顯著提高,它不僅可使橋面減薄,縮縫間距加大,改善橋面的使用性能,延長橋面使用壽命,縮短施工工期。用鋼纖維混凝土修筑橋面,就是將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中(與混凝土一起攪拌),并通過分散的鋼纖維,減小因荷載在基體混凝土引起的細裂縫端部的應力集中,從而控制混凝土裂縫的擴展,提高整個復合材料的抗裂性。同時,由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結力,因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面,使鋼纖維混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用,顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強度和斷裂延伸率。
三、橋面改建設計方案
(一)病害分析。近年來,交通量大且超重車輛多,原設計荷載等級為汽-15,掛-80,在承受超重荷載的情況下,變形大,導致橋面受拉而出現裂縫。橋面砼已達到其疲勞強度,抗壓和抗彎拉功能已大量喪失,無法承受外界荷載對其產生的作用而出現損壞。砼風化嚴重,出現脫皮、開裂、滲水等病害,逐步發展成坑槽、坑洞。
(二)橋面結構設計。本次橋面鋪裝改造采用:1、雙鋼混凝土橋面鋪裝,即C40鋼纖維混凝土,鋼纖維用量70kg/m3,同時配置防裂鋼筋網,直徑為10mm圓鋼筋自行綁扎加工成鋼筋網片,縱橫間距為10cm×10cm(綁扎);2、設計橫坡為1.0%。
四、鋼纖維混凝土配合比設計
(一)設計依據
1、公路水泥混凝土路面設計規范(JTG D40-2003);2、公路水泥混凝土路面施工技術規范(JTG F30-2003);3、普通混凝土配合比設計規程(JGJ55-2000);4、公路工程集料試驗規程(JGJ E42-2005);5、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(GB175-1999)。
(二)C40鋼纖維砼材料。水泥產地:蚌埠海螺、規格型號:P.O42.5級;碎石產地:安徽省泗縣、規格型號:4.75-26.0mm碎石;砂產地:安徽明光、規格型號:中粗砂;粉煤灰產地:河南永城、規格型號:IFA-I級;外加劑產地:南京、規格型號:UC-II高效泵送劑;鋼纖維產地:宜興市軍威、規格型號:波紋型DM-02;水:飲用水。(表1)
碎石采用連續級配,技術等級不應低于II級,由于集料級配對混凝土的彎拉強影響很大,主要表現在振實后,集料能夠逐級密實填充,形成高彎拉強度所要求的嵌擠力;另一方面集料級配對混凝土的干縮性為敏感,逐級密實填充的良好級配有利于減小混凝土的干縮;砂采用中粗砂,技術等級為II級,細度模數為2.8,屬II區;水泥采用散裝普通硅酸鹽42.5,各項指標送檢檢測均合格;粉煤灰符合I級粉煤灰指標要求;泵送劑、鋼纖維及拌和用水均送有質資的檢測部門進行檢驗合格。
(三)計算初步配合比
1、計算砼的配置強度fcu。o設計要求砼強度fcu,k=40Mpa(標準差δ=6.0Mpa)。試配強度:fcu,o=fcu,k+1.645δ=40+1.645×6.0=49.87Mpa。
2、計算水灰比W/C。計算水泥實際強度。采用海螺P.O42.5級普通硅酸鹽水泥fcu,k=42.5Mpa,水泥富余系數γ取1.13。水泥實際強度為:Fce=γ×fcu,k=1.13×42.5=48.03Mpa。
3、計算砼水灰比。砼的配置強度fcu,o=49.87Mpa,水泥強度fce=48.03Mpa,可查JTGF30-2003表5.0.4回歸系數aa、ab選用表:aa=0.46,ab=0.07;W/C=(0.46×48.03)/(49.87+0.46×0.07×48.03)=0.43。
耐久性校核。查JTGF30-2003表4.2.2-2鋼纖維混凝土滿足耐久性要求最大水灰比0.44,按規范要求取鋼纖維混凝土基體的水灰比的計算值與規定值兩者中的小值,取水灰比W/C=0.43。
4、確定用水量MWO。鋼纖維采用波紋型DM-02,厚×寬×長(mm)=0.5×0.5×32 長徑比為59,按設計文件要求的鋼纖維混凝土配合比選取每方混凝土鋼纖維用量為70kg/m3。
要求砼拌和物坍落度75-90mm。碎石最大粒徑為25mm,查表選用水量取MWO=205Kg。
5、單位水泥用量MCO。MWO=MWO/W/C=205/0.43=477,設計砼所處環境屬于經受凍害和除冰劑的鋼筋砼,查JTGF30-2003表4.0.4得最小水泥用量為320/m3,按強度計算單位水泥用量為477/m3,符合強度要求,故采用單位水泥用量為477/m3。粉煤灰取代水泥率取10%(符合相應標準),超量系數取1.5,粉煤灰取70,水泥取407。
6、確定砂率βS。集料采用碎石的最大粒徑為25mm水灰比W/C=0.43,查JTGF30-2003表4.0.2取砼砂率βS=38%。
7、粗細集料單位用量(MsO、MgO)
假定每立方米砼重:2450
MsO+MgO=2450-205-477=1768
MsO=1768×38%=671
MgO=1768-671=1097
8、外加劑單位用量的確定。外加劑采用產地:南京UC-II高效泵送劑,添加用量為水泥用量的1.3%,即外加劑的單位用量為6.4/m3。
9、每m3砼材料用量。水∶水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶外加劑∶鋼纖維=205∶407∶671∶1097∶70∶6.4kg∶70kg=1∶1.99∶3.27∶5.35∶0.34∶0.03∶0.34。
(四)驗證強度。為了驗證C40鋼纖維水泥砼的強度,擬定三個不同的配合比,其中一個為了按上述得出的基準配合比,另外兩個配合比的水灰比值,比基準的配合比分別增加、減少0.02。
試配一:水灰比為W/C=0.45,砂率βS=40%
MwO∶McO∶MsO∶MgO∶粉煤灰∶外加劑∶鋼纖維=205kg∶385kg∶680kg∶1110kg:70kg:6.4kg:70kg=1∶1.88∶3.32∶5.41∶0.34∶0.03∶0.34
試配二:水灰比為W/C=0.41,砂率βS=40%
MwO∶McO∶MsO∶MgO∶粉煤灰∶外加劑∶鋼纖維=205kg∶430kg∶663kg∶1082kg∶70kg∶6.4kg∶70kg=1∶2.10∶3.23∶5.28∶0.34∶0.03∶0.34
通過對幾種不同水灰比的7天及28天強度來看,水灰比為W/C=0.41,7天平均抗壓強度達到53.5MPa,28天平均抗壓強度達到58.4Mpa,坍落度為90mm;水灰比為W/C=0.43,7天抗壓強度達到50.2MPa,28天抗壓強度達到57.4MPa,坍落度為110mm;水灰比為W/C=0.45,7天平均抗壓強度達到40.5MPa,28天平均抗壓強度達到48.5MPa,坍落度為130mm。以上幾種不同的水灰比強度都能達到設計強度要求,但從設計強度上考慮,項目部決定采用水灰比為W/C=0.43的設計配比。
項目部在本橋的主橋上現澆了一塊于橋面鋪裝層同樣的鋼纖維混凝土與試驗室內試塊做為同樣對比,現取芯送檢做7天抗劈裂強度來看平均強度4.23Mpa,7天抗壓強度平均強度為41.1Mpa。試驗室標準養護室內7天抗折強度為4.92Mpa,28天抗折強度為5.57Mpa,3天平均抗壓強度為41.1Mpa,7天抗壓強度平均強度為48.9Mpa,28天抗壓強度平均強度為59.0Mpa。以上數據可以看出受橋面行車撓度及外觀的影響,現場強度要比試驗室內強度要低。
本次攪拌的為JD-1500型砼拌和機,運輸采用砼攪拌車進行運輸,設計的坍落度為120mm,通過對不摻加鋼纖維和摻加鋼纖維,兩種拌和出來的成品料,坍落度指標完全不同。試驗人員在攪拌站做出的坍落度和橋面上做出的坍落度相差為30～40mm。
五、施工工藝
在保證橋面車輛單向通行的前提下,所采取的半幅施工方法,先切割老橋面鋪裝層再進行人工破除,清理老橋面鋪裝層后,對橋面進行施工放樣測量,控制兩側伸縮縫高程。鋪筑厚度控制在邊口最薄處厚度在8cm以上。清理后進行植筋、綁扎鋼筋、立模完進行澆筑砼,用土工布進行養生,養生期10d左右,待強度測試達設計要求時開放交通。
六、施工質量控制
施工前對各種原材料進行質量檢驗。在施工過程中,應檢查鋼纖維混凝土的配合比是否符合設計要求,尤其是對鋼纖維混凝土攪拌時的投料順序、拌和時間,以及鋼纖維混凝土澆筑過程中攤鋪和振搗質量進行有效控制,確保鋼纖維在混凝土中分布均勻,達到良好的力學性能。按施工規范要求對每一工作日澆筑的混凝土制作抗壓試件。與普通混凝土一樣,鋼纖維混凝土也應加強早期養護。
七、結束語
(一)能有效控制路面裂縫,延長使用壽命,經濟效果顯著。
(二)加大縮縫間距,減少縮縫養護成本,提高行車舒適性。
(三)鋼纖維混凝土面層厚度可比普通混凝土減少30%～50%,有效縮短施工工期。
(四)早期強度高,對橋面修復改建可提前開放交通。
(五)粘聚性、和易性特別好。
(作者單位:蚌埠市公路管理局五河分局)
主要參考文獻:
[1]高丹盈,趙軍.鋼纖維混凝土設計與應用.中國建筑工業出版社,2003.
鋼纖維混凝土范文3
論文摘要：鋼纖維混凝土的高強等顯著優點，使其在大跨度橋梁、高層建筑、隧道等工程應用中具有巨大的技術經濟優勢和突出的社會效益，正成為現代混凝土的一個重要發展方向。本文主要介紹了從鋼纖維混凝土的配備材料到泵送和施工等方面的控制技術。
1.原材料配比方面的質量控制
1.1單位水泥用量
在保持水灰比不變的情況下，單位體積混凝土拌合料中，如水泥漿用量愈多，拌合料的流動性愈好，反之，較差。在鋼纖維混凝土拌合料中，除必須有足夠的水泥漿填充的空隙外，還需要有一部分水泥漿包裹骨料和鋼纖維的表面形成層，以減少骨料和鋼纖維彼此間的摩擦阻力，使拌合料有更好的流動性。
1.2水泥
水泥品種對混凝土的可泵性也有一定影響。一般宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥以及礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，但均應符合相應標準的規定。
1.3鋼纖維
在一定范圍內，鋼纖維增強作用隨長徑比增大而提高。鋼纖維長度太短起不到增強作用，太長則施工較困難，影響拌合物的質量，直徑過細易在拌合過程中被彎折，過粗則在同樣體積率時，其增強效果較差。
1.4粗集料
粗集料的級配、粒徑和形狀對于混凝上拌合物的可泵性影響很大。級配良好的粗骨料，空隙率小，對節約砂漿和增加混凝土的密實度起很大作用。因而泵送混凝土應用較多的國家，對粗集料的級配都有規定。
1.5細集料
又稱細骨料，用于填充碎石或礫石等粗骨料的空隙并共同組成鋼纖維混凝土的骨架。在保證鋼纖維混凝土強度相同時，粗砂需要的水泥用量較細砂為少。顯然，當水泥用量相同時，用粗砂配制的混凝上強度要比用細砂配制的混凝土強度為高。
1.6減水劑
減水劑可分為普通減水劑和高效減水劑。普通減水劑是一種對規定和易性混凝土可減少拌和用水量的外加劑，這種減水劑一般為可溶于水的有機物質。它可以改變新拌和硬化混凝土的性能，特別是提高混凝土的強度和耐久性。
1.7其它摻合料
除去水、水泥、粗細集料、粉煤灰等材料外，在攪拌時還可加入其它摻合料，如礦渣、超細粉等。
2.鋼纖維混凝土施工方面控制
2.1泵送混凝土的質量控制
泵送混凝土的連續不間斷地、均衡地供應，能保證混凝土泵送施工順利進行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送時則不會產生堵塞。因此，泵送施工前周密地組織泵送混凝土的供應，對混凝土泵送施工是重要的。
泵送混凝土的供應，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的運送。泵送混凝土宜采用預拌混凝土，在商品混凝土工廠制備，用混凝土攪拌運輸車運送至施工現場，這樣制備的泵送混凝土容易保證質量。泵送混凝土由商品混凝土工廠制備時，應按國家現行標準，《預拌混凝土》的有關規定，在交貨地點進行泵送混凝土的交貨檢驗。
拌制泵送混凝土時，應嚴格按混凝土配合比的規定對原材料進行計量，也應符合《預拌混凝土》中有關的規定。
混凝土攪拌時的投料順序，應嚴格按規定投料。如配合比規定摻加粉煤灰時，則粉煤灰宜與水泥同步投料。外加劑的添加時間應符合配合比設計的要求，且宜滯后于水和水泥。泵送混凝土的最短攪拌時間，應符合《預拌混凝土》中有關的規定，一定要保證混凝土拌合物的均勻性，保證制備好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。
攪拌好的混凝土拌合物最好用混凝土攪拌運輸車進行運輸?，F在大量使用的是攪拌筒6-7m，的混凝土攪拌運輸車。用攪拌運輸車運輸途中，攪拌筒以3-6r/min的緩慢速度轉動，不斷攪拌混凝土拌合物，以防止其產生離析。
攪拌運輸車還具有攪拌機的功能，當施工現場距離混凝土攪拌站很遠時，可在混凝土攪拌站將經過稱量過的砂、石、水泥等干料裝入攪拌筒，運輸途中加水自行攪拌以減少長途運輸中混凝土坍落度的經時損失，待攪拌運輸車行駛到臨近施工現場攪拌結束，隨即進行澆筑。
2.2混凝土泵送施工質量控制
開始泵送時，混凝土泵應在可慢速、勻速并隨時可反泵的狀態。待各方面情況都正常后再轉入正常泵送。正常泵送時，泵送要連續進行，盡量不停頓，遇有運轉不正常的情況，可放慢泵送速度。當混凝土供應不及時時，寧可降低泵送速度，也要保持連續泵送速度，但慢速泵送的時間不能超過從攪拌到澆筑的允許延續時間。不得己停泵時，料斗中應保留足夠多的混凝土，作為間隔推動管路中的混凝土之用。
3.噴射混凝土施工控制
（1）上料速度要均勻、連續、適中，始終要保持噴射機進料斗中有一定的貯存量，并及時清除振動篩上大粒徑粗骨料和雜物；
（2）噴射過程中，噴射手后方的助手應及時協助噴射手，理順混凝土管。避免噴射手在更換方向時使混凝土管產生急拐彎，引起堵管；
（3）噴射手在操作噴嘴時，應盡量使噴嘴與受噴面垂直距離0.8-1m，噴射壓力保持在200-500kPa左右，才能保證有效施工噴射作業時噴射手要時刻注意觀察噴嘴情況，一旦堵管，要讓助手立即與操作司機聯系停機關風，檢查管路是否暢通；
（4）在噴射作業時，坍落度要根據實際情況進行調整，噴上部時坍落度控制在8cm，噴邊墻時坍落度控制在12cm；
（5）在施工噴射混凝土時，側墻壁由下至上部由一側末端開始向另一側延續，噴射混凝土的一次噴射設計厚度在5cm以內，在第二次噴混凝土作業時，完全除去附著在第一次噴射混凝土面的異物，噴射混凝土的操作人員要使用護具注意安全；
（6）噴射混凝土的連接部分，應在需要連接的部分約13cm以前厚度開始變薄，在受噴面各種機械設備操作場所配備充足照明及通風設備；
（7）噴射鋼纖維混凝土厚度一般比普通混凝土薄，水泥含量多，因此要經常保持適當的環境溫度和受噴面濕潤以防干縮裂縫。
結語
鋼纖維是當今世界各國普遍采用的混凝土增強材料，它具有抗裂、抗沖擊性能強、耐磨強度高、與水泥親合性好，可增加構件強度，延長使用壽命等優點。鋼纖維在水泥制品中的應用盡管起步比較晚，但其發展速度卻相當迅猛。目前鋼纖維增強混凝上己廣泛應用于公路路面、橋梁、隧洞、機場道面、建筑、水利、港工、軍事及各種建筑制品等混凝土領域，它有著極大的生命力。應用前景十分廣闊，并朝向高性能與超高性能方向發展。
參考文獻：
鋼纖維混凝土范文4
關鍵詞：框支梁；銑削型鋼纖維；大摻量；鋼纖維混凝土；技術
引言
鋼纖維混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete,簡寫為SFRC）是普通混凝土中摻入鋼纖維形成可澆筑、可噴射成型的一種新型復合材料。鋼纖維能有效限制混凝土裂縫的擴展，能顯著提高混凝土抗拉、抗彎、抗剪強度，能較大改善混凝土抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性，當摻量達到一定值時，混凝土的彎曲韌性指數已接近理想彈塑性材料，可大大延長結構使用壽命。常用的鋼纖維有切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。
銑削型鋼纖維是直接在高質量鋼錠上，用旋轉銑刀銑切而成。銑削型鋼纖維表面干燥，加工過程不接觸任何劑和冷卻劑，橫截面呈三角形，具有兩個粗燥面和一個光滑面，徑向扭曲，兩端有帶鉤的錨尾。與其他鋼纖維相比，銑削型鋼纖維與混凝土的粘結力更大，開裂極限值更高，抗腐蝕能力更強，不結團，適宜攪拌，分散均勻，對混凝土的增強效果更顯著。一般體積摻量0.4～0.8%時，抗壓強度提高5-20%；彎拉強度提高20-50%；抗拉強度提高20-40%；耐磨性能提高約40%；沖擊荷載作用下，抗裂性能提高3-4倍；彎拉疲勞強度提高1.65-2.25倍。當體積摻量達到1.17%（90kg/m³）時，混凝土的彎曲韌性指數已接近理想彈塑性材料，抗裂效果接近理想，能廣泛應用于對韌性及抗裂要求較高的工業與民用建筑結構轉換層框支梁。
鋼纖維對混凝土的和易性和流動性影響很大，一般鋼纖維混凝土的坍落度大小，與鋼纖維摻量成反比。鋼纖維在混凝土中會產生一種支撐效應，相互交錯，形成一種網絡，會大幅度削弱混凝土流動性能，增大混凝土運輸、泵送及澆搗難度。當銑削型鋼纖維體積摻量超過0.8%時，混凝土流動性差，尤其是泵送時，由于鋼纖維混凝土表面摩擦力增大，泵送相當困難。實踐證明，銑削型鋼纖維體積摻量超過0.8%時，即便通過適當加大砂率，并放大水灰比或改用高效減少劑來增加坍落度，混凝土泵送仍相當困難，平均1小時泵送不足10m³，且極易發生堵塞泵管現象。本文結合工程實例對體積摻量>0.8%的大摻量銑削型鋼纖維混凝土施工技術簡述如下。
1工程概況
深圳市南山區龍珠大道66號××行政學院1號樓（行政教學樓）建筑面積8998m²，基礎為天然獨立基礎（局部地下室為天然筏板基礎），主體為框架結構，地上7層，局部地下1層， 2層1-21軸、1-22軸梁為框支轉換梁，采用體積摻量1.2%銑削型鋼纖維混凝土，梁截面1100×1400，跨度13m，見圖1。
2技術要求
2.1設計要求
框支層的框支梁（包括梁柱節點區）設計等級為C30，采用長徑比L/D為35-40、長度32mm銑削型鋼纖維混凝土，鋼纖維體積含量1.2%，按《纖維混凝土結構技術規程》CECS38:2004的要求進行施工。
2.2原材料要求
本工程采用預拌商品混凝土，水泥、骨料、水、外加劑和混合材料應符合《預拌混凝土》（GB/T14902-2003）、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）有關規定。
（1）鋼纖維：表面應潔凈無銹無油，橫截面和縱截面均有鋸齒形的邊，兩端有帶鉤的錨尾，單根鋼纖維的最低抗拉強度≥700Mpa，經對比分析，本工程選用上海哈瑞克斯金屬制品有限公司生產的銑削型鋼纖維。
（2）水泥：采用42.5級硅酸鹽水泥，須符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）要求。
（3）碎石：采用石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、表面粗糙，近立方體顆粒的碎石，直徑應不大鋼纖維長度的2/3，含泥量不大于1%，細長、扁平顆粒及風化石、針片狀含量不大于10%，必要時應將含有土顆粒的碎石用水沖洗，必須滿足《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）要求。
（4）細集料：采用天然中粗砂，砂粒必須堅硬、潔凈、干燥、無雜質、顆粒均勻，細度模數為2.0~3.0，含泥量不大于3%，含泥量超過標準的砂必須過篩。細集料的潔凈程度，以不小于0.075mm含量的百分比表示，質量必須滿足《建筑用砂》（GB/T14684-2001）規范要求。
（5）水：潔凈無污染的自來水，符合《混凝土用水標準》（JGJ63-2006）要求。
（6）外加劑：宜選用優質減水劑，對抗凍性有明確要求的鋼纖維混凝土宜選用引氣型減水劑，外加劑須滿足《混凝土外加劑》（GB8076-2009）、《混凝土外加劑應用技術規范》（GB50119-2003）要求。
2.3配合比要求
銑削型鋼纖維混凝土的配合比設計，必須滿足結構設計要求的抗壓強度、抗拉強度（或彎曲強度、彎曲韌度比）以及強度要求的和易性。
配合比設計采用試驗計算法，按下列步驟進行。
（1）根據強度設計值以及施工配制強度的提高系數，確定試配抗壓強度與抗拉強度；
（2）根據試配抗壓強度計算水灰比，一般水灰比W/C宜采用0.45～0.5，每立方米鋼纖維混凝土的水泥用量（或膠凝材料總用量）不小于360kg，也不得大于550kg，由于鋼纖維對混凝土的和易性和流動性影響很大。坍落度的大小，與鋼纖維摻量成反比，因此摻量越大，流動性越差，一般坍落度值要比同強度普通混凝土的要求值小20mm；
（3）按設計要求的鋼纖維體積率確定銑削型鋼纖維摻加量；
（4）根據施工要求的稠度通過試驗確定單位體積用水量，摻加外加劑時要綜合考慮外加劑的影響；
（5）通過試驗確定合理砂率；
（6）按絕對體積法計算材料用量，確定試配配合比；
（7）按試配配合比進行拌合物性能試驗，檢驗其稠度、粘聚性、保水性是否滿足施工要求，若不滿足要求，則應在保持水灰比不變的條件下，調整用水量或砂直到滿足要求為止，并據此確定用于強度試驗的基準配合比；
（8）根據強度試驗結果調整水灰比，確定施工配合比。
2.4拌和要求
鋼纖維混凝土宜選用商品混凝土、采用滾動式拌合設備拌和，一次拌和量不大于其額定拌和量的80%，銑削型鋼纖維混凝土體積摻量>0.8%時，一次拌和量不應大于其額定拌和量的60%。
攪拌的投料次序和方法以攪拌過程中保持鋼纖維不結團、不產生彎曲或折斷，不出現拌和機因超負荷停止運轉或堵塞出料口為原則，投料順序為：鋼纖維、水泥、粗細骨料先投料進行干拌，然后加水濕拌，鋼纖維混凝土的攪拌時間應通過現場攪拌試驗確定，一般應比普通混凝土規定的攪拌時間延長1～2min，且干拌時間不宜小于1.5min。
3施工質量控制
3.1 生產質量控制
銑削型鋼纖維混凝土應嚴格按配合比生產，鋼纖維摻量的允許偏差按±2%控制，每班至少檢驗2次。
3.2 運輸質量控制
銑削型鋼纖維混凝土運輸與普通混凝土運輸一樣，運輸過程中應控制避免混凝土離析。攪拌運輸車運輸途中，攪拌筒以3-6r/min的緩慢速度轉動，不斷攪拌混凝土拌合物，以防止其產生離析。
銑削型鋼纖維混凝土比普通混凝土和易性、流動性要差很多，摻量越大，和易性、流動性越差，因此對于大摻量銑削型鋼纖維混凝土應加強運輸過程中的時間、和易性、流動性的控制，確保銑削型鋼纖維混凝土運輸過程質量。一般銑削型鋼纖維混凝土硬化時間比普通混凝土的要短，且摻量越大，混凝土泵送越困難，硬化越快，為避免出現混凝土到工地等待澆筑時間過長，大摻量銑削型鋼纖維混凝土單車運輸不宜超過5m³。本工程因鋼纖維僅僅用于框支梁，方量不大，但銑削型鋼纖維體積摻量達1.2%，為確保質量，銑削型鋼纖維混凝土單車運輸控制在2.5m³以內。且控制發車時間間隔在30min左右。
3.3泵送質量控制
銑削型鋼纖維混凝土泵送和普通混凝土泵送要求一樣，應連續不間斷，避免出現停滯導致塞管。當混凝土供應不及時時，應降低泵送速度保持連續泵送不停滯，但慢速泵送的時間不能超過從攪拌到澆筑的允許延續時間。不得己停泵時，料斗中應保留足夠多的混凝土，作為間隔推動管路中的混凝土之用。拌合料從攪拌機卸出到澆筑完畢所用的時間不宜超過30min，當流動性太差，可以加減水劑在攪拌車內快速反轉二次攪拌，澆筑過程中嚴禁因拌合料干澀而加水。
銑削型鋼纖維混凝土因摻加了鋼纖維，表面摩擦力變大，流動性變差，鋼纖維摻量越大，表面摩擦力越大，流動性越差，泵送越困難，當體積摻量>0.8%時，泵送已相當困難，為確保澆筑連續性，當僅用一臺泵車泵送時，現場應配置混凝土料斗，遇到泵送停滯時，應立即啟用料斗通過吊裝運輸，確保澆搗連續性，避免出現施工冷縫。本工程銑削型鋼纖維混凝土鋼纖維體積摻量達1.2%， 每小時泵送已不到5m³，泵送與料斗吊運效率差不多，為確?？蛑Я夯炷翝仓|量，采用泵送+料斗吊運相結合的方式，澆筑框支梁混凝土至板底標高，然后泵車泵送普通混凝土，料斗吊運鋼纖維混凝土?？蛑Я轰摾w維混凝土澆筑在前，其它梁板普通混凝土在框支梁鋼纖維混凝土澆筑之后。
3.4 澆筑與養護質量控制
鋼纖維混凝土必須采用機械振搗，振搗時除應保證混凝土密實外，尚應保證銑削型鋼纖維分布均勻。由于框支梁截面較大，混凝土澆筑時，應分層澆筑，確保荷載分布均勻，分層澆筑混凝土應連續，不得產生施工冷縫，框支梁鋼纖維混凝土澆筑至次梁、板位置時，應沿次梁、板方向延展0.5m～1.0m寬（見圖2），以確保鋼纖維混凝土框支梁質量?？蛑Я轰摾w維混凝土澆筑完初凝前，澆筑梁板普通混凝土。
銑削型鋼纖維混凝土結構構件的養護與普通混凝土結構構件養護一樣?？蛑Я鹤鳛榉浅Ｖ匾獦嫾?，施工時除按規定留置抗壓、抗折標準養護試塊外，尚應留置同條件養護試塊。
4質量檢驗
銑削性鋼纖維混凝土澆筑前，應檢查每車混凝土的塌落度，塌落度應控制在160mm-200mm之間。同時采用水洗法在澆筑點取樣檢查銑削型鋼纖維的體積率，每班至少應檢查1次。按《混凝土強度檢驗評定標準》（GB50204-2002）要求留置抗壓強度標準養護試塊、同條件養護試塊。同時留置2組備用試塊，一組用于測定7d抗壓強度，一組測定14d抗壓強度。并按規定留置抗折強度標注養護試塊，以檢驗框支梁銑削性鋼纖維混凝土的抗折強度。
5經濟效益
結構轉換層框支梁采用大摻量銑削型鋼纖維混凝土與采用普通混凝土相比經濟效益明顯。
（1）在同等強度下可減小結構構件截面，節約空間，可減少混凝土用量；
（2）可取代或部分取代鋼筋；
（3）與普通混凝土攪拌及施工相同，不需額外增添設備；
（4）可大大增加結構構件抗裂性，延長結構構件使用壽命。
6結束語
本工程目前已投入使用，銑削型鋼纖維混凝土試塊28d抗壓和抗折強度試驗均滿足設計要求，結構構件實體檢測結果表明完全合格，現場經多次觀測，未發現任何裂縫出現，表面觀感很好。
大摻量銑削型鋼纖維混凝土所具備的優越性能以及在工程中的成功應用表明：大摻量銑削型鋼纖維混凝土可以解決普通混凝土難以解決的抗裂性、耐久性等問題。因此，大摻量銑削型鋼纖維混凝土在建設工程中具有廣闊應用前景。
鋼纖維混凝土范文5
1鋼纖維混凝土及其應用
1.1鋼纖維混凝土
1）定義。鋼纖維混凝土：將短鋼纖維摻入到普通混凝土中，并且使其在混凝土內亂向分布，如此形成的多相柔性復合材料就稱為鋼纖維混凝土。2）功能原理。①由于鋼纖維相比混凝土抗拉強度大、延伸率高，因此在保證混凝土與鋼纖維良好粘結的基礎上，周圍的混凝土可以將外力作用傳遞給鋼纖維承受，使得整體的抗沖擊韌性、抗彎拉強度、抗疲勞性能都有了顯著的提高，實現了混凝土材料由脆性向塑性的轉變；②通常在結構受到動荷載作用時，結構混凝土上不可避免的會產生應力集中，而均勻分散在混凝土中的鋼纖維可以顯著減小動荷載在結構混凝土上所引起的應力集中，從而可以對混凝土的開裂進行很好的控制。
1.2鋼纖維混凝土的應用
1）建筑領域。①在板柱節點處使用鋼纖維混凝土不僅可以節省抗沖切鋼筋、提高板的抗沖切強度、減小板厚，還可以在地震時吸收更多的能量，提高結構抗震性能；②在打樁施工過程中，預制樁的樁尖和樁頂是受沖擊荷載較大的部位，因此必須采取有效措施保證預制樁具有足夠的抗沖擊能力，通常的做法是在樁尖和樁頂摻入適量的鋼纖維；③在預制室外樓梯、隔墻、抹灰用的砂漿中運用鋼纖維混凝土，可以顯著減小構件厚度和重量、降低使用噪音、防止裝飾層產生裂縫。2）交通領域。對于路面工程中常出現的結構層龜裂、斷板等病害，鋼纖維混凝土均可以有效的給予控制，從而提高路面的使用壽命。鋼纖維混凝土在路面中的使用主要有兩種形式：①直接在基層之上鋪筑單層鋼纖維混凝土；②鋼纖維混凝土作為罩面層鋪筑在素混凝土路面之上，可以同時運用于新、舊路面的建設與加固作業。
2原材料和配合比方面的質量控制
2.1水泥
1）鋼纖維混凝土中所使用水泥的等級，主要根據設計要求來確定，一般可以采用42.5普通硅酸鹽水泥。2）在水泥進場時，應對進場水泥的強度、安定性、凝結時間、細度等進行嚴格檢測，同時要做好水泥在現場的存放工作。
2.2細集料
在合理的用量范圍之內，細集料應盡可能多的使用粗砂，這主要是因為粗砂與細砂相比需要的水泥量少，在水泥使用量一定的情況下，用粗砂進行鋼纖維混凝土的配制可以顯著提高混凝土的強度。
2.3粗集料
1）在材料進場時還應對粗集料中的粉塵含量、最大粒徑、針片狀顆粒含量進行嚴格控制，以保證上述項目都能符合相關規范的要求。2）鋼纖維混凝土中所使用的粗集料宜選用反擊破工藝生產的堅硬、無風化、潔凈的碎石或卵石，并且要求集料的形狀盡量接近規則立方體。
2.4鋼纖維
為保證鋼纖維的增強作用，應對施工中所選取的鋼纖維的長徑比進行嚴格控制，防止鋼纖維因過短、過粗而達不到預期的增強效果，另外，鋼纖維若太長或是過細則會導致施工困難、鋼纖維在拌合過程中易發生彎折破壞。
2.5外加劑
1）與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土拌制過程中需要加入更多的水，因此，為了保證鋼纖維混凝土的質量就必須摻入一定量的外加劑。2）為了保證鋼纖維混凝土的質量，在使用外加劑前應對水泥與外加劑的化學適應性進行專門的檢驗。3）摻入外加劑的種類應當按照工程的需要來確定，常用的添加劑有高效減水劑、早強劑等。需要注意的是不得在混凝土中摻入各種氯鹽系外加劑，以防止鋼纖維發生銹蝕，影響結構質量。
3鋼纖維混凝土施工方面控制
3.1混凝土拌和
在嚴格按照配合比對各組成材料進行計量配備之后，才能進行鋼纖維混凝土的拌和作業。施工中通常根據鋼纖維混凝土的用量大小和使用部位來確定攪拌工藝。
1）大方量機械化施工的混凝土。①攪拌工藝：強制式攪拌工藝；②工藝流程：水泥、細集料、粗集料和鋼纖維入攪拌機干拌0.5分鐘加水和外加劑濕拌1.5分鐘出料；③工藝優缺點：短時間內拌和產量大、效率高；鋼纖維積聚現象較明顯，不能均勻分散開。2）小方量、零星工程。①攪拌工藝：滾筒式攪拌工藝；②工藝流程：粗集料、鋼纖維入筒干拌1.5分鐘加細集料和水泥干拌2-3分鐘加水和外加劑濕拌1分鐘出料；③總拌和時間：小于等于6分鐘；④工藝優缺點：拌和所需時間較長、效率低；鋼纖維能均勻分散。
3.2混凝土運輸的控制
1）車型、運輸路線等選擇的基本原則都是要盡可能的縮短運送時間和運送距離，避免混凝土由于運送時間過長而出現離析、漏漿、鋼纖維下沉等問題。2）對于超過容許運輸時間的混凝土，應勒令返回，不得繼續使用，以免影響結構質量。
3.3混凝土澆筑振搗的控制
1）在混凝土運輸至現場之后，應在施工區段內多處分散落料，同時安排專人進行人工找平。2）為避免鋼纖維沿接縫隙表面排列，產生裂縫而不能產生增強作用，混凝土的澆筑應連續不能中斷。3）在混凝土的整個澆筑過程中，還應利用平板振搗器、震動梁、滾杠等儀器進行振搗密實。
3.4表面處理
1）對混凝土表面進行檢查發現沒有泌水的情況下，方可安排專人采用抹光機對混凝土進行抹面作業，抹面處理的標準是抹面完成之后的表面不得留有浮漿或有鋼纖維。2）在對表面平整度進行檢查時，應連續放直尺，一旦發現超標應立即進行處理。
3.5養護
在完成上述工作之后，可根據實際情況選擇采用塑料薄膜覆蓋定期灑水養護或者噴涂養生劑養護，養護期控制在一周左右。
4結束語
本文主要討論的對象是近年來逐漸興起的一種新型建筑材料：鋼纖維混凝土。它在具有抗裂、抗沖擊、耐磨、親合性好等優點的同時還能顯著增加構件的強度、延長其使用壽命，因此值得在路橋隧道工程、建筑工程、水利工程等領域大力推廣。筆者結合自身的工程實踐，對如何控制鋼纖維混凝土的施工質量進行了探討，以期能對同仁有所幫助。
參考文獻
[1]李霞.鋼纖維混凝土路面工程中的施工質量控制[J].科技情報開發與經濟,2011.
鋼纖維混凝土范文6
鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成,顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能,具有較好的延性。它是近些年來發展起來的一種性能優良且應用廣泛的復合材料。
1、鋼纖維混凝土增強機理
關于纖維混凝土增強機理的研究,主要有兩種理論,一種是纖維間距理論,另一種是復合材料力學理論
(1)纖維間距理論是由Romualdi和Batson于1963年提出,主要是根據線彈性斷裂力學來說明纖維對裂縫發生和發展的阻滯作用。該理論認為要增強混凝土的抗裂性和延性,必須盡可能地減小基體內部缺陷的尺寸,降低裂縫端的應力集中程度.而纖維的摻入起到了優化材料內部組織結構和降低裂縫端應力集中的雙重效應.理論分析與試驗證明,當纖維的平均間距小于7.6mm時,纖維混凝土的抗拉或抗彎初裂強度均得以提高。
(2)復合材料力學理論是由英國的Swamy教授提出的,主要是從復合材料的混合原理出發,將纖維增強混凝土看作纖維的強化體系,用混合原理推求纖維混凝土的抗拉和抗彎強度,并提出了纖維混凝土強度與纖維的摻入量、方向、長徑比及黏結力之間的關系。
2、鋼纖維混凝土的物理力學性能
由于鋼纖維的摻入,其混凝土的物理力學性能發生了如下的改變:
2.1抗彎性能
纖維混凝土的抗彎性能最能反映出纖維的增強、增韌效果。鋼纖維混凝土的抗彎強度隨鋼纖維
圖2-1-1纖維摻量與抗彎強度
摻量的增加而呈直線形增大。不同纖維摻量的抗彎強度值見圖2-1-1。當纖維含量為2%時,混凝土的抗彎強度約為不摻的2倍,水泥砂漿的抗彎強度約為不摻的2.5倍,見圖2-1-2。
圖2-1-2纖維摻量與抗彎強度對比
2.2抗剪性能
在鋼筋混凝土構件中,其抗剪強度主要是靠箍筋和彎起鋼筋承擔,為了提高混凝土的抗剪強度,往往用增加這些抗剪鋼筋的數量的方法,但其結果是不僅是工程投資增大,并且給施工帶來不能便,特別是對薄壁等結構問題就更突出,而采用鋼纖維混凝土是解決這一問題的有效途徑。東南大學蔣金洋等對C60的鋼纖維高強混凝土進行抗剪試驗,得出在鋼纖維體積率為1%、2%、3%時,相應的鋼纖維混凝土抗剪強度分別提高91.3%、116%、166%。
2.3初裂強度
初裂強度是混凝土抗裂性能的重要標志,混凝土摻加鋼纖維后,彎曲時裂縫出現強度顯著提高,其提高的數值與纖維摻量成正比見圖2-3-1。鋼纖維水泥砂漿和混凝土與不摻鋼纖維的初裂強度對比見圖2-3-2。如圖所示,隨鋼纖維含量的增加,初裂強度隨之增加,當纖維含量為2%時,混凝土初裂強度為空白混凝土的1.4倍。
纖維摻量(%)
圖2-3-1鋼纖維摻量與初裂強度
鋼纖維摻量(%)
圖2-3-2鋼纖維摻量與初裂強度比值
2.4抗拉性能
隨著鋼纖維摻量的增加,混凝土的抗拉強度也呈比例的提高,不同鋼纖維摻量的混凝土抗拉強度,按直接及間接抗拉試驗方法所得試驗結果見圖2-4-1。不同鋼纖維摻量的混凝土與空白混凝土抗拉強度比見圖2-4-2,當纖維含量為2%時,混凝土抗拉強度約為空白混凝土的2.3倍。
鋼纖維對混凝土抗拉性能改善作用的影響因素主要有:鋼纖維摻量、鋼纖維與混凝土界面黏結強度以及混凝土基體強度。焦楚杰等人通過試驗得出,鋼纖維對高強混凝土劈裂抗拉強度起著顯著的增強效應,當鋼纖維體積率為1%～3%時,鋼纖維高強混凝土劈裂抗拉強度較基體增長36.9%～113.2%。
圖2-4-1鋼纖維摻量與抗拉強度
圖2-4-2鋼纖維摻量與抗拉強度比
2.5抗沖擊強度
鋼纖維混凝土具有較大的能量吸收能力。在動荷載作用下,鋼纖維混凝土在裂縫擴展時,先是鋼纖維克服基材的黏結力而被拉出,或是鋼纖維被拉斷,但這都需要消耗很大的能量。從這一點上可以看出鋼纖維混凝土能提高抗沖擊性能,因而抗沖擊強度較高。
2.6鋼纖維混凝土耐腐蝕性
鋼纖維能有效地阻止混凝土裂縫的引發與發展,使混凝土碳化速度減緩。 鋼纖維在混凝土中如果發生腐蝕,主要原因應該是由電化學作用引起的。我們用硅酸鹽水泥配制的混凝土基體,在硬化過程和硬化后混凝土的孔隙中,所含有的水分通常以飽和堿溶液存在。在這種環境條件下,鋼纖維表面形成一層不溶解的氧化膜,這種氧化膜能保護鋼纖維,使它不受進一步侵蝕。
3.鋼纖維混凝土的應用
鋼纖維混凝土作為一種新型復合材料,以其優良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊等物理力學性能,目前已被廣泛應用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機場道路工程、鐵路公程、管道工程、內河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個專業領域。
(1)水利工程
鋼纖維混凝土在水利工程中的應用比較廣泛,主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復雜的部位,如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護坡等。這些部位對混凝土材料自身的抗拉強度、抗剪強度以及抗裂性能的要求都比較高,也正發揮了鋼纖維混凝土的自身優勢。我國在實際工程中應用的有:三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果,并取得了較好的經濟效益。
(2)道路和橋梁工程
鋼纖維混凝土在道路和橋梁工程方面,主要廣泛應用于路面、橋梁、機場跑道等工程中。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性,抗沖擊、抗疲勞性。在實際工程中有:滬杭高速公路、成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題。日本第一條鋼纖維混凝土路面鋪筑在住友公司鹿島工廠的堆料場上。
(3) 建筑工程
鋼纖維混凝土在建筑工程中的應用越來越廣泛,一般應用于房屋建筑工程、預制樁工程、框架節點、屋面防水工程、地下防水工程等工程領域中。鋼纖維混凝土具有良好的抗裂性,可使構件在標準荷載下處于彈性階段而不裂,不出現應力的重分布;用鋼纖維混凝土制成的自防水預應力屋面板,不僅提高了自防水預應力屋面板的抗裂性能,同時也減少了縱向預應力筋的配筋率,提高了結構的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應用實例有:哈爾濱工業大學邵逸夫體育館的屋面就是采用鋼纖維混凝土、福州東方大廈、沈陽市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽市中醫院、遼陽市食品公司辦公樓等工程。
(4)鐵路工程
鋼纖維混凝土在鐵路工程方面主要用于預應力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護層中。鋼纖維混凝土在鐵路工程應用的實例有:柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設工程、南昆線家竹箐隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程。
4.存在的問題
纖維增強混凝土雖然可以很大程度的改善混凝土的力學性能,但同時也存在著一定的問題。
(1)纖維的比表面積大,會降低混凝土拌合物的流動性。由于需要更多的水泥漿包裹纖維,使單方混凝土水泥用量增加。即使摻有表面活性劑,也隨著纖維摻量的增加其流動性也會極大的下降。(2)鋼纖維體積率超過一定范圍容易結團,給攪拌均勻帶來一定的困難,從而影響到混凝土的各項性能。在施工過程中由于鋼纖維的摻入,其混凝土拌合物拌合難度增加。我國目前鋼纖維混凝土施工機械與國外水平還有一定的差距,各種施工設備如纖維分散機等還需要進行進一步的開發與研制。
(3)由于鋼纖維售價高,生產成本高隨之提高,通過鋼纖維增強作用而節省的混凝土及鋼筋通常不能補償鋼纖維用量所造成的成本提高。這是阻礙鋼纖維混凝土發展的一個重要因素。