钢纤维范文
时间：2023-04-09 10:40:22
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篇1
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：钢纤维混凝土；研究现状；增韧机理
Abstract: This paper describes the characteristics of the definition of steel fiber reinforced concrete (SFRC) and the development research of SFRC was discussed In addition, at last the steel fiber reinforced concrete toughening mechanism was analyzed.
Key words: steel fiber reinforced concrete, development research, toughening mechanism
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1. 绪论
21世纪，混凝土是人类社会最广泛使用的大宗建筑材料，与其他建筑材料相比具有材料来源广、工艺简单、适应性强、施工方便等特点。但是由于混凝土材料本身存在收缩大、脆性大、易开裂，以及断裂韧性低等本质性的弱点，制约了混凝土的进一步发展。随着水泥基材料抗压强度的大幅度提高，如何增加水泥基材料的抗裂、抗冲击、抗拉及延性等性能，成为工程界所关心的问题。目前国际上基本上一致认为纤维混凝土是提高混凝土抗裂性和韧性的有效办法。我国著名混凝土专家吴中伟教授生前曾多次指出，复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，纤维增强是其核心，复合化的技术思路—“超叠加效应”，对混凝土材料的高性能化具有重要意义。
自20世纪70年代以来，纤维增强水泥基复合材料已日益引起材料界与工程界的广泛重视。随着研究工作不断深入，新品种相继问世，并大量应用于工程领域。纤维混凝土是国际上近年来发展很快的新型水泥基复合材料，以其优良的抗拉抗弯强度、阻裂限缩能力、耐冲击及优良的抗渗、抗冻性能而成功地应用于军事、水利、建筑、机场、公路等领域，目前它已成为研究较多、应用较广的水泥基复合材料之一。研究表明：混凝土基材中掺入纤维是提高混凝土韧性、抗冲击性能和抑制砂浆塑性收缩开裂的一条有效途径。
2. 钢纤维混凝土（SFRC）的概述
钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简称SFRC）是近20年迅速发展起来的一种新型复合材料。它是在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤维所形成的一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料。除抗压强度外，它的其它物理力学性能都比普通混凝土有显著的改善和提高。在受力过程中，钢纤维发挥其抗拉强度高，而混凝土发挥其抗压强度高的优势，两者各施所长，不仅提高了混凝土的抗拉、抗折、抗剪强度，而且由于它的阻裂性能使原来本质上是脆性材料的混凝土呈现出很高的抗裂性、延性和韧性。
研究表明钢纤维混凝土具有以下的性能特点：
(1)具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度。在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%，抗剪强度提高50%~100%。
(2)具有卓越的抗冲击性能。材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。
(3)收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%~9%。
(4)抗疲劳性能显著提高。钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。据研究表明当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106时，应力比为0.68，而普通混凝土仅为0.51；当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106时，应力比为0.92，而普通混凝土仅为0.56。
(5)混凝土耐久性能提高。由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好，因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。据研究表明，掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环，其抗压和抗弯强度下降20%，而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上，经过200次冻融循环，钢纤维混凝土试件仍保持完好。掺量为1%、强度等级为C35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。
3钢纤维混凝土的发展情况
近年来，国内外对全掺钢纤维混凝土的力学性能和结构性能做了大量的研究。1910年美国的H. F. Porte曾发表了有关以短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短纤维均匀分散在混凝土中用以强化基体材料。1911年美国的Graham曾把钢纤维掺入普通钢筋混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结论。此后，直到1940年，美、英、法、原联邦德国等国家先后公布了许多关于钢纤维混凝土方面的专利，仅就国外文献而言，在我国较有影响的就有英国学者D. J. Hannant、美国籍学者P. N. Balaguru和S. P. Shah等人的专著，有的还被译为中文。掺加钢纤维来提高混凝土的耐磨性和抗裂性、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。日本在第二次世界大战期间，由于军事上的需要，也曾进行过有关钢纤维混凝土方面的研究，但当时均未达到实用化的程度。
20世纪70年代，美国Battele公司研制出一种划时代的钢纤维制作方法，即熔融拔出法（Melt-Extraction），制造出廉价钢纤维，钢纤维混凝土的实用化才从根本上取得了进展，1966年美国混凝土协会成立纤维混凝土委员会(ACI544委员会)。1973年，在加拿大渥太华，由美国ACI544委员会举办了第一次纤维混凝土的国际会议，而后于1975年、1978年在伦敦又相继召开了纤维混凝土的国际性学术讨论会。此后20多年，钢纤维混凝土在发达国家和发展中国家的开发研究受到普遍重视，尤以日本、美国、英国进展最快。
近年来科研工作者对纤维混凝土的研究有了更新的进展，1993年中国工程建设标准化协会批准实施《纤维混凝土结构设计与施工规范》，规范的颁布极大地推动了纤维混凝土在各种工程以及建筑制品等领域的推广应用。近年来，国内一些大的机场跑道陆续采用钢纤维混凝土做路面，使用寿命可提高到30年以上，取得了良好的效果。
4纤维增强机理
在钢纤维混凝土中，纤维的主要作用是限制在外力作用下混凝土基体中裂缝的扩展。在受荷（拉、弯）初期，混凝土基体与纤维共同承受外力，前者是外力的主要承受者；当基体开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。若纤维体积率超过某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载，并产生较大的变形，直至纤维被拉断或纤维从基体中被拔出，以致复合材料破坏。因此，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有较高的抗拉和抗弯极限强度，而尤以韧性提高的幅度为大。根据国内外研究表明纤维增强混凝土机理主要为以下两方面：
（1）复合材料机理。该机理将钢纤维作为增强材料，应用复合材料混合法则推导纤维混凝土的应力、弹性模量，并考虑纤维混凝土的力学性能与纤维的掺量、纤维取向、长径比和纤维与基体粘结力之间的关系。
（2）纤维间距机理。该机理是由美国学者J.P.Romualdi提出，它根据断裂力学说明纤维对于混凝土裂缝的约束作用，该理论认为混凝土内部的缺陷是天生的，要想提高这种材料的抗拉强度，必尽量减少混凝土内部的缺陷，提高混凝土的韧性，降低内部裂缝尖端的应力场强度因子。
纤维分布和取向对混凝土性能的影响也是很重要的。若能使纤维分布在受拉区并按受拉方向定向排列，则增强效果将大大加强。目前在增强理论取得进展的同时，大量生产钢纤维的工艺问题也解决了，使得钢纤维混凝土源源不断应用于工程建设之中。
参考文献：
1焦楚杰, 孙伟, 高培正, 蒋金洋. 钢纤维高强混凝土力学性能研究. 混凝土与水泥制品, 2005,(3)
2 邓宗才, 彭书成. 哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土基本力学性能及抗弯韧性. 公路. 2003, 9
篇3
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。
篇4
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
篇5
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
篇6
关键词：钢纤维混凝土；施工；质量控制
中图分类号：TU74 文献标识码:A
在现代水利工程当中，混凝土的使用十分的广泛，极大的促进了水利工程的发展。但是混凝土在硬化的过程当中比较容易发生裂缝，极大的损害了水利工程的质量。钢纤维混凝土在水利工程建筑中的使用极大的改善了这种情况。文本对水利工程中钢纤维混凝土的应用进行了探讨。
1 钢纤维的基本性质
1.1 钢纤维的类型及特征参数
钢纤维按照其构成材料的不同主要有两大类，一类是由不锈钢为主要材料的不锈钢纤维，另一类就是以普通的碳素钢为主要原料的钢纤维。由于不锈钢纤维的造价较高，因此在水利工程当中使用比较广泛的就是碳素钢纤维。钢纤维在水利工程施工过程当中为了确保能够达到相应的强度的要求，一般长度保证在15毫米到60毫米的范围之内，直径为0.3毫米到1.3毫米之间，长度一般为半径的30倍。
1.2 钢纤维的主要性能
根据使用实践，钢纤维混凝土其破坏主要是由于纤维拔出而导致的，很少出现钢纤维断裂的情况，这说明钢纤维具有很强的耐拉性，强度完全能够胜任水利工程建设的要求。而钢纤维混凝土的强度主要受到钢纤维与混凝土之间的结合程度的影响。钢纤维和混凝土的结合程度直接受到混凝土自身的影响，除此之外，还在很大程度上受到钢纤维的截面形状和外形的影响。
2 钢纤维混凝土的基本性能
和普通的混凝土相比，钢纤维混凝土具有很多普通混凝土所不具备的功能和优势，主要表现在以下几个方面：
2.1 钢纤维混凝土比普通的混凝土具有更高的重量比值和强度，比普通的混凝土具有更高的经济性。同时钢纤维混凝土由于在混凝土中加入了钢纤维，极大的增加了其抗拉强度，与普通的混凝土相比，抗拉强度提高1/4甚至是1/2，此外，抗弯强度也有所提升。
2.2 钢纤维混凝土由于其强度的增加，使其冲击韧性大幅度提升，在相同的条件下，其抗冲击的能力比普通的混凝土能够提升两倍到七倍，同时具有更好的抗拉性。与普通的混凝土相比具有更低的收缩性，这能够有效地避免混凝土产生收缩裂缝。
2.3 钢纤维混凝土其抗渗性能没有很大程度的提高，但是由于在混凝土中添加了强度较高的钢纤维，这使得混凝土整体的耐久性能得到很大的提升，极大的延长了混凝土的使用寿命。
3 钢纤维混凝土在原材料配比方面的质量控制
3.1 单位水泥用量
在体积一定的混凝土当中，使用的水泥的量越大，在一定水灰比的范围之内其流动性就越好，相反，如果用量越少，其流动性就越差。在钢纤维混凝土中需要有足够的水泥浆来把空隙进行有效的填充，使钢纤维和混凝土的拌合料能够更加紧密的结合在一起。
3.2 水泥和钢纤维
水泥质量的高低以及种类对于钢纤维混凝土的质量的高低以及性能的好坏具有十分直接的影响。在钢纤维水泥混凝土中大多数采用硅酸盐水泥或者是普通硅酸盐水泥，水泥的相关的参数应该符合相应的标准。钢纤维的长度和横截面直径的比值直接影响钢纤维混凝土的强度，在一定的条件下，钢纤维的长径比越高，混凝土的强度就越大。因此要对混凝土中钢纤维的长径比进行合理的控制，使其符合相应的要求。
3.3 粗集料和细集料
钢纤维混凝土中除了有水泥和钢纤维之外，另一个很大的组成就是粗集料和细集料，这两者统称为骨料。骨料对于混凝土来说具有十分重要的意义，能够有效地提升混凝土的密实程度。一般来说在一定量的水泥中，粗砂混凝土的强度要高于细砂混凝土的强度。同时，粗骨料的配级情况将会直接影响混凝土的泵送，因此要做好相应的配级工作。
3.4 减水剂以及其它掺合料
减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是一种对规定和易性混凝土可减少拌和用水量的外加剂，这种减水剂一般为可溶于水的有机物质。它可以改变新拌和硬化混凝土的性能，特别是提高混凝土的强度和耐久性。除去水、水泥、粗细集料、粉煤灰等材料外，在搅拌时还可加入其它掺合料，如矿渣、超细粉等。
4 钢纤维混凝土施工方面控制
4.1 泵送混凝土的质量控制
泵送混凝土的供应，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的运送。泵送混凝土宜采用预拌混凝土，在商品混凝土工厂制备，用混凝土搅拌运输车运送至施工现场，这样制备的泵送混凝土容易保证质量。泵送混凝土由商品混凝土工厂制备时，应按国家现行标准《预拌混凝土》的有关规定，在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。拌制泵送混凝土时，应严格按混凝土配合比的规定对原材料进行计量，也应符合《预拌混凝土》中有关的规定。
混凝土搅拌时的投料顺序，应严格按规定投料。泵送混凝土的最短搅拌时间，应符合《预拌混凝土》中有关的规定，一定要保证混凝土拌合物的均匀性， 保证制备好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。搅拌好的混凝土拌合物最好用混凝土搅拌运输车进行运输。
搅拌运输车还具有搅拌机的功能，当施工现场距离混凝土搅拌站很远时，可在混凝土搅拌站将经过称量过的砂、石、水泥等干料装入搅拌筒，运输途中加水自行搅拌以减少长途运输中混凝土坍落度的经时损失，待搅拌运输车行驶到临近施工现场搅拌结束，随即进行浇筑。
4.2 混凝土泵送施工质量控制
开始泵送时，混凝土泵应在可慢速、匀速并随时可反泵的状态。待各方面情况都正常后再转入正常泵送。不得己停泵时，料斗中应保留足够多的混凝土，作为间隔推动管路中的混凝土之用。
5 钢纤维混凝土在水利工程中的应用
5.1 支护工程
钢纤维混凝土由于抗拉、抗弯、抗剪强度高,能承受较大的围岩和土体的变形作用而保持良好的整体性，因此可用于隧洞支护、山体护坡等工程。采用喷射钢纤维混凝土衬砌，使围岩能在较大程度上发挥作用，减少了衬砌厚度。
5.2 储水、防渗、输水管道工程
钢纤维混凝土由于抗裂性能好、收缩率低，因而防水、防渗性能较好，可用于低压输水管、蓄水池、地下室防渗等工程。而在储水和防渗结构中钢纤维混凝土可作防水层，有时也可兼作结构层代替钢筋混凝土。
5.3 高速水流冲刷磨损部位
钢纤维混凝土具有较高的抗冲磨、抗气蚀能力，因此可用于溢洪道、消力池、闸底板等承受高速水流作用的部位。
5.4 处于腐蚀环境中的构件
钢纤维混凝土具有良好的耐腐蚀性能，可用于海水等腐蚀环境中的闸门、输水管道等构件的防蚀层或结构层。
5.5 动力荷载作用部位和抗震结构节点
由于钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度、断裂韧性和抗疲劳等性能，因此，可用于承受动力荷载的机墩、抗震结构的框架节点等部位。
5.6 复杂应力部位
钢纤维混凝土中的钢纤维一般呈三维乱向分布，沿每个方向都有增强和增韧作用。钢纤维对混凝土结构复杂应力区增强是非常有利的，而且容易浇筑成型，比钢筋更能适应各种复杂的结构形式。此外，钢纤维限制混凝土裂缝的作用也是钢筋不能相比的。因此，可用于大坝内廊道、泄水孔等孔口复杂应力区和牛腿等受弯构件的抗剪以及板的抗冲切部位等。
结语
钢纤维混凝土的优越性能及在水利水电工程中成功的应用表明:钢纤维混凝土不但可以解决钢筋混凝土难以解决的裂缝、耐久性等问题，而且用于输水隧洞等工程可以大幅度降低造价。因此，钢纤维混凝土在水利水电工程中具有广阔应用前景。
参考文献
[1]潘庆祥，蔡陈之.钢纤维混凝土综述[J].科技资讯，2010，(12).
篇7
摘要：钢纤维砼自发展以来，已在公路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用，同时也取得了一定的经济效益和社会效益。它除了具有良好的抗弯强度外，而且还具有优异的抗冲击、抗开裂性能。
关键词：钢纤维砼；水泥砼路面；养护
Abstract: since the development of steel fiber concrete in the highway pavement since, already, bridge, airport runway, is widely used in engineering, but also has achieved certain economic benefits and social benefits. It has a good bending strength, but also has excellent impact resistance, cracking resistance.
Key words: steel fiber concrete; cement concrete pavement; maintenance
1概述
实践证明，采用钢纤维混凝土这一新型高强复合材料对路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗弯曲、耐冲击和耐疲劳性，而且可改善路面的使用性能，延长使用寿命从而减少老路开挖，对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益；为提高道路补强与改造提供了良好的途径。
在对钢纤维混凝土进行的冲击荷载等试验研究中表明：掺以体积率为1％～2％的钢纤维增强混凝土与基体比较，其抗冲击强度可提高10倍～20倍，弯曲韧性可提高20倍左右，抗弯强度可提高1倍～6倍，抗拉强度可提高2倍左右，疲劳强度提高50％，抗裂强度可提高2倍，抗压强度可提高10％～30％。由此可见，钢纤维混凝土的抗裂性与抗冲击是非常优异的。此外，用钢纤维混凝土修筑旧混凝土路面还能达到早期强度高，提前通车的目的。钢纤维混凝土是一种性能优良的新型复合材料。与普通混凝土相比，其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性等性能都有显著提高，它不仅可使面层减薄，缩缝间距加大，改善路面的使用性能，延长路面使用寿命，而且还可节省工程造价，缩短施工工期。
2钢纤维砼材料构成
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％。
3钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄，其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度，以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度，以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下步骤进行：
①根据强度设计值以及施工配制强度提高系数，确定试配抗压强度与抗折强度。
②根据试配抗压强度计算水灰比。
③根据试配抗压强度，确定钢纤维体积率，一般浇筑成型的结构范围在0.5％～2.0％之间。
④按照施工要求的稠度确定单位体积用水量。
⑤确定砂率。
⑥计算混合材料用量，确定试配配合比。
⑦按照试配配合比进行拌合物性能试验，调整单位体积用水量和砂率，确定强度试验用基准配合比。
⑧根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率，确定施工配合比。
4施工工艺
4.1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，在施工时每拌一次的搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的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和机中，边拌边加入钢纤维，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。尚若在拌和中，先加水泥和粗、细集料，后加钢纤维则容易结成团。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，以防止因此而影响混凝土的质量。
4.2基层处理及路面浇筑
在钢纤维混凝土浇筑前，为提高水泥混凝土面层下基层和垫层的刚度，做好对旧混凝土板及板底基层的处理工作，即在破损板及板底脱空破裂的旧混凝土板块凿除后，对部分板底基层进行补强处理。凿除旧混凝土板时，凿除深度必须满足原路面设计要求，再将原基层松动部分全部清除。被清除后的基坑及深度一律用C15贫混凝土进行处理。待混凝土半干状态时即可浇筑路面。按要求先用C15普通混凝土浇筑至路面面层厚度12cm时，经底面层整平处理后再用钢纤维混凝土浇筑。
4.3运输与浇筑
混凝土运输采用自卸运输车，运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得超过1.5m，以防混凝土离析。
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样，浇筑和振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。板角采用插入式振动器振捣，然后用夯梁板来回整平。钢纤维混凝土采用人工摊铺，用人工将其大致摊铺整平，摊铺后用平板振动器振捣，振捣的持续时间以混凝土停止下沉，不再冒气泡并泛出水泥浆为准，且不宜过振。振捣时辅以人工找平，混凝土整平采用振动梁振捣拖平，再用钢滚筒依次滚压进一步整平，整平的表面不得钢纤维。在做面时需分两次进行，即先找平抹平，待混凝土表面无泌水时，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度1mm～2mm。拉毛时避免带出钢纤维，如采用滚式压纹器进行处理则效果更佳。
4.4养护与切缝
钢纤维混凝土设有多种切缝。胀缝与路中心线垂直，缝壁必须垂直，缝隙宽度必须一致，缝中不得有连浆现象，缝隙内应及时浇灌填缝料，当混凝土达到强度25％～30％时，采用切缝机进行缩缝切割，切缝深度3cm，缩缝每隔16m设置一道。施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝与路中心线垂直，不设置传力杆。对胀缝、缩缝均采用10＃石油沥青，灌式填缝。混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，终凝后及时覆盖草袋，并每天均匀浇水，保持潮湿状态，养护10d～15d。与此同时做好封闭交通，待强度测试达到规定要求后即可开放交通。
4.5施工质量控制
钢纤维混凝土的质量除对原材料、配合比以及施工过程的主要环节进行控制外，还重点对钢纤维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以及混凝土振捣的控制，同时按规定对每天所浇筑混凝土的28d抗折、断块抗压强度进行检验，均达到了设计要求，使平整度、坍落度、主要技术指标得到有效控制。
5结语
运用钢纤维混凝土修筑路面，就是将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中（与混凝土一起搅拌），并通过分散的钢纤维，减小因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制混凝土裂缝的扩展，提高整个复合材料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力，因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上面，使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用，显著提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。特别是提高了混凝土的韧性和抗冲击性。
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。中国建筑工业出版社，1992.06
篇8
关键词：钢纤维 混凝土 施工 质量控制
1.钢纤维混凝土在建筑领域中的应用
钢纤维混凝土在建筑领域中主要用于隔墙、制作室外的楼梯等方面。通常用钢纤维混凝土做成的室外楼梯，踏板的厚度仅有40mm，不但看上去轻巧，而且走在上面也不会产生噪音。由于装饰层上的砂浆具有容易开裂的性质，即使我们在里面加入一些钢丝网也是无济于事的，但是如果在砂浆中掺入1%的钢纤维，就能达到防止装饰层面产生裂缝的效果。钢纤维混凝土应用在建筑方面的主要是在单层钢纤维混凝土层面的直接铺筑和在素混凝土路面上铺筑的两层式混凝土路的两种类型。两层式的混凝土路不但建筑了新路，而且对旧路也起到了加固的作用。
除此之外，钢纤维混凝土对抗震也起到了很好的效果。我们如果能够将钢纤维混凝土应用到抗震架框的节点上，不但能替代钢筋达到节点对强度、耗能等方面的要求，还可以起到钢筋来约束混凝土的作用。这样还可以使减压的比限值提高，从而也解决了钢筋拥挤致使混凝土的不易浇筑的施工困难的问题。在预制钢筋混凝土桩中受到冲击最大的就是桩顶和桩尖，若在它们中掺入1-1.5%的钢纤维，就可以提高它对地基的穿透力，减少锤击的次数，增强土桩的抗冲击能力，从而保证了桩顶在最好的状态中打入设计高程。钢纤维混凝土应用在版柱节点处，可以提高它的抗冲切强度。用钢纤维来代替节点处的钢筋，不仅降低了板的厚度，还提高了节点的吸能能力，有利于抗震。而且用钢纤维混凝土制作而成的大型屋面板具有自防水的功能，它的抗震性好、承载力强，同时还可以降低了预应力的配筋率，提高了结构的坚固性。除此以为，钢纤维混凝土还可以解决地下防水工程中的渗透问题，对工程的防潮起到了很好的作用。
2.钢纤维混凝土施工质量的控制措施的探讨
2.1原材料方面
（1）水泥
一般而言，水泥通常有硅酸盐水泥、普通硅酸盐和矿渣硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥。在钢纤维混凝土拌料中，不仅需要很多的水泥浆填补空隙，同时为了减少骨料和钢纤维的摩擦力，使拌合料能够具有更好的流动性，还需要一些水泥浆在它们的表面形成层。而且水泥浆在混凝土的拌料中，使用的越多，效果就越好。
（2）钢纤维
通常情况下，钢纤维的增强作用是随着长径的变化而变化的。钢纤维的长度若太长，会直接影响拌合物的质量，太短也起不到增强的作用，同时过细的直径在拌合中容易弯折，过粗的话所达到的增强效果就较差，所以我们要选用合适的。
（3）粗集料
粗集料的级配和粒径对混凝土拌合物的可泵性的影响是很大的。级配好的粗集料，由于孔隙率小，不但节约了砂浆，还增强了混凝土的密度。为了在建筑上达到更好的效果，很多国家关于级配的方面都做有相关的规定。
（4）细集料
为了达到钢纤维混凝土相同的强度，粗砂所需的水泥比细砂所需的少。显而易见，相同的水泥用量，用粗砂配置的混凝土的强度更高。
（5）掺合剂
减水剂有普通减水剂和高效减水剂两种。普通减水剂是一种外加剂，可以减少拌合时的用水量。这种外加剂是能溶于水的有机物质，不仅改变混凝土的性能，还提高了混凝土的耐久性和强度。
2.2泵送等施工工艺方面
泵送混凝土的供应是指泵送混凝土的拌制和运送。通常情况下，为了保证泵送混凝土的质量，常采用预拌混凝土在工厂制备，然后再用运输车将材料运到施工现场。
同时我们要严格按照规定的投料顺序，对混凝土搅拌时进行投料。比如说，配合比要求加粉煤灰时，那么粉煤灰就要和水泥一起投料。且外加剂的添加时间和混凝土的搅拌时间也都要符合相关的规定，这样才能达到预想的效果。其次，为了保证搅拌好的混凝土顺利到达泵送处，且保证混凝土不产生离析，选择合适的交通工具也是很重要的。一般上，用混凝土搅拌运输车来运输搅拌好的混凝土的拌合物是最好的。现在使用最多的是6-7m的混凝土搅拌车。这种搅拌车采用当前先进的生产技术，使搅拌出来的混凝土的质量很好。
刚开始泵送的时候要保持慢速，等到各方面都稳定后再转入正常的泵送。但要注意的是，正常的泵送中不能停顿，即使遇到不正常的情况也要保持缓慢的速度。如果不得不停时，要保证料斗中有足够的混凝土，这样才能作为推动管路中的混凝土的间隔。此外，在泵送中，还要使料斗内的混凝土不低于20cm.。如果达不到这样的高度，不但会降低工作的效率，还会吸入空气形成堵塞。如果吸入的空气较多时，要在排除空气后再正常工作泵送。
如果遇到混凝土泵压力变高且不稳定的时候，造成的油温升高和输送管的振动而影响泵送时，我们不要强制泵送，而要及时查明原因，尽快采取解决措施。混凝土泵送结束后，对混凝土泵和输送管要及时清洗。由于水洗简单且比气洗的成本低和安全性高，所以混凝土的输送管多用清水清洗。
2.3喷射施工工艺的方面
在喷射施工时，喷射施工人员的助手要积极协助喷射手，疏通混凝土管。这样就可以避免喷射手在变换方向时由于转弯急而引起的管堵塞。但要注意的是，喷射人员在操作喷嘴的过程中，最好使喷嘴和地面保持0.8-1m的高度，同时压力在高于200且低于500Pa之间。为了保证施工的效率，我们在工作中要时常观察喷嘴的情况，若出现异常情况让助手及时和操作人员联系，以便解决问题。同时在喷射作用中，也要根据当时的具体情况来调整它的坍塌度。同时工作人员也要提高自己的防范意识，保障自己在施工过程中的安全。除此之外，由于喷射钢纤维混凝土的厚度通常比一般的混凝土薄，而且含的水泥较多，我们要经常受喷面和保持着适当的环境温度来达到防止裂缝的出现。
3.结语
钢纤维是建筑领域中混凝土的一种增强的材料，。它不但具有较强的抗裂和抗冲击性，而且它的耐磨强度以及亲和性能都是很理想的。在建筑中掺入适量的钢纤维，可以很好地增强建筑结构的强度，还大大地延长了建筑物的使用寿命，真是一举两得的事情。由于钢纤维具有的很多优势，得到了很多建筑界人士的认可，目前钢纤维在增强混凝土的方面已经有了广泛的应用。比如公路的路面、桥梁、建筑和军事等，它有着强大的生命力，相信不久的将来，钢纤维在建筑方面会有着非常重要的地位，钢纤维的前景也一定会非常可观的。
参考文献：
刘洋. 斜坡混凝土振动密实成型试验研究[D]山东科技大学, 2010 .
篇9
关键词：钢纤维混凝土；路面工程；桥面铺装；应用
中图分类号：X734文献标识码： A 文章编号：
一、钢纤维混凝土技术简介
（一）基本性能
钢纤维混凝土技术就是在普通的混凝土中掺入一定量的（大致1%～2%）钢纤维，和普通的混凝土相比，其表现出一些突出的优点：抗拉强度提高了大约60%；抗弯强度大致提高了100%；抗弯韧性提高了70倍左右；抗压强度提高了25%；抗压韧性大致升高了5倍；抗冲击韧性被提高3倍左右；抗疲劳性提升了大约3倍；收缩降低了约8%；更耐热、耐冻融等等。当然，缺点是在所难免的，比如，流动性差、凝结时间太短，搅拌和振捣钢纤维时易成团或折断等。
（二）材料介绍
钢纤维是首选最重要的材料，按品种其形式主要可以划分为剪切、切削、切断、熔抽等；按长度可划分为两种：普通短钢纤维（长度20～40mm、长径比40～120）及超短钢纤维（长度5～15mm、长径比10～30）。因此，钢纤维的长度、直径和长径比均能够影响钢纤维的增强效果，在设计时应当特别注意，并且要参照拌和物的和易性以及施工要求，按照设计与施工规程的规定选用合适的钢纤维。其次是水、砂和粗集料。要求选用纯净的饮用淡水、河砂，细骨料砂、粗集料的选用必须符合标准规定，而且，必须保证细骨料砂不含氯盐成分并且其细度模数范围不超出2.3～3.0范围，粗集料最大粒径不能超过钢纤维的2/3长度。最后就是水泥和外加剂（像泵送剂、减水剂等）。选用的水泥必须为符合质量规定的硅酸盐水泥，调节混凝土的塌落度值，且提高其和易性；密实度的减水剂力求优质高效，并且保证外加剂试验合格又不含氯盐时方可使用。
（三）钢纤维混凝土相关施工技术
钢纤维混凝土在施工中依照施工方法的不同划分为浇注、灌浆、喷射钢纤维混凝土。道桥工程质量的好坏通常取决于钢纤维混凝土施工的质量，所以在纤维混凝土施工过程中，除了必须满足在普通混凝土施工时的要求外，还要尤其关注钢纤维在施工时存在的技术难题以确保其均匀地分布在基体中。钢纤维混凝土相关施工技术密切涉及以下方面：1、钢纤维分散装置的设置：倘若直接将钢纤维一次性地投入搅拌机，就会容易发生结团现象，设置钢纤维的分散装置可以很好解决上述问题，钢纤维经过分散机之后再进入搅拌机，能够充分地分散钢纤维；2、确定投料顺序与搅拌时间：采用分级投料、先干后湿的工艺能够有效防止钢纤维结团现象的发生，即按照砂钢纤维碎石水泥顺序，预先干拌1min，然后加水以及外加剂，湿拌2min；3、强制式搅拌机以及双锥反转出料搅拌机的使用：在钢纤维掺量较高、坍落度较小时避免搅拌机进行超负荷工作；4、浇注和振捣技术：钢纤维混凝土在浇注时不能有显而易见的浇注接头，并且在每次倒料时保持钢纤维混凝土整体的连续性，所以决定了钢纤维混凝土必须连续进行浇注，而且使用的插入式振动棒在插入钢纤维混凝土振捣时会使钢纤维朝着振动棒振动方向聚集，产生集束效应，所以应采用平板振动器进行振捣成型，然后抹平振捣好的钢纤维混凝土表面，避免钢纤维外露锈蚀；5、成型技术：宜运用真空吸水工艺、压纹机压纹工艺机械抹平钢纤维混凝土表面防止钢纤维外露，并且及时处理拆模后纤维外露或漏振问题。
二、钢纤维混凝土在路面工程中的应用
（一）原材料的选择及配合比设计
1.水泥。一般可采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。应尽可能采用强度高、干缩性小、抗磨性及抗冻性好的水泥。2.集料。粗骨料宜采用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石，最大粒径不宜大于20mm和钢纤维长度的1/2。细集料可用天然砂。3.水和外掺剂。以饮用水为宜，水灰比宜为0.4-0.55，为使路面提早开放交通，可在混凝土中掺加适量早强剂，为提高混凝土的和易性、抗冻性，可掺入适量加气剂。4.钢纤维类型及尺寸。路面用钢纤维宜用、熔抽型、剪切性。
（二）施工技术
1.拌和。采用机械搅拌，一般采用强制式或反锥式搅拌机，为保证钢纤维混凝土搅拌均匀，其投料顺序为：水泥、粗集料、细集料、钢纤维，其中纤维投料分三次投入拌和机中，干拌均匀，再加足水湿拌，拌和时间一般为2～3分钟。2.运料。在运送混合料时，主要采用手推车、翻斗车或自卸汽车运输，应尽量缩短运送的时间和距离，以免运输中振动使钢纤维下沉，影响拌和料的均匀性。3.浇筑。当混合料运送至指定地点后，一般直接倒入安装好模板的路槽内，并用人工找平。4.振捣。钢纤维混凝土的振捣机具宜用平板振捣器。5.表面处理。为防止钢纤维外露或竖直伸出表面，以保证车辆及行人安全，在整平前可用凸棱的金属压滚或其它方法，将竖起或外露的钢纤维压入后再整平。6.养生。钢纤维混凝土与普通混凝土一样，应及时养生。
（三）钢纤维混凝土路面接缝设置
在施工条件许可时，一般7-9m宽的路面勿需设纵缝，可用整幅施工，横向缩缝按15～20m间距设置。
三、钢纤维混凝土在桥面铺装工程中的应用：
（一）施工材料
1.水泥：选用42.5级普通硅酸盐水泥，保证混合料具有较高的强度和耐磨性能；2.细集料：用中粗砂，平均粒径0.35mm-0.45mm，含泥量
（二）配合比设计
1.在实际应用中，钢纤维的体积掺量宜为1.0%-1.5%；2.根据抗折强度设计值，按强度保证率为85%考虑，进行配合比设计和试验。
（三）钢纤维混凝土的施工工艺
1.施工准备
（1）凿除：在核查完毕后，应复测桥面板标高，凿除高出设计标高的浮浆混凝土和松散层，以保证桥面铺装层厚度。（2）粗面：为保证铺装层与桥面板的连接，将梁（空心板）顶面的水泥浆和细砂粒彻底凿毛。（3）清洗：应采用高压水枪将其清洗干净，确保桥面清洁无杂物。2.施工要点
（1）铺设钢筋。①根据设计图纸中的设计要求进行定位并做好标记，然后将钢筋按放线标记的位置摆放好。②待钢筋摆放好后，即可依次进行绑扎。
（2）模板安装。①绑扎好钢筋网后，选用专用钢模预先支立。②钢模板的水平位置和标高应严格按设计要求确定。钢纤维混凝土在公路工程中的应用唐河县公路管理局吉东辉姚红勤
（3）拌合。①采用强制式搅拌机拌合，先依次将砂、钢纤维、碎石、水泥加入搅拌罐，干拌1min，然后加入水和减水剂，再搅拌3min。②在搅拌时，一次的搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80%，钢纤维的称量允许误差不得大于2%。
（4）运输。钢纤维混凝土的运输采用易于卸料的搅拌运输车，运输时间不宜过长。
（5）铺筑。①采用人工将钢纤维大致摊铺整平，摊铺系数宜为1.2-1.3，严禁抛掷和搂耙。②在摊铺结束后，先采用人工方式进行初平，最后用梁式振动器振捣整平。③待振捣结束后，混凝土表面无泌水时，应用圆盘式抹光机抹平。
（6）刻槽。为确保桥面表面既平整密实，同时又具有足够的粗糙度，因此待桥面收浆后应立即进行刻槽。
（7）切缝处理。①横向在每个墩顶部设一道横向假缝，其他以15~20m间距设横向假缝，并与防撞栏的假缝对齐，缝宽3~5mm，缝深2.5cm。②切缝时间由气温和混凝土强度确定，一般混凝土强度为8~15MPa时为宜。③切缝完成后用聚氨脂焦油灌缝。
（8）混凝土养护。可采用喷水养护或喷洒养护剂进行养生。
四、结束语：
钢纤维混凝土具有突出的抗弯、抗冲击、抗开裂性能，在路桥施工的应用很广泛。在钢纤维混凝土的应用，有待在设计和施工中不断总结经验，并通过改进钢纤维生产工艺，降低成本，使之得到广泛应用。
关键词：
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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