钢纤维混凝土范文

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摘要：钢纤维混凝土是一种新型的复合材料，具有较高的抗拉强度和断裂韧性，抗疲劳等性能，本文通过对普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土性能的对比，阐述钢纤维混凝土在施工过程中的拌合工艺；通过与普通钢纤维混凝土工艺的对比，阐述自密实钢纤维混凝土在施工过程的优越性。

关键词：自密实混凝土 钢纤维 施工工艺

1.概述

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。

自密实混凝土的应用已经20年的历史，在国内的应用仅有10多年，特别是最近几年，自密实混凝土的应用越来越广泛，自密实混凝土是指在自身的重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充米板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振动的混凝土，因自身具有很多优点，自密实混凝土被广泛的应用于工程中。

自密实钢纤维混凝土集这两种混凝土的优点于一身，即在混凝土施工浇筑的过程中利用自密实混凝土拌合物的易浇筑密实的特点，在混凝土硬化后利用钢纤维混凝土的力学与变形能力。

2.钢纤维混凝土的特点

在普通混凝土之中，以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中，再经过硬化从而制得钢纤维混凝土，这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，较之普通混凝土，物理力学性质大多都较高：重量和强度比值增加；抗拉 抗压及抗弯的极限强度较高；良好的抗冲击性能；明显改善的变形性能；显著提高的抗裂与抗疲劳性能；抗剪性优越；对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好；耐磨与抗冻性能良好。

普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。

自密实钢纤维混凝土拥有普通钢纤维混凝土的特点，同时还具有自密实混凝土的自密实性能，主要包括流动性、抗离析性及填充。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验（或T50试验）和U型箱试验等一种以上方法检测。这种自密实性能可以保证混凝土良好的密实，不需要振捣，改善混凝土的表面质量，不会出现不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。但钢纤维体积率对钢纤维自密实混凝土的抗压强度影响不大，但对劈拉强度和抗折强度影响较明显，且随着钢纤维体积率的增加而增大。

3.钢纤维混凝土的比较

两种钢纤维混凝土比普通混凝土具有以上的特点，但是这些特点与钢纤维有着密切的关系，在钢纤维混凝土的制备过程中，两种混凝土钢纤维的选择要考虑以下几个方面：

⑴纤维种类 不同种类的钢纤维具有不同的力学性能（主要是抗拉强度、弹性模量、短裂延伸率等），而这些性能与钢纤维能否在混凝土中起作用有着很大的关联性。

⑵纤维长度与长径比 使用连续长钢纤维时，钢纤维与水泥基体黏结较好，因此可充分发挥钢纤维增强作用。但如果使用的是短钢纤维时，则要取决于钢纤维的临界长径比。钢纤维临界长径比是钢纤维的临界长度与其直径d的比值，即①若钢纤维的实际长径比小于临界长径比，则复合材料破坏时，钢纤维由水泥基体内拔除。②若钢纤维的实际长径比等于临界长径比，只有基体的裂缝发生在钢纤维中央时钢纤维才拉断。否则钢纤维短的一侧从基体内拔出。③若钢纤维的实际长径比大于临界长径比，则复合材料破坏时钢纤维可拉断。

钢纤维长度的选择：钢纤维的长度必须与混凝土中粗集料的公称粒径相匹配，混凝土粗集料的公称粒径应为钢纤维长度的2/3~1/2,即钢纤维可以跨越一个粗集料，并与另外一个粗集料的1/3搭接，同时钢纤维的长度不可以太长，过长的钢纤维搅拌不均匀，且容易成团。

⑶纤维体积率 纤维体积率直接影响到混凝土的工作性能，力学性能及耐久性能等。纤维掺量过少时，不能很好发挥效果，纤维掺量过多会使混凝土难以成行，出现“团聚”现象。

⑷纤维取向 钢纤维在混凝土中的取向对其利用率有很大影响钢纤维自密实混凝土搅拌时，宜采用强制式搅拌机，为了使钢纤维充分分散防止钢纤维由于一次性加入搅拌机而出现结团现象，把钢纤维先经过分散机然后加入搅拌机，采用先干后湿分级投料的工艺，将钢纤维，粗集料，细集料根据配合比配制的混合料在搅拌机先干拌1min，然后再加入水和外加剂进行搅拌。

两种钢纤维混凝土的施工制作顺序和方法类似，但是，在浇筑之后，普通钢纤维混凝土和一般的混凝土一样需要振捣，掺入的钢纤维由于自身的重量在振捣的过程中会向着振捣的相反方向聚集，导致混凝土中的钢纤维分布不均匀，从而影响钢纤维混凝土的力学性能。

相反，钢纤维自密实混凝土在浇筑之后，由于自密实混凝土在自身重力作用下能够流动填充模板而不需要振捣，避免了钢纤维在混凝土中聚集的现象，使得自密实钢纤维混凝土的力学性能得到充分的利用。

钢纤维自密实混凝土无需振捣而能自实。在实际施工中消除了浇筑混凝土时的振捣噪声，提高了施工速度和质量，实现了混凝土浇筑的省力化，为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积、有特殊要求、振捣困难的工程施工施工条件带来了极大的方便。

决定钢纤维混凝土力学性能的最后总要参数是它的韧性，已经有研究结果显示钢纤维自密实混凝土的韧性要比普通钢纤维混凝土强的多[1]。

参考文献：

[1]张金强译.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报，2002，1（3）：76-80.

[2]程庆国,高路彬等.钢纤维混凝土理论及应用[M].北京：中国铁道出版社， 1999.

[3]陈睿,刘真等.自密实混凝土应用研究[A].武汉：无哈理工大学学报，2001

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[关键词]路桥工程、钢纤维混凝土、施工技术

随着路桥工程建设的不断发展，钢纤维混凝土作为一种新型材料以性能的优越性被广泛应用于路桥工程中，并取得了良好的效果。因此，对钢钎维混凝土进行深入的了解有助于提高工程质量，增强社会，经济效益。

1 钢纤维混凝土的特点

1.1 抗裂、抗剪性能强

传统混凝土开裂荷载与极限荷载无明显差异，但钢纤维混凝土即使出现开裂荷载，其荷载还是能够保持增大趋势。在一定程度上来说，如果钢纤维混凝土体积增大，那么其开裂荷载、极限荷载与韧性均能增大。对钢纤维混凝土的剪切性能进行直接剪切试验检验，实验数据结果表明：钢纤维混凝土基体错动移位后，仍然具有良好的承载能力，承载强度为400～800mpa。

1.2 抗压、抗拉、抗弯、抗冲击性能强

钢纤维混凝土主要由钢纤维和传统混凝土构成，在混凝土中，钢纤维不规则分布，这样的分布有利于加强钢纤维混凝土抗压、抗拉、抗弯、抗冲击性能。实验研究钢纤维混凝土在路桥施工中的应用，结果表明：在混凝土中适当加入钢纤维，可以有效提高50%～150%抗弯与40%～50%单轴抗拉的极限强度，若钢纤维在混凝土中的含量为0.8%～2.O%，抗冲击可达普通混凝土的50～100倍极限强度。在钢纤维混凝土中，钢纤维消耗量很小，比例约为0.8%～2.0%，钢纤维本身并不能有效提高混凝土抗压强度，但在混凝土中适当加入钢纤维后，混凝土整体抗压破坏形式出现明显变化，虽然受到破坏后会碎，但不会散，因此混凝土结构抗压性能显著加强。

1.3 改善混凝土变形性能

在混凝土中适当加入钢纤维，可以有效改善混凝土长期收缩变形性能，且能显著提高混凝土抗拉弹性模量，此外，还能使混凝土收缩率降低10%～30%。

2 钢纤维混凝土配合比设计

钢纤维混凝土施工配料主要有水泥、卵石、砂、钢纤维、外加剂、掺合料等，水泥选用型号规格为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；卵石型号规格为5～25mm，含泥量低于1%；砂型号规格为中砂，含泥量低于3%；钢纤维型号规格为长度60mm、直径0.9mm，最低抗压强度为1000N/m2型号规格为泵送剂；掺合料型号规格为I级粉煤灰。钢纤维混凝土的配料选用标准为：

2.1 钢纤维品种与基材强度相适应，且抗拉极限强度不低于500MPa。

2.2 钢纤维混凝土中钢纤维最佳含量为0.5%～2.O%。

2.3 加强控制钢纤维长径比，钢纤维长度不宜过长，最佳直径为0.45mm～0.70mm，以保证钢纤维混凝土力学性能尽可能符合施工和易性要求。

2.4 适当采用减水剂或外掺剂，使混凝土施工和易性得到改善，同时降低水泥用量及成本。

2.5 必须确保钢纤维无油污、锈渍、碎屑与杂质等。

2.6 采用搅拌机拌和钢纤维混凝土时，其砂率应比相同标号同类传统混凝土高，而且控制钢纤维长径比为50～80。

3 路桥施工中钢纤维混凝土施工技术

3.1道路施工中钢纤维混凝土施工技术

3.1.1摊铺、整平

①将钢纤维连续、均匀在面板中摊铺。

②通过分散机均匀分散钢纤维后，加入搅拌机。

③投料搅拌时采用先干后湿方式，并严格控制搅时间.

④摊铺时掺和物塌落度应保持一致。

⑤摊铺同一道路作业时，应尽可能持续摊铺与浇筑。摊铺工作完成后，必须进行整平、初步压实工作。

3.1.2 振捣

纵向条状集束排列钢纤维，可以加强混凝土边缘的密度。采用机械振捣钢纤维混凝土，可以增加其强度与密实度，有效保障钢纤维混凝土路面的强度与抗裂性。在机械振捣过程中，应按照一定顺序和频率进行振捣，不能出现过振、漏振等问题，而且钢纤维严禁出现空洞、沟槽等现象。

3.1.3 整形

钢纤维混凝土的特点主要有纤维分布不规则、含砂率大、粗骨料稀等，为免钢纤维外露，应采用机械进行抹平整形。与此同时，采用压纹机压纹技术，可以避免或减少拉毛与拆模后出现的钢纤维外漏、外露现象。

3.1.4 施工注意事项

①加快施工进度或适当增加水分，可使钢纤维混凝土延迟凝结、硬化。

②摊铺或浇筑过程中，必须经过科学计算，才能增加掺和物，如水、外加剂等。

③为免影响钢纤维混凝土强度，运输和摊铺时间必须在规范要求范围内。

3.2 桥梁施工中钢纤维混凝土施工技术

3.2.1 桥面铺装

在桥面铺装钢纤维混凝土，可提高桥面耐久性、抗裂性与舒适性，增强桥梁刚度与抗折强度，并减少铺装厚度，使结构自重降低，很好的改善桥梁受力状况。此外，还能有效提高桥面抗冲击力，加强混凝土结构和伸缩缝间的连接强度，减少桥面出现坑槽、剥落、裂缝等情况，有效延迟桥梁损坏速度。

3.2.2 桥墩结构局部加固

在长期动载作用下，若桥墩、桥面板出现裂缝、表层剥落等问题，为满足桥梁结构抗震性与整体性要求，可采用转子型喷射机向出现问题的部位喷射5cm～20cm钢纤维混凝土。桥墩结构局部加固方式为：①采用10%掺量的剪切钢纤维；②喷砂或凿毛旧混凝土表面，加强新旧混凝土整体密实性、牢固性；③为提高早期抗裂性能，适当采用硫铝酸盐快硬水泥、TS型速凝剂。

3.2.3 桥梁上部承载部位

采用钢纤维混凝土加强桥梁上部应力集中的部位，可有效改善桥梁结构受力性能，控制结构变形的同时降低结构自重，使桥梁结构逐渐呈现轻型化、大跨度发展趋势。在桥梁上部结构采用钢纤维混凝土，可以提高结构承载力与抗变形性能，而且能减少上部结构材料用量与下部墩台数量，进而有效降低施工造价，提高经济效益。

4 路桥施工中钢纤维混凝土的应用

在路桥工程施工中，钢纤维混凝土的应用比较广泛，具体表现在：

4.1 桥梁工程项目的施工

桥梁工程在使用的过程中，在时间周期的作用下，受到来自地面上部的荷载力比较大，经常需要承载很大的重力，并且在结构方面的特殊性，所以钢纤维混凝土应用的比较广泛。主要应用的部位是在桥梁和墩台的外部位置喷射五到二十厘米厚的钢纤维混凝土，以此来提高桥梁的承载力。在长期的使用过程中，可以有效的加强桥梁的强度，抗压力等相关方面的性能，避免桥梁发生裂缝等现象。

4.2 道路工程项目的施工

在道路施工工程中，可以根据实际状况的不同，将钢纤维混凝土施工进行分类，主要有复合式、碾压式和全截面式。

使用钢纤维混凝土的优势是要比普通的混凝土节省材料，以全截面式为例的话，可以节省将近一半的材料；在双向行驶的车道工程中，不需要进行纵缝的设置，各横缝的间距保持在50cm之内，间隔距离在20cm～30cm之间；三层式复合路面施工时，钢纤维混凝土材料的掺入量最好保持在0.8%到1.2%左右。而双层式的路面施工是指将钢纤维混凝土材料铺设在道路路面的上部位置，路面的施工厚度最好占整个路面厚度的40%到60%左右。

5 结语

钢纤维混凝土广泛应用于路桥施工中，不仅能加强路桥承载能力，还能延长路桥使用寿命，有效提高经济效益和社会效益。应加强钢钎维混凝土施工的过程控制，提高质量通病的防范意识，注重施工技术经验的积累，为更好的创造精品工程而努力。

[参考文献]

[1] 邹孟义.路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术分析[J].广东科技，2010年06期

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关键词：喷射 钢纤维混凝土 质量控制

钢纤维混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、钢纤维及必要时掺入外加剂或掺和料按一定比例配制而成。钢纤维混凝土具有良好的综合力学性能，钢纤维的加入可提高混凝土的强度、韧性及抗裂性，使混凝土的特性由脆性向弹塑性过渡，是目前国内外比较先进的外掺料。钢纤维按材质分为普通碳素钢和不锈钢两种类型，一般多用普通碳素钢钢纤维。这项技术发展以来，在隧道和地下工程中的衬砌支护、矿山巷道的软岩支护、建筑物与桥梁的修补加固、水工建筑的面板防渗加固处理等很多工程项目上得到应用。

一、喷射钢纤维混凝土的材料质量要求

1、水泥和水灰比：钢纤维喷射混凝土施工的首要要求是有良好的工作性，即混凝土拌和物有较好的流动性、保水性、粘聚性。水泥水化之后，胶合料覆盖在集料和钢纤维表面，减少了摩擦阻力，形成良好的流动性，促使钢纤维混凝土与受喷面粘结；水泥的强度与钢纤维喷射混凝土的强度基本上成正比例关系，但是高标号的水泥增加施工成本，水化热大，不利于混凝土强度的增长。

一般混凝土的抗压强度与灰水比成正比例的关系，但对于钢纤维喷身混凝土，其喷射时的水灰比与到达受喷面的混凝土的水灰比有一定的差异。而且水灰比过大，水泥的水化反应充分，但是混凝土拌和物易离析、泌水，混凝土硬化后收缩变形大；水灰比过小，富余的水泥颗粒多，干喷工艺增加粉尘和回弹率，且钢纤维喷射混凝土是喷敷成层状的，粘结不好。因此，水灰比既要使钢纤维喷射混凝土有良好的流动性和强度，又不能使钢纤维喷射混凝土离析、泌水，增加回弹率，造成浪费。

2、集料：钢纤维喷射混凝土所用集料包括粗集料和细集料两种。粗集料为钢纤维喷射混凝土提供支架作用，对于混凝土的强度起主要作用，卵石表面光滑，与水泥胶合料的粘结不如碎石，但相对碎石来说可以减少对喷射设备的损伤。同时水泥浆体与单个石子之间界面的过渡层周长和厚度都很小，不容易形成大的缺陷，有利于界面强度的提高，有利于混凝土弹性模量的增长和耐久性的提高。细集料起填充空隙作用，其细度模数和砂率影响混凝土的粘聚性和流动性。砂子的比表面积大于同等质量的石子的比表面积，需要水泥浆的数量多，流动性随着砂率的增大越来越好。

3、钢纤维：钢纤维在喷射混凝土中的不均匀分布提高了混凝土的弯拉强度、韧性和阻裂能力。实验证明，钢纤维喷射混凝土开裂后仍具有一定的负荷能力。常用钢纤维的弹性模量为200GPa，抗拉强度为380～1300MPa，极限延伸率3 %～30 %。不均匀分布在喷射混凝土中的钢纤维由于自身的高强度以及与集料的粘结，提高了混凝土的整体密实程度和耐久性。钢纤维的长径比是影响钢纤维增强增韧效果的重要参数，也影响喷射混凝土的工作性。这两方面有时是相互矛盾的，因为通常使用的表面粗糙、两端带钩的钢纤维增强、增韧效果好，但施工时，分散较为困难，容易结团，影响施工效率。

4、外加剂和掺和料：干喷法和湿喷法施工，都要求喷射混凝土拌和物的干料或是湿料在喷嘴处与速凝剂等混合喷出后，在很短时间内凝结。施工时，常用速凝剂或高效减水剂等缩短喷射混凝土的凝结时间，尤其是初凝时间。如达不到要求，则混凝土与受喷面粘结不够，回弹率增加，钢纤维混凝土密实程度不高，混凝土的强度和耐久性无法保证，经济性也不好

二、喷射钢纤维混凝土施工

1）混凝土拌制、存放和运输。钢纤维在拌和料中的分布均匀性，不仅与原材料和搅拌工艺有关，而且受搅拌机械和投料方法影响更大。试验表明：采用强制搅拌机比自落式搅拌机效果好。本隧道施工中因受机械设备影响而采用自落式搅拌机。投料时采用先投水泥、砂和碎石，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法进行拌和，拌和时间不少于2min.。

钢纤维混凝土施工时，喷锚料应尽量随拌随用，掺入速凝剂时存放时间不得超过20min，不掺入速凝剂时干混合料存放时间不超过2h，否则被视为废料，不可再行使用。在运输和存放过程中不得淋雨、流入水或混合杂物。

2）喷射作业。混合料通过胶管长距离的高速输送，在喷头处已稍有分离，水在距受喷面lm 左右处加入，喷射应根据其当前标定的给水速度调整水阀，按混凝土配合比设计确定的水灰比供水。喷射混凝土时，喷枪要垂直正对工作面，连续平稳地自下而上水平横向移动，喷头一圈压半圈的旋转喷射。

在施工时还应注意风压对喷射钢纤维混凝土的影响。在混合料输送时，采用适当的风压是钢纤维均匀分布、减少回弹损失的主要条件。风压太大钢纤维的分布就不均匀。试验表明，钢纤维混凝土喷射堆中心的钢纤维含量为喷堆周边的85.3%，这种现象产生的主要原因是由于料流喷出后，分布在料束外缘的钢纤维在接近受喷面前被横向气流吹至周围（其中部分钢纤维落地，部分钢纤维滞留在喷堆周边），因此，降低风压则横向气流的压力和流速也会降低，这样不仅会减少钢纤维的回弹损失，也会改善钢纤维分布的不均匀性。一般混合料输送距离在100m以内时，喷射风压控制在0.15～0.2MPa为宜。

3）养护。混凝土施工质量的好坏，受养护的影响相当明显。因此在混凝土喷射完毕后要及时洒水或喷水雾养护。避免因养护不及时而导致喷射钢纤维混凝土的质量不合格。

三、质量控制措施

在实际施工中，无论是施工设备的操作、施工进度的掌握、施工材料的控制都离不开现场人员。施工人员的熟练程度、专业知识的掌握、责任心影响钢纤维喷射混凝土的施工质量。钢纤维喷射混凝土的施工环环相扣，尤其对于干喷法施工工艺，大多是远距离操作，混凝土拌和料的拌和与运输、钢纤维的掺加工艺控制、喷射混凝土时水量的控制等将对施工质量产生严重影响。加强施工现场的管理与协调显然是必要的。

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关键词：钢纤维 钢纤维混凝土

1　前言

随着1824年波特兰水泥的诞生，在1830年前后出现了混凝土，作为当时的一种新型建筑材料，就广泛地应用于土木和水利工程。尤其是在19世纪中叶以后，伴随着钢铁的发展，人们把钢筋和混凝土结合起来，诞生了钢筋混凝土(Reinforced Concrete)这种新型的复合建筑材料，大大提高了结构的抗裂性能、刚度、承载能力和耐久性，从而使建筑业经历了一场革命。尽管混凝土的固有优点是高抗压强度，然而它也有固有弱点——如构件的自重大、易于塑性干缩开裂、抗疲劳能力低、韧性差、抗拉强度低(一般仅为抗压强度的7%－14%)、易产生裂纹、抗冲击碎裂性差等，限制了在工程中的使用范围。这些弱点随着混凝土强度的提高显得尤为突出。因此，长期以来许多专家和学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增强耐久性)的各种方法和途径，于是，提出了一种以传统素混凝土为基体的新型复合材料——纤维混凝土。

2 纤维混凝土的发展和现状

纤维混凝土(Fiber Reinforced Concrete，简称FRC)，是纤维增强混凝土的简称，通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体，以金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀的分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期，纤维与混凝同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤维成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。由此可见，纤维有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。

与普通混凝土相比，FRC具有较高的抗拉、抗弯拉、抗冲击、抗阻裂、抗爆和韧性、延性等性能，同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋性等方面也有很大的贡献。

鉴于FRC具有素混凝土不具有的优点，纤维混凝土尤其是钢纤维混凝土在实际工程中日益得到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB开始用金属纤维增强混凝土；1910年，美国H.F.Porter发表了有关短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短钢纤维均匀地分散在混凝土中用以强化基体材料；1911年，美国Graham曾把钢纤维掺入普通混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结果；到20世纪40年代，美、英、法、德、日等国先后做了许多关于用钢纤维来提高混凝土耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面的研究；1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论)，从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。到目前，随着钢纤维混凝土的推广应用，因纤维在混凝土中的分布情况不同，主要有四类：钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土。

2.1 钢纤维混凝土

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete 简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l－2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70－100Kg左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25－60mm，直径为0.25－1.25mm，长度与直径的最佳比值为50－700。

与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0－20倍，美国对钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见下表：

物理力学性质指标

普通混凝土

SFRC

极限抗弯拉强度

2－5.5MPa

5－26 MPa

极限抗压强度

21－35 MPa

35－56 MPa

抗剪强度

2.5 MPa

4.2 MPa

弹性模量

2☓104－3.5☓104 MPa

1.5☓104－3.5☓104 MPa

热膨胀系数

9.9－10.8m/m·k

10.4－11.1 m/m·k

抗冲击力

480N·m

1380 N·m

抗磨指数

1

2

抗疲劳限值

0.5－0.55

0.80－0.95

抗裂指标比

1

7

韧性

1

10—20

耐冻融破坏指标数

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1界面应力传递机理

采用数字光弹性实验分析钢纤维界面的残余应力，总结钢纤维在混凝土中的应力传递机理，为研究增强机理提供参考。

1.1直线形钢纤维由图1（a）可以看出在钢纤维附近出现明显的条纹，离着原理钢纤维的距离的增加条纹的数量逐渐表少，表明应力逐渐表小，数字光弹法计得到的应力等色线级数3D分布可以看出远离钢纤维区域的级数逐渐表小并趋向于零，钢纤维端的条纹级数最高，表现为红色。

1.2端钩形钢纤维由图2（a）可以看出在钢纤维以及弯钩附近出现明显的条纹，离着原理钢纤维的距离的增加条纹的数量逐渐表少，反应钢纤维附近的应力较为集中，数字光弹法计得到的应力等色线级数3D分布可以看出钢纤维端的条纹级数最高，表现为红色，钢纤维附近的应力变化较为突出，说明该位置的应力传递较快，传递的范围较小。钩形纤维在拔出时候消耗能量较大，纤维的抗拔能力较强，钢纤维在形状改变的位置较容易出现应力集中，让该位置的混凝土出现脱粘、开裂，钢纤维弯折形状和角度的不同，应力集中程度也会发生变化。

2钢纤维混凝土的增强机理

为研究钢纤维混凝土的增强机理，本文从理论角度分析聚合物混凝土的力学模型，通过设计一定配合比的混凝土，加入不同体积率、长径比钢纤维以及在混凝土的排列情况，分析对混凝土的性能的影响。根据上述分析可知，长径比是影响钢纤维混凝土的重要因素之一，本文将对三维乱向分布的钢纤维混凝土进行力学分析。当钢纤维的长径比为定值时，采用抗拔实验得到的聚合物混凝土的力学性能如表1，随着钢纤维含量的增加，聚合物混凝土的力学性能都得较大的提高，这主要是由混凝土中钢纤维让混凝土的整体性增强，载荷分布更加均匀，减小了薄弱的截面上裂纹的出现，三维乱向分布的钢纤维本身增强了混凝土的断裂应变。在进行加载荷前期，钢纤维聚合物混凝同承受荷载，能承受的荷载较大，随着荷载的不断增大到极限载荷，横贯于裂纹中的界面粘结力继续传递应力，使应力达到重新分布，混凝土能够继续承受荷载，载荷增加到破坏荷载的时候，钢纤维与混凝土的界面破坏，钢纤维被出或者拉断，吸收了较大的能量。本实验还对钢纤维的含量一定时，研究不同长径比的钢纤维配制聚合物混凝土的力学性能。由表2可得，在相同的钢纤维的掺量时，聚合物混凝土的力学强度与长径比成正比。钢纤维长径比相差不大，混凝土的力学强度较为接近，长径比增加到88时，力学强度增加较为显著，当增加在100时，钢纤维对混凝土的的增强效果下降，造成这种现象的原因是纤维的长度过长，施工中较为困难，达不到的理想的效果，在实际工程中，尽量控制钢纤维长径比在40~80之间。

3钢纤维聚合物混凝土的界面应力有限元分析

在实验的基础上，本文通过MARC有限元软件分析直线形和端钩形钢纤维界面残余剪应力分布情况，在进行有限元建模时候，假定钢纤维与混凝土的粘结完好，荷载作用在钢纤维上，方向与钢纤维轴向重合。基体弹性模量为1GPa，泊松比为0.4，钢纤维的弹性模量210GPa，泊松比0.3。模拟实验过程，直线形钢纤维的荷载为0～35N，钩形纤维荷载为0～40N。3.1直线形钢纤维界面应力分析图5（a）中钢纤维的直径为1mm并保持不变，当钢纤维埋入聚合物混凝土的长度改变后，有限元模拟的界面应力具有相似的分布规律，界面应力极值在钢纤维埋入端和埋入末端，界面应力最大值没有随着钢纤维埋入长度的增加而发生很大的变化，但最大值的位置向钢纤维中部移动。这表明钢纤维在保持直径不变的时候，纤维长度的改变对界面应力的影响不大。图5（b）钢纤维埋入长度为17mm并保持不变，改变钢纤维的直径，界面应力有限元数值模拟结果表明，钢纤维直径的增加，界面应力极值在钢纤维埋入端，界面应力最大值没有随着直径的改变而改变。弯钩形钢纤维界面应力分析图6（a）中钢纤维的直径为1mm并保持不变，当弯钩形钢纤维埋入聚合物混凝土的长度改变后，有限元模拟的界面应力具有相似的分布规律，应力极值出现在钢纤维埋入端和埋入末端弯折处，钢纤维埋入长度的增加，界面应力最大值变化较小，表明钢纤维直径不变，纤维长度的改变对界面应力影响不大。图6（b）中弯钩形钢纤维埋入长度为24mm并保持不变，改变钢纤维的直径，界面应力最大值没有随着直径的改变而改变。表明钢纤维埋入长度不变，钢纤维直径对界面应力影响不大。

4结论

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关键词：路桥施工技术；钢纤维混凝土

中图分类号：u41 文献标识码：a

钢纤维混凝土是一种在普通的混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效的阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地提高了混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗冲性、抗冻性、抗磨性、抗疲劳性，并且具有良好的延性。因为钢纤维混凝土的众多优越性，国内外更深入的研究，使得它成为一种使用越来越广泛的建筑材料。本文对从钢纤维混凝土的性能探讨了钢纤维混凝土在路桥中的施工技术。

1钢纤维和钢纤维混凝土的性能

1.1钢纤维及其性能

钢纤维是一种用钢质材料加工而成的短纤维。钢纤维的制成方法主要有以下4种：

a.钢丝切断法

钢纤维的抗拉强度可达1000～2000mpa。但它的表面较光滑，使其粘结强度较差。通常可以使用改变钢纤维外形，以增加其粘结强度，如波形法、压棱法、弯钩法。

b. 薄钢板剪切法

用冷轧薄钢板剪切而成。剪切前，用特制的纵剪机将冷轧薄钢板剪成带钢卷，然后将带钢卷用普通旋转道具或冲切床切成矩形截面的钢纤维。

c.铣削法

将厚板或钢锭用旋转的平刃铣刀进行铣削而成。铣削法产生的钢纤维与混凝土的粘结性能很好，因为铣削法会使钢纤维产生很大变形导致钢纤维截面形成月牙形。

d.熔钢抽丝法（熔抽法）

熔抽法制成的钢纤维成本低，制造工艺简单，生产效率高。但是由于荣熔抽法制成刚纤维过程中是完全暴露在空气中的，钢水容易氧化，形成一层氧化层，降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。

钢纤维具有很高的抗拉强度。冷拔钢丝切断法制成的钢纤维抗拉强度可高达600～1000mpa，而其它方法的钢纤维抗拉强度一般在380～800mpa。钢纤维的弹性模量为200gp，极限伸长率为0.5%～3.5%。钢纤维混凝破坏的主要原因是因为钢纤维的拔出，所以为了增加混凝土和钢纤维的咬合力，可以将钢纤维的表面形状进行改变。

1.2钢纤维混凝土的基本性能

钢纤维混凝土是一种性能优良且应用广泛的新型复合材料，由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的发生和开展，其抗弯、抗拉和抗剪强度等级都比普通混凝土有显著提高，同时钢纤维混凝土的抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也比普通混凝土较高。当纤维量掺量在1%～2%时，抗弯强度提高40%～50%，抗拉强度也提高了25%～50%，当使用直接双面剪试验时，所得到的试验结果为抗剪强度提高了50%～100%。而抗压强度提高较小。、

复合理论和纤维间距理论是钢纤维混凝土增强机理的两种理论。根据这两种理论钢纤维混凝土的强度ff为：

式中：fm为基体强度；lf/df为纤维的长径比；ρf为纤维的体积率；τ为纤维与基体间的粘结强度；η为以及纤维在基体中的分布和取向的影响。

钢纤维混凝土的变形性能力也有明显提高，在弹性阶段钢纤维混凝土的变形能力与普通混凝土没有显著差别。韧性是衡量塑性变形性能的重要指标，在塑性变形阶段不论抗弯还是抗压和冲击韧性都随着纤维增强效果而提高。钢纤维混凝土随着纤维掺量的增加而收缩值有所降低，其抗压和抗弯疲劳性能比混凝土却有很大提高。

2 路桥施工中钢纤维混凝的应用

2.1 钢纤维混凝土在路面工程中的应用

在路面中的应用主要包括：（1）罩面路面中钢纤维混凝土的应用。（2）钢纤维混凝土在路面建设施工中的应用。

由于钢纤维混凝土在动荷载下具有良好的抗冲击、抗拉、抗弯、耐磨性能，钢纤维混凝土可以有效的抑制因温度引起裂缝的产生与扩展，并且具有良好的抗冻性能。而这些优点性质与路面的要求比较符合，不仅可以有效减小钢纤维混凝土路面的厚度，延长路桥面使用寿命，改变路面性能，同时可以实现设计要求。

当旧的混凝土路面损坏时，可以采用钢纤维混凝土结合式罩面修补路面，使旧的混凝土与罩面层相互粘结在一起，成为一个整体，共同发挥结构

整体强度作用。

2.2钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用

钢纤维混凝土在桥梁中应用不仅可以达到利用钢纤维混凝土铺设的路面的工程效果，并且钢纤维混凝土可以增加桥梁刚度和桥梁抗折强度，增强桥梁面的耐久性、抗裂性和提高舒适性。桥梁结构自重也得到降低，使桥梁的受力情况也得到相应改善。同时也可采用转子ⅱ型喷射机喷射5～20cm钢纤维混凝土以满足桥梁局部结构的整体性和抗震性的加固要求。

3 钢纤维混凝土施工技术

3.1施工中的问题

在钢纤维混凝土施工中，由于钢纤维的存在，不仅仅是混凝土的配合比和钢纤维的性能决定了钢纤维混凝土的路桥面的质量优劣，钢纤维在混凝土中的分布是否均匀也同样影响着工程质量。

钢纤维混凝土路面在施工过程中，应当注意使钢纤维混凝土在混凝土中的分布均匀，禁止结团现象的产生；应避免钢纤维混凝土表面出现纤维露出现象；要严格控制路面厚度。

钢纤维混凝土施工的技术难题是因为钢纤维的存在导致的，而施工机械的选择及使用对钢纤维混凝土路桥工程质量产生较为严重的影响。施工成为了钢纤维混凝土质量优劣的重要影响因素。

3.2 材料的基本要求

钢纤维混凝土的特性与基本混凝土相关。同时钢纤维品种、长径比、方向性及掺率同样影响钢纤维混凝土的特性。抗拉强度不可低于550mpa。纤维直径为0.4mm～0.7mm，长度为钢纤维直径的50～70倍。

粗集粒最大粒径对钢纤维混凝土中纤维的咬合力有很大影响，粒径过大对抗拉弯强度有较显著影响，规定最大粒径应低于纤维长度的1/2，但不应大于20mm。其它材料要求与普通混凝土相同。

3.3 设置钢纤维分散装置

将钢纤维与混凝土放入搅拌机搅拌时，必须要先通过功率为和1分散率为0.75～1.0kw，20～60kg/min的分散机分散然后再加入搅拌机。以避免结团现象的产生。

3.4投料顺序和搅拌

搅拌机可采用强制式搅拌机和自由落体式搅拌机，搅拌时应该采用先干后湿分级投料工艺。即按照先投砂，然后钢纤维，最后碎石的顺序进行投方材料，并且需要采取先与混凝土在搅拌机先干搅1min，再进行加水和添加剂的2min湿搅。并且为防止因搅拌时间过长而引起的纤维团结，总的搅拌时间应尽量控制在6min内，并且搅拌量在搅拌机容量的1/3为宜。

3.5 摊铺和振捣

钢纤维混凝土浇注时浇注接头不应过于明显。钢纤维混凝土必须连续浇注，并且每次倒料时应相压15～20min，以保证浇注的连续性。浇注一段后就应该及时的采用平板振动器振捣密实，切忌采用插入式振动器，平板振动器可以使钢纤维成二维分布，而插入式振动器促使钢纤维的分布方向朝向振动棒。振捣好后，可将露出的钢纤维压回混凝土，以确表面保平整。

3.6 表面拉毛、成型

砂率大、粗骨料细、纤维乱向分布是钢纤维混凝土所具有的特点，所以当钢纤维混凝土路桥面铺设完毕后，应对路桥面进行拉毛、收桨毛处理和机械拉平，防止钢纤维外露，以保证路桥面平整密实。同时采用滚式压纹机压纹1～2mm，方向为沿路线横断方向。

3.7 接缝设置

钢纤维混凝土具有良好的收缩性、抗裂性。一般可不设置伸缩缝。当钢纤维混凝土的养生强度达到设计强度的50%时，采用切割机割缝设置伸缩缝。应该保证伸缩缝与施工缝位置吻合。

3.8 养护

早期钢纤维混凝土的强度较高，所以应该加强湿润养护。可采用自来水养护，并使用塑料薄膜覆盖湿养以防止水分蒸发过快，确保钢纤维混凝土与沥青结合面清洁。待养生时间7～12d后，当混凝土测试达到规范规定的强度后，方可进行交通开放。

结语

由于钢纤维混凝土具有的种种优异性，所以被广泛用于基础设施建设中，取得了重大的经济和社会效益。钢纤维混凝土技术不仅提高了混凝土的强度，也降低了路桥的成本。但是，钢纤维混凝土施工较为复杂，如施工中操作不当，混凝土中钢纤维很容易导致结团现象，反而会降低了路面的质量。所以，钢纤维混凝土路桥在施工中，要严格施工规范进行操作，确保钢纤维混凝土的性能得到最好的发挥。

参考文献

[1]赵国藩，彭少民，黄承民.钢纤维混凝土结构[m].中国建筑工业出版社.1999.

[2]高丹盈.钢纤维混凝土设计与应用[m].中国建筑工业出版社.2002.

[3]黄承逵，赵国

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论文摘要：钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。厂房由于经常进行大负荷的作业，对房体的质量要求比较高，这种钢纤维混凝土的应用正好可以适用于厂房的建设。本文针对钢纤维混凝土在厂房建设中的施工工艺进行了简要的分析。

钢纤维混凝土就是在一般普通混凝土中掺配一定数量的短而细的钢纤维所组成的一种新型高强复合材料。由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产生，不但具有普通混凝土的优良性能，而且具有良好的抗折、抗冲击、抗疲劳以及收缩率小、韧性好、耐磨耗能力强等特性。可使路面厚度减薄50％以上，缩缝间距可增至15m～30m，不用设胀缝和纵缝。钢纤维混凝土用钢纤维类型有圆直型、熔抽型和剪切型钢纤维。其长度分为各种不同规格，最佳长径比为40～70，截面直径在0.4mm～0.7mm范围内，抗拉强度不低于380MPa。在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0％～2.0％（体积比），但最大掺量不宜超过2.0％。水泥采用425＃～525＃普通硅酸盐水泥，以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2/3。不宜大于20mm。细集料采用中粗砂，平均粒径0.35mm～0.45mm，松装密度1.37g/cm3。砂率采用45％～50％。

一、地坪换、填土

基础混凝土垫层底标高为-2.6m，换填厚度达1.6m。回填时严格控制填土的含水率，使其保持在最佳含水状态，回填土每30cm虚铺一层，用15T压路机碾压6遍，压路机行驶速度25－30米/分钟，轮迹互相搭接20－30cm。每层碾压结束，用环刀土工试验，确保基土压实度大于0.92。柱基周围无碾压的部位，用电动打夯机人工配合夯实。为确保厂房地坪下土体稳定，在厂房边轴线以外2m范围内均需进行素土回填。

二、钢纤维混凝土配合比配置

由试验室在开工前进行试配准备，在混凝土试配过程中，发现钢纤维易成束结团附在粗骨料表面、且分布不均，显然这不利于钢纤维发挥其作用。因此，参照各类文献，按粗骨料粒径为钢纤维长度一半对粗骨料进行了严格的进料控制和筛选（控制在15～20mm左右）。另外发现纤维拌合中易互相架立。在混凝土中形成微小空洞，影响混凝土质量、微孔还使钢纤维与水泥沙浆无法形成有效握囊，发挥不了钢纤维的增强作用，对比，我们较同标号普通混凝土提高了砂率和水泥用量，有效地解决了上述问题。

三、级配碎石铺设

地坪换、填土后，铺设30cm厚级配碎石，碎石粒径5－40mm，拌和均匀铺设后，采用15T震动压路机碾压密实，并用灌沙法对密实度进行检验，确保压实度大于0.92。

四、 细砂及薄膜铺设、混凝土垫层浇注

细砂主要为保护防潮层的薄膜而设，因此细砂中不允许有较大的沙砾，以免破坏薄膜。铺设细砂后应在表面喷水湿润，使细砂表面均匀密实，并立即铺设薄膜；薄膜铺设后即可进行浇注9cm厚C10混凝土垫层。浇注时采用混凝土输送泵，其中混凝土泵管的钢管支架下设木板用以保护薄膜，施工人员小心操作严禁硬物碰撞薄膜以保护薄膜免遭破坏。

五、钢纤维混凝土面层施工

1、配合比设计

水泥：采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥；

碎石：碎石粒径不宜大于钢纤维长度的2/3，一般为5－20mm，含泥量小于1%；

砂：宜用中粗砂，细度模数2.5－3.0，含泥量小于3% ；

钢纤维：采用佳密克丝钢纤维，型号RC65/60BN，长度60mm，直径0.9mm等级：65，单根钢丝最低抗拉强度：1000N/mm2，掺量20kg/m3；

水：采用可饮用的自来水；

根据试验室原材料现场取样，C25钢纤维混凝土配合比为：水泥：碎石：黄沙：水：钢纤维：NC-1外加剂=420：1022：772：210：20：5.5

2、钢纤维混凝土的搅拌

在拌合物中加入的钢纤维应充分分散均匀，才能在混凝土中起到增强作用，如果加入的钢纤维分散不均匀，将使有的部位混凝土缺少钢纤维，有的部位钢纤维过多形成团，这样不仅没起到增强作用，还会引起局部强度削弱，因此只有保证钢纤维在拌合料中分散均匀，才能获得良好的增强效果。

试验表明，影响钢纤维在拌合料中分散均匀性的主要因素为：钢纤维的体积率、长径比、碎石粒径、水灰比、砂率、以及搅拌机械、投料方法等，其中搅拌机械和投料方法尤为重要。施工时应严格按照试验室设计的配合比下料，采用强制式搅拌机拌合，可先投入砂、石、水泥、钢纤维进行干拌，使钢纤维均匀分散于拌合料中，然后加入水进行湿拌；也可先投入砂、石、水泥、水，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法，为了提高分散性，在投放钢纤维时，可用钢纤维分散布料机。由于采用商品混凝土，搅拌时要安排专职试验员长驻搅拌站，监督、控制商品混凝土的搅拌质量，确保混凝土配合比符合设计要求，搅拌质量合格。 转贴于

3、混凝土面层的浇注

该厂房柱距9*9m，施工时，按柱距分仓浇注施工，先浇注的区域采用14号槽钢作侧模，用充气钻在模板内外二侧每0.8m交错钻眼，锚入Φ18钢筋，内侧钢筋顶低于混凝土面2mm，侧模内外分别用木楔和钢筋加固牢固。

支模时用水平仪严格控制槽钢顶标高，在模板支设后用C30细石混凝土将槽钢下面填实，以免混凝土振捣时漏浆，影响混凝土强度。混凝土浇筑时应加强振捣，由于钢纤维会阻碍混凝土的流动，因此钢纤维混凝土的振捣要比普通混凝土的振捣时间长，一般应为普通混凝土的1.5倍。振捣时采用5m长的平板振动器（尽量避免使用插入式振动棒）将混凝土振捣密实直至出浆，用2m长刮尺和木抹子将混凝土表面混凝土浆抹平，误差控制在3mm以内。

4、耐磨层施工

在混凝土面层初凝时，开始耐磨层的施工。耐磨面层材料选用MONOTOP8耐磨粉，每平方5kg，厚度3mm。施工时先将规定用量2/3的MONOTOP8耐磨粉按标画的板块面积用手工均匀撒布在初凝的混凝土表面。完成第一次撒布作业，待材料吸收一定水分后，进行机械圆盘的慢磨作业；第一层材料硬化至一定阶段时，进行第二次剩余的耐磨粉撒布。表面收光时卸下圆盘采用机械磨光片镘磨，机械镘磨应纵横交错进行，运转速度和镘磨角度变化视混凝土地面硬化情况而作出调整，直至表面收光为止。边角等机械难以操作的区域可用手工镘磨加工完成。

耐磨地面完成后，为防止其水分蒸发过快，确保耐磨粉强度稳定增长，应在地面施工完24小时左右在其表面喷敷NONOTOP专用养护剂，进行前期养护。

5、 钢纤维混凝土养护

面层采用旧麻袋覆盖养护，避免草袋覆盖养护污染及水份蒸发过快等影响装饰效果和质量。

六、伸缩缝的设置和施工

1、缩缝

地坪混凝土按柱距9米跨每4.5m

宽浇注，在分仓混凝土浇注6－8天，并且其强度要达到12Mpa时切割缩缝。切割时沿纵向用切割机每隔9m切割平头缝，形成4.5*9m缩缝，是分仓浇注的接头缝和后切割缝。切割深度5mm，缝宽3－5mm，缝内嵌填柔性材料。

2、伸缝

在厂房长度方向的（1）、（12）、（14）、（23）轴和宽度方向的（A）、（M）轴墙体一侧设置膨胀缝，膨胀缝内填入聚苯乙烯泡沫板，板厚20mm，防止因温度变化因起混凝土变形受到阻碍。在地坪结束后，外墙下部用弧形塑胶踢板镶贴，刚好将此缝隐蔽，达到美观效果。

大面积钢纤维地坪施工，关键是控制好地坪表面的平整度和防止开裂。施工中采用槽钢支模，分仓浇注，确保了表面平整度控制在3mm之内。同时，施工中要加强重点工序的动态管理，保证混凝土的施工质量。

参考文献：

［1］中国工程建设标准化协会标准．钢纤维混凝土结构设计与施工规程．北京：中国建筑工业出版社，1992，6

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    【关键词】钢纤维混凝土 路面 施工

    一、钢纤维混凝土的定义

    用适量的均匀、乱向分散短钢纤维增强并具有可浇灌或可喷射的普通混凝土称为钢纤维混凝土。

    原材料:制备普通钢纤维混凝土主要使用低碳钢的钢纤维,而制备钢纤维耐火混凝土,则必须使用不锈钢纤维。最普通的钢纤维是圆截面的长直纤维,但为改善纤维与水泥基材的界面粘结可把钢纤维制成各种特殊的形状如:波形、哑铃形、端部带钩的、扁平的、表面凸凹状的与卷曲状的;水泥一般使用425号、525号普通硅酸盐水泥,配制高强度钢纤维砼可使用625号以上的硅酸盐水泥或明矾石水泥;沙石粒径为0.15-0.5;石子最大粒径一般不大于15mm,对于喷射砼石子粒径一般不大于10mm;外加剂宜选用优质减水剂,但应符合有关外加剂的质量规定要求,严禁掺加氯盐。为降低水灰比,改善拌和物的和易性,可使用减水剂或塑化剂。

    钢纤维砼使用领域:

    1.喷射法:隧道衬砌、护坡加固、水渠及某些构筑物和建筑物的修复;

    特性:抗裂、渗、冲击、剪、冻融。

    优点:省去挂网、焊接等工序,加快施工进度,降低喷射层厚度,延长使用寿命,降低造价。

    2.泵送灌注法:地下铁道壳体及下水道;

    特性:抗裂、耐地面动载、耐疲劳、抗渗。

    优点:加快掘地率、减轻工人体力劳动、可能降低造价。

    3.普通浇灌法:道路工程、防爆、防震工程、水利、窑炉;

    4.预制品:建筑工程、土木工。

    二、施工准备

    施工前应认真熟悉图纸,熟悉各部位做法及桩号,熟悉掌握平曲线要素点,竖曲线要素点的计算方法,编制详细的施工组织设计。

    在甲方交桩后,及时复核并增加中线桩点,将主要中线桩平曲线要素点引测到道路两侧永久性标识上;对甲方提供的水准点进行复核并增加控制点,从而建立高程控制网,每间隔80米在道路两侧交错布置水准点,并将里程桩号(整桩号)标注在道路两侧永久性标识上以便今后查找。

    三、施工工艺

    引标桩——下水管施工——路基施工——基层施工——路面钢纤维混凝土施工——路面压纹——浇水养护——切割缩缝

    四、道路施工

    4.1下水施工

    道路施工前,首先进行下水施工。下水工程主要控制点:C20砼、平基高程、管内底高程、回填。下水管采用专业厂家供货加工,所品必须有合格证及产品质量保证书。安管接口应严密、平顺,对管子的接口进行凿毛处理,并洒水湿润再进行护帮、抹带施工。

    4.2路基施工

    道路填方区施工,填方分层碾压,每层厚度控制在25—30厘米之间,路基土方摊铺平整及碾压时,每层均应按规范要求做成2%—4%的横向坡度,以利路基排水;路基填筑达到标高时,再按图纸要求进行找坡,施工中填方最佳含水量控制在2%以内,压实系数0.95,施工中视具体情况可采用暂缓碾压、开槽晾晒、换土等方法进行处理;路基压实度是关键,施工时采用12T压路机进行路基碾压,第一遍碾压采用不振动碾压,先慢后快,第二遍碾压采用振动碾压,碾压时由弱振到强振,横向接头重叠0.4—0.5米,确保无漏压无死角,碾压要均匀;路基碾压后按设计坡度进行人工整平,严格控制平整度、路床宽度、中线高程、边线高程;施工中为控制高程可待路床高度到位后进行打桩,每10米整桩号分设中线桩、边线桩,并标明高程。

    4.3基层施工

    道路基层采用厂拌水泥稳定碎石,由厂家集中搅拌,并出具出厂合格证及配合比报告单,水泥稳定碎石层运至施工现场后进行人工辅助摊铺,摊铺前路基要洒水湿润,采用15T压路机碾压,碾压过程中严禁压路机在已完成或正碾压路段上掉头或急刹车,洒水养生,保持结构表层经常湿润。

    4.4面层施工

    基层施工完成后,即开始钢纤维混凝土面层模板支设,首先将引测到两测永久性标识上的中桩恢复到道路中心线上,并按每10米设置中桩、边桩及平曲线要素点立桩,并根据各点设计高程拉线支模,模板采用带固定孔的槽钢,并应平齐、直顺、无翘曲现象。模板交叉口应严密整齐,支模采用三角支撑在外侧支模,内侧采用钢筋柱支撑,支模完成后需校验直顺度、支模高程等;同时检验宽度并考虑涨模系数,钢筋严格按设计要求加工,按设计要求设置纵向边沿钢筋,在胀缝或刚柔相接处设置边缘钢筋与角隅钢筋,埋设位置要准确,绑扎要规范,在支模高程、直顺度、基层压实度满足设计要求并经验收合格后方可进行混凝土浇注,混凝土施工前要在模板上刷脱模剂,经业主,监理单位验收合格的隐蔽资料要做好记录。

    混凝土的工作性能应满足流动性、可塑性、稳定性、和易性,C30混凝土配合比为

    混凝土进场,施工人员应随时抽查其坍落度,钢纤维混凝土中钢纤维质量与拌和量对钢纤维混凝土强度起着至关重要的作用,搅拌必须均匀,施工中应及时将钢纤维搅拌不均,钢纤维强度不足,钢纤维集结成团的混凝土立即予以退场,保证钢纤维混凝土的质量。混凝土浇注采用人工摊铺,插入式振动棒振捣,振捣时振点要均匀,振捣要密实,对边模部分要充分振捣,但大面积振捣只需要振至泛浆无气泡即可,不宜过度振捣,否则,钢纤维会随着混凝土浆的泛起而大量浮于表面,在后期拉纹时容易被带出,钢纤维混凝土浇注间隔时间不宜超过30分钟,浇注过程中应保护好传力杆,长短一致,水平,不得倾斜。振动棒振捣后采用振动梁振平压实,振动梁应连续缓进,不能往复拖动,以2米/分钟速度拖动,再用滚筒滚压后,用铁抹子初步抹平,并对缺浆及不平整处及时补浆抹平,混凝土初凝后方可进行第二次抹光,抹光应均匀、平整,并由一侧抹向另一侧,处理好平整度及坡度,混凝土快到终凝时,进行第三次抹光,面层上的钢纤维应剔除。

    压纹采用压纹机压纹,压纹时间应根据外部气温状况而定,一般应以用手指轻压而混凝土无明显痕迹为准,压纹过早会纹迹过深,破坏混凝土面层并将钢纤维丝拉出;压纹纹路应与纵缝垂直,两次压纹纹路应平行,间距应同压纹机纹路间距相同,不得出现纹路交叉,宽度偏大等现象,压纹时用力要均匀、平顺,同时要掌握好压纹速度,动作要迅速才能保证纹路质量,禁止混凝土凝固后才压纹。混凝土终凝后覆盖草袋洒水养护。终凝后24小时及时切缩缝,切缝前先弹线,保证顺直并与纵缝垂直,切缝深度要符合设计要求,禁止切到钢筋,切缝宽度要均匀,深度一致,不得有夹缝,切缝后及时灌注沥青。

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关键词：钢纤维；高性能混凝土材料；影响

中图分类号：TV331文献标识码： A

钢纤维混凝土是一种新型的多相复合材料，它在工程领域特别是建筑领域里得到广泛的应用。 钢纤维对高性能混凝土的工作性、劈裂抗拉强度和以及心抗拉强度等都有影响。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

一、钢纤维的主要性能

1、钢纤维的高强硬度

无论哪一种加工方法制造的钢纤维，在加工过程中都遇到高热和急剧冷却，相当于淬火状态。因此钢纤维的表面硬度都较高。用于混凝土补强进行搅拌时很少发生弯曲现象。如果钢纤维过硬过脆，搅拌时也易折断，影响增强效果。

2、变性处理改善力学性能

钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维四种。钢纤维抗拉强度高,但与水泥沙浆的界面粘结性较差。对钢纤维外表进行变形处置,制成外表有刻痕的末端带钩的波纹形的钢纤维,或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维可以改善其力学性能。

3、耐腐蚀性

关于钢纤维混凝土耐腐蚀试验的介绍可知，开裂的钢纤维混凝土构件在潮湿的环境中，裂缝处的混凝土碳化，碳化区的钢纤维锈蚀，碳化深度和锈蚀程度随时间增长而发展，对钢纤维混凝土来说，主要是利用裂后弧度和裂后韧性，虽然裂缝宽度比钢筋混凝土小，但是终究是有裂缝的，故此应对在潮湿环境中，特别是在海滨使用的钢纤维混凝土采取防防锈蚀措施. 试脸证明，在保证钢纤维混凝土构件具有同等承载能力的前提下，采用直径较大的钢纤维，能提高耐腐蚀性， 采用涂复环氧树脂或镀锌的钢纤维，将能提高耐腐蚀性，如果施工工艺许可的话，可只在混凝土表层1-2cm采用这种钢纤维，必要时也可以采用不诱钢纤维。

4、钢纤维能够增强机理

钢纤维混凝土增强机理的研究在理论上有两种定义：一是复合力学理论，二是纤维间距理论。从不同角度出发，两种理论分别解释了钢纤维的增强作用，其最终结果是相同的。

①钢纤维的复合力学理论

在复合力学理论中，钢纤维混凝土被看成是一种纤维强化作用体系。钢纤维混凝土的应力、弹性模量和强度是根据混合原理推算而出的。根据纤维在钢纤维基体中的分布与取向引入纤维方向系数，正确选择纤维方向系数是取决纤维增强效果的主要因素之一。

②钢纤维的纤维间距理论

在钢纤维间距理论中，是根据线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对混凝土裂缝的产生或抑制的作用。混凝土是一种脆性材料，要想增强其抗拉强度，而多方向加入钢纤维后，使钢纤维与混凝土裂缝两边之间的粘应力对裂缝混凝土的扩展有抑制作用。

二、钢纤维对高强混凝土弯曲性能的影响

纤维高强混凝土是纤维与高强混凝土的有机结合,它合理利用了两种材料各自的特点,是一种较为理想的高性能混凝土。随着新型结构形式及特殊环境对混凝土材料提出的更高要求,纤维高强混凝土被逐渐应用于实际工程。

当钢纤维混凝土强度一致时，它的极限强度和抗弯强度大小与纤维体积的变化有关， 一 般来说，弯曲荷载和挠度曲线随着钢纤维的体积分数的的大小而发生变化，而达到峰值荷载的 变形能力也在陆续增加，在荷载-挠度曲线的下降段由陡直渐趋平缓而能够继续承受较大的荷 载时，即呈现出大的持荷变形的能力，那么，钢纤维混凝土产生的破坏形态由脆性破坏转为韧性破坏。

三、钢纤维对高强混凝土强度的影响

为使钢纤维混凝土具有良好的力学性能，要求钢纤维具有一定的抗拉强度。改进和优化钢纤维的外形对提高钢纤维对混凝土的增强效应具有十分明显的作用。为了从根本上改善混凝土这种优良建筑材料在阻裂和延性等方面的先天不足，在混凝土中掺入乱向分布,弹 性模量较高的短细钢纤维是改善混凝土性能的有效措施。 钢纤维高强混凝土是在高强混凝土基体中掺入适量钢纤维和外加剂所形成的一种混凝土复合材料，它兼具高强混凝土的高强度和普通钢纤维混凝土的延性和韧性好的特征。

钢纤维的掺入改变了高强混凝土的破坏形态,使脆性材料表现出延性性能，扩大了混凝土的应用范围。钢纤维对高强混凝土的力学性能的改善存在一个最佳掺量范围，钢纤维体积率为2.0%时，对钢纤维高强混凝土的增强效果最显着。随着混凝土强度等级的提高,高强混凝土和钢纤维高强混凝土的抗拉强度均有提高。

四、钢纤维对高强混凝土抗剪韧性的影响

1、钢纤维自密实高性能混凝土

钢纤维自密实高性能混凝土是具有高工作度和高韧性的结构材料。钢纤维对钢筋钢纤维自密实混凝土梁的剪切初裂荷载、裂缝宽度扩展、剪切破坏形态、箍筋应变、荷载-挠度曲线、极限承载能力和抗剪韧性都有影响。钢纤维可改善混凝土基体的抗剪强度,显著提高基体的剪切韧性；随着纤维掺量增加,钢纤维对自密实高性能混凝土的增强增韧效果也相应增加。

2、钢纤维对高强混凝土抗剪韧性的影响

抗剪强度和剪切韧性是梁、板、柱等构件受力分析的重要参数。当钢纤维掺量增加时,通过微调高效减水剂用量可以得到满足工作度要求的钢纤维自密实高性能混凝土。

由于钢纤维自身的特性，对钢纤维混凝土有着一定的抗剪强度。钢纤维的自身特性主要包括钢纤维的类型、形状、长径比以及自身强度等等。

在钢纤维抗剪破坏的过程中，钢纤维会对混凝土的抗剪强度有明显的影响，因此截面刚度和等效直径对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响变得更加显著。钢纤维的截面刚度和自身强度都比较高，另外铣削型纤维与基体的粘结非常牢固。再加上该纤维的两端有弯钩，都使铣削型钢纤维能大大提高混凝土的抗剪强度。

对钢纤维混凝土抗剪强度的影响主要取决于钢纤维的横断面性质。还包括钢纤维的其他自身性质，如钢纤维的自身长度或两端的变形、纤维自身强度、纤维表面的粗糙程度的变化也会 引起钢纤维混凝土的抗剪强度的变化。随着钢纤维体积掺率的增加，钢纤维混凝土的抗剪强度 逐步增高。但在混凝土基体强度较高时，提高钢纤维掺量对钢纤维高强混凝土抗剪强度的改善作用反而减弱。

结束语

在复合材料中，钢纤维增强混凝土是近年来迅速发展的一种新兴的建筑材料，在建筑业发展历史上它是一个必然的科学研究成果。目前在工程领域特别是建筑领域里得到广泛的应用。

参考文献

[1] 高俊峰,邱洪兴,蒋永生.钢纤维高强混凝土牛腿计算方法的探讨[A]. 纤维水泥与纤维混凝土全国第四届学术会议论文集（一）[C]. 1992

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关键词 钢纤维混凝土冻胀 推广应用

中图分类号：TU37文献标识码： A

钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料，是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。它具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。由于优异的力学性能、化学稳定性、轻质高强、施工方便快捷、省力节时、施工工序简单、施工质量易于保证，而且进度快、工期短、补强后不改变结构外形，不显露补强痕迹，以及工程造价低等优点而被广泛应用。

⑴ 钢纤维混凝土的特性

① 力学强度

根据各国钢纤维混凝土资料分析,钢纤维对提高混凝土的抗压强度不显著,统计资料表明,钢纤维混凝土抗压强度仅提高了10%左右,但其受压韧性却大幅度提高。这是由于钢纤维的存在,增大了混凝土的压缩变形,提高了破坏时的韧性;试验表明,钢纤维混凝土的劈拉强度、抗剪强度、抗弯强度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

② 钢纤维混凝土的韧性及抗裂性能

韧性是在材料受力破坏前吸收能量的性质。抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻止裂缝开展的性质。混凝土中掺入钢纤维后,可减少收缩和变型,并且荷载作用时,随着荷载继续增加,超过混凝土所能承受的压力时,应力通过混凝土与钢纤维的粘结力传递给钢纤维,混凝土受到钢纤维的约束作用,限制了新裂缝的发生,推迟了裂缝的扩展,因此钢纤维混凝土具有较好的韧性和抗裂性。

③ 钢纤维混凝土的耐磨性和耐久性

混凝土中掺入钢纤维后,其耐磨性能得到了很大提高。国内采用了标号为C35 和CF35的普通混凝土和钢纤维混凝土5cm×5cm×5cm的试件在国产耐磨机上做等条件磨损试验。结果表明,钢纤维混凝土比普通混凝土的磨损损失降低了30%；钢纤维混凝土的耐腐蚀性、抗冻融性等均较普通混凝土好。

⑵ 钢纤维混凝土的施工技术

① 钢纤维混凝土拌和

为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料钢纤维(干拌1min) 细集料水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和

时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min～3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。

② 钢纤维混凝土的浇捣

钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇捣是施工中的重要环节,直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。

⑶ 钢纤维混凝土在灌区使用前景

河套灌区建筑物主要为小型的农田水利枢纽，包括水闸、桥梁、渡槽、涵洞及泵站等。由于河套灌区属于北方地区，冰冻时间较长，冻深较大，而产生的冻胀破坏，是影响灌区建筑物使用寿命的因素之一。钢纤维混凝土具有良好的韧性、抗裂性等良好的力学性能，可以减轻冻胀破坏对灌区建筑物寿命的影响。

目前，钢纤维混凝土在《黄河内蒙古河套灌区续建配套与节水改造》中的公庙子分干沟扬水站、南二分干沟扬水站中使用，工程项目运行2年，效率良好，混凝土表面并无除险裂缝、剥蚀等破坏现象。

钢纤维混凝土在河套灌区算是新的材料、新工艺，受传统观念的影响，新事物的产生到推广应用需要经历一定的时间。随着工程的进展，相信钢纤维混凝土会得到广泛推广应用的。

参考文献：

[1] 李世恩 申永坚 纤维混凝土在水工建筑物工程中的应用 人江 2002（2）；

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[3] 程秀菊.钢纤维混凝土的增强机理及断裂韧性的研究. 河海大学硕士学位论文.2005.3；

[4] 高丹盈,黄承过.钢纤维混凝土的抗压强度.河南科学，1991.9(2):83；

[5] 何华兴.浅谈钢纤维混凝土及其施工应用.科技信息，2008(19):137；

[6] 柯名强.论钢纤维混凝土的性能、施工与应用前景.科技资讯，2008（8）:70；