钢纤维混凝土

1.原材料配比方面的质量控制

1.1 单位水泥用量

在保持水灰比不变的情况下，单位体积混凝土拌合料中，如水泥浆用量愈多，拌合料的流动性愈好，反之，较差。在钢纤维混凝土拌合料中，除必须有足够的水泥浆填充的空隙外，还需要有一部分水泥浆包裹骨料和钢纤维的表面形成润滑层，以减少骨料和钢纤维彼此间的摩擦阻力，使拌合料有更好的流动性。

1.2 水泥

水泥品种对混凝土的可泵性也有一定影响。一般宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，但均应符合相应标准的规定。

1.3 钢纤维

在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长则施工较困难，影响拌合物的质量，直径过细易在拌合过程中被弯折，过粗则在同样体积率时，其增强效果较差。

1.4 粗集料

粗集料的级配、粒径和形状对于混凝上拌合物的可泵性影响很大。级配良好的粗骨料，空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。因而泵送混凝土应用较多的国家，对粗集料的级配都有规定。

1.5 细集料

又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并共同组成钢纤维混凝土的骨架。在保证钢纤维混凝土强度相同时，粗砂需要的水泥用量较细砂为少。显然，当水泥用量相同时，用粗砂配制的混凝上强度要比用细砂配制的混凝土强度为高。

1.6 减水剂

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。

1.7 其它掺合料

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。

2.钢纤维混凝土施工方面控制

2.1 泵送混凝土的质量控制

泵送混凝土的连续不间断地、均衡地供应，能保证混凝土泵送施工顺利进行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送时则不会产生堵塞。因此，泵送施工前周密地组织泵送混凝土的供应，对混凝土泵送施工是重要的。

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。如配合比规定掺加粉煤灰时，则粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计的要求，且宜

滞后于水和水泥。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。现在大量使用的是搅拌筒6-7m，的混凝土搅拌运输车。用搅拌运输车运输途中，搅拌筒以3-6r/min的缓慢速度转动，不断搅拌混凝土拌合物，以防止其产生离析。

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。 2.2 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。正常泵送时，泵送要连续进行，尽量不停顿，遇有运转不正常的情况，可放慢泵送速度。当混凝土供应不及时时，宁可降低泵送速度，也要保持连续泵送速度，但慢速泵送的时间不能超过从搅拌到浇筑的允许延续时间。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。

3.喷射混凝土施工控制

（1）上料速度要均匀、连续、适中，始终要保持喷射机进料斗中有一定的贮存量，并及时清除振动筛上大粒径粗骨料和杂物；

（2）喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手，理顺混凝土管。避免喷射手在更换方向时使混凝土管产生急拐弯，引起堵管；

（3）喷射手在操作喷嘴时，应尽量使喷嘴与受喷面垂直距离0.8-1m，喷射压力保持在200-500kPa左右，才能保证有效施工喷射作业时喷射手要时刻注意观察喷嘴情况，一旦堵管，要让助手立即与操作司机联系停机关风，检查管路是否畅通；

（4）在喷射作业时，坍落度要根据实际情况进行调整，喷上部时坍落度控制在8cm，喷边墙时坍落度控制在12cm；

（5）在施工喷射混凝土时，侧墙壁由下至上部由一侧末端开始向另一侧延续，喷射混凝土的一次喷射设计厚度在5cm以内，在第二次喷混凝土作业时，完全除去附着在第一次喷射混凝土面的异物，喷射混凝土的操作人员要使用护具注意安全；

（6）喷射混凝土的连接部分，应在需要连接的部分约13cm以前厚度开始变薄，在受喷面各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备；

（7）喷射钢纤维混凝土厚度一般比普通混凝土薄，水泥含量多，因此要经常保持适当的环境温度和受喷面湿润以防干缩裂缝。

结语

钢纤维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。钢纤维在水泥制品中的应用尽管起步比较晚，但其发展速度却相当迅猛。目前钢纤维增强混凝上己广泛应用于公路路面、桥梁、隧洞、机场道面、建筑、水利、港工、军事及各种建筑制品等混凝土领域，它有着极大的生命力。应用前景十分广阔，并朝向高性能与超高性能方向发展

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。

1混凝土

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。

2保养

钢纤维硅表面湿润不少于7d，时间越长越好，用湿的草袋铺在表面或用养护材料。钢纤维转换梁保养时避免接触风、太阳、雨水等，应对施工梁体进行挡风。防雨等封闭处理。对于钢纤维转换梁，拆模时间应严格控制在达到规范规定的混凝土28d强度之后。如果遇冬季施工，可按常规办法采取防冻措施。[1]

3掺量检验

(1)钢纤维的掺量在硅浇注地点取样检验，每一工作班至少检验二次，每次取三组样品，每组样品为1OL。

(2)通过水洗法检验，将钢纤维从硅中洗出，晒干后称量，单个取样钢纤维含量偏差不得超过配比掺量的20%，每三个取样以上钢纤维含量平均值的偏差不得超过配比掺量的5%。

4影响因素

根据纤维增强机理的各种理论，诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论，以及大量的试验数据的分析，可以确定纤维的增强效果主要取决于基体强度(fm)，纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值，即I/d)，纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数)，纤维与基体间的粘结强度(τ)，以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。

5改善的钢纤维混凝土主要办法

1.增加纤维的粘结长度(即增加长径比);

2.改善基体对钢纤维的粘结性能;

3.改善纤维的形状、增加纤维与基体间的摩阻和咬合力。

以上改善方法的理论依据可以结合钢纤维混凝土抗拉强度、弯拉强度（抗拉强度）设计公式

6抗拉强度

钢纤维混凝土抗拉强度,可通过试验所得的劈裂抗拉强度乘以强度折减系数0.80确定,劈裂抗拉强度试验方法按GB J81规定进行

钢纤维混凝土抗拉强度标准值fftk=ftk(1+αt·ρf·l f/df)

fftk，ftk－－钢纤维混凝土抗拉强度标准值，设计值；

αt－－钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数，宜通过试验确定；

ρf－－钢纤维体积率（即钢纤维掺量体积率）

lf－－钢纤维长度

df－－钢纤维直径或等效直径

lf/df－－钢纤维长径比

钢纤维混凝土弯拉强度（抗折强度）

钢纤维混凝土用于公路路面、机场道面、或其它采用弯拉强度为设计指标的结构时，与钢纤维混凝土相应的集体混凝土的弯拉强度设计值的分级和使用范围，可按国家现行有关水泥混凝土路面、机场道面等行业设计规范的规定采用。

钢纤维混凝土弯拉强度设计值fftm=ftm(1+αtm·ρf·lf/df)

fftm，ftm－－钢纤维混凝土抗拉强度标准值，设计值；

αtm－－钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数，宜通过试验确定；

ρf－－钢纤维体积率（即钢纤维掺量体积率）

lf－－钢纤维长度

df－－钢纤维直径或等效直径

lf/df－－钢纤维长径比

7技术参数

项目名称同级普通混凝土钢纤维混凝土增长率C30(RC)C30(SFRC)（% ）

抗拉强度 3.5MPa 5.39-7MPa54-100

抗压强度31.2MPa32.5-40MPa 4.4-28.2

极限抗弯强度5.5MPa9.18-13.75MPa67-520

初裂抗弯强度4.88MPa7-8Mpa43-100

初裂强度8.85N.m23-53N.m160-500

冲击疲劳强度5.96/cm253.3-91/m28-15 倍

抗渗等级P4P6~p120.5 位~ 2.5 倍

8施工工艺

1.钢纤维掺量可选择路面建设30-80kg/m3，桥梁建设50-100kg/m3

2.钢纤维混凝土搅拌工艺：施工中按常规施工，不需作特别调整。

9优点

现代施工工艺中，逐渐采用湿喷钢纤维混凝土，目前使用长20~40mm厚0.5mm 的钢纤维。其优点是：

1）5%~10%的回弹率，比干喷低得多；

2）不产生钢纤维的回弹，使用40mm的钢纤维时，也能控制回弹；

3）混凝土质量均一，通常可达到55MPA的强度，特殊作业时，可达到100MPA；4）环境条件好，粉尘少；

5）作业安全；

6）水灰比小，透水性低；

7）不需要防腐蚀处理，可防止电解和加速腐蚀。

钢纤维混凝土在工程中的应用随着我国基本建设的蓬勃发展，钢纤维混凝土近几年来得到了逐步应用和发展。由于钢纤维均匀地乱向分布在混凝土内共同参加工作，显著提高混凝土的抗拉强度和抗变形能力。并提高了混凝土的抗剪、抗弯、抗扭、抗裂抗疲劳强度。对于工程建设来说是一种很好的改性材料，值得推广应用。

在高层建设中采用钢纤维混凝土的有福州华福大厦，该工程地上31层，地下2层，一至八层为商业与办公室用房，层高高、开间大，九层以上为公寓，层高低、开间小，故在八层顶采用结构转换层，该转换层大梁全部采用钢纤维混凝土。钢纤维掺量为混凝土体积的1%，相当于每立方混凝土掺78公斤钢纤维。采用扬中工程纤维厂生产的剪切扭曲型钢纤维，混凝土强度等级C40，石子粒径不大于20。二幢大厦转换层大梁共计混凝土500m3，使用钢纤维近40吨。施工时由人工将钢纤维均匀地抛撒在砂石骨料中，先干拌均匀后再加水泥与水进行正常搅拌，比普通混凝土多一道干拌工序。其抗剪能力约提高45%，建成后效果较好。

福州中美大厦，地下2层，地上28层，框架剪力墙中筒结构。标准层层高仅2.9米，最大柱距7.9米，为保证建筑净高，内框架高仅270mm，梁宽为2000mm，即为特型宽扁梁。为了保证柱周边板带的抗冲切能力，设计中将板带在柱上交汇的方块处加厚为400mm形成柱帽更好地支托由板带梁传来的荷载安全地过渡到柱上，同时又起到梁加胶的作用；两个方向柱帽的宽度与板带梁同宽为2000mm，为提高柱帽处的抗冲切能力在该柱帽处采用钢纤维混凝土。钢纤维掺入量为混凝土1%体积率，柱帽部分的钢纤维混凝土另行配置，施工时先捣注柱帽范围后捣注梁板部位混凝土。由于施工时配合较好，质量得到保证。因无较高向下垂柱的大梁，各标准层楼板底直观效果好，显得空间平整。

铁路方面在西康线椅于山隧道工程采用湿喷钢纤维混凝土取得成功，由于钢纤维混凝土的抗压、抗拉和抗剪强度大，具有很强的支护功能。湿喷钢纤维混凝土工艺节省人力、物力、简化工序、降低成本。喷射混凝土施工简便，不用模拟，只需配备一台喷射机与搅拌机，省去了支模、浇筑和折模工序，使混凝土输送、浇筑和捣实合为一道工序，取得良好的经济效益。由于工序简化，也减少了工序间的相互干扰，加快了衬砌的施工速度，提高了施工效率。湿喷钢纤维混凝土可通过输料软管在高空或狭小工作区间向任意方向施工薄壁结构，机动灵活，有较广的适应性，因而在隧道施工中适用范围广，可适用于III类及其III类围岸以上的衬砌。与干喷相比，湿喷大大减少了施工粉尘，优化了施工环境，钢纤维混凝土外有的粗糙，其小槽沟能吸收声波，减轻回音，因而具有降低噪音的功能。

上海等地在预应力管柱和预制方桩生产中，在桩头或桩尖部分加入钢纤维，以增强桩的抗锤击性能和贯穿能力，都取得良好效果。