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1、精品论文大集合钢纤维混凝土的配置与施工夏凯 武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武昌（430070） E-mail:摘要：本文结合一个工程实例广东某大桥介绍了钢纤维混凝土的配置和施工。包括钢纤维混凝土的选材：钢纤维、水泥、粗骨料、水和外加剂；钢纤维混凝土的配置：钢纤维的配合 比、水灰比和施工中的配合比的确定；钢纤维混凝土的施工：供料、拌和、运输、振捣和浇 筑、找平修整、养护以及在施工过程中的质量控制。同时本文也指出了纤维混凝土施工对比 与普通混凝土施工的优点，特别是相对普通混凝土的质量的改进。 关键词：钢纤维，配合比，施工，水灰比，质量控制1 引言钢纤维混凝土简称 SFRC，是在普通骨料混凝土
2、中均匀掺入一定量短而细的钢纤维组成 的一种复合材料。它不仅可以增强混凝土的抗拉强度，而且能增强混凝土结构的抗剪强度， 提亮其抗裂性能、耐久性，能使脸性混凝土具有较好的延性特征；另外，钢纤维棍凝上具有 较好的能量吸收能力及良好的抗冲击能力，对结构的抗震性能有极大改善。而且由于钢纤维 在混凝土中均匀且乱向分布，在受载过程中，限制或滞后了混凝土基体的裂缝发展，使脆性 的混凝土变为具有良好韧性的水泥基复合材料，从而使混凝土具有较高抗震、抗裂、抗冲击 性能和韧性，改善混凝土抗拉、抗压、抗剪和耐磨性能。钢纤维破一般用于工程的重要部位， 其施工质量要求高，在施工各环节控侧上与普通混凝土既有相同之处也有不同之
3、处。目前钢 纤维混凝土在国内主要应用于公路路面、桥梁等工程中，在房屋建筑工程中的应用仅限于地 面、防水屋面、预应力结构构件等局部位置，该文结合一些实际工程，对钢纤维混凝土配制 施工作一介绍。2 钢纤维混凝土配置和施工2.1 工程概况广东某大桥桥头为软弱地基，经粉喷桩处理，在桥台连结处，路基与桥台刚度差异较大， 预计路基下沉量比桥台下沉量要大，设计采用桥台与路基连接处设置搭板枕梁，同时桥面和 搭板枕梁采用钢纤维混凝土，防止桥头跳车。钢纤维混凝土设计强度等级 C40，抗折强度7.2MPa，稠度 3050mm，水泥用量不超过 450kg/m3。2.2钢纤维混凝土的原材料选择2.2.1钢纤维 和普通混
4、凝土一样，钢纤维在水泥砂浆的凝结下，局部形成类似钢筋混凝土结构形式，形成受力端点，起到增强抗折强度效应。钢纤维力学性能要求不低于一级碳素钢的要求；钢纤维的长度、直径、表面形状和长径比等也影响钢纤维的抗拔力，太长，影响砼质量，太短， 起不到增强作用；直径太细，在拌和过程中易被弯折，太粗，则同体积含量时其增强效果差。 根据已有经验，结合设计要求，经过多次试验，大桥用钢纤维选用扬州扬中化纤厂生产的剪 切型钢纤维，长度 3cm，抗拉强度 400Mpa，等效直径 0.5mm。- 5 -2.2.2水泥选择水泥主要为防止水泥中氯盐含量过高腐蚀钢纤维，优先选用硅酸盐水泥，水泥标号 大于 425#，质量符合(G
5、B17592)。本工程选用“万年青”牌普通硅酸盐水泥。同时，选用了 粉煤灰作为水泥的矿物活性材料，也就是外掺料，粉煤灰按国家标准用于水泥和混凝土中 的粉煤灰(GB159679)检验。细骨料砂除了各项技术指标符合普通混凝土用砂质量标准 (JGJ5292)外，尚要求不含氯盐成份，细度模数范围 2.33.0，我们选用福建青口产的淡水 河砂，无贝壳，无氯盐成份，细度模数 3.0，中砂，表观密度 2680kg/m3。2.2.3粗骨料 粗骨料技术指标除了符合普通混凝土用碎石或卵石质量标准(JGJ5392)外，尚要求最大粒径不超过 20mm 或钢纤维长度的 2 3。本桥用玄武岩加工成的碎石，最大粒径 20m
6、m，压碎指标 6.8%，表观密度 2730kg/m3。2.2.4水地表饮用水，pH 值等于 7。2.2.5外加剂选用广东湛江外加剂厂生产的 FDN100 高效减水剂。2.3钢纤维混凝土的配制对钢纤维混凝土性能影响较大的因素有钢纤维质量、粗骨料的质量与粒度、较大的砂率、 钢纤维掺量(Vf%)等，一旦选定钢纤维、粗骨料，配合比设计中就应特别关注砂率和钢纤维 掺量。2.3.1配合比设计 配合比设计流程图见图 1：2.3.2钢纤维强度等级确定 钢纤维混凝土特性主要表现在抗折和压缩韧性上，而抗压强度方面则由于钢纤维的取向排列并不显著，因此，配合比设计原则是抗压强度按现行国家标准混凝土强度检验评定标准进行
7、，抗折强度采用设计数据3。2.3.3 水灰比设计 同普通混凝土一样，钢纤维混凝土抗压强度主要由水灰比控制。和普通混凝土不同的是混合料在拌制过程中，由于钢纤维的存在，容易结团离析，并且保水性能强，振捣时，沁水严重，减少水泥砂浆对钢纤维的包裹，影响钢纤维的抗折、抗拉强度和抗裂性及韧性，所以 水灰比不能太大；水灰比太小时，水泥增多，混凝土收缩增强，对抗裂不利。水灰比按照下式计算1:Rh = 0.46Fc (C / W 0.52)式中 Rh 试配抗压强度；Fc 水泥实际强度；C / W 混凝土所需要的灰水比，经验值在 0.450.50 中间。2.3.4钢纤维体积率V f %确定 钢纤维体积率表示了钢纤
8、维在钢纤维混凝土中的掺量，按钢纤维混凝土的抗折强度要求用下式计算1：F ftk= Ftk (1 + f ) f = V f L f/ d fF ftk 抗折强度设计值；Ftk 根据钢纤维混凝土强度等级按混凝土结构设计规范确定的同级素混凝土抗折 强度标准值； 钢纤维对抗折强度影响系数，取 0.36 f 钢纤维含量特征参数；V f 钢纤维体积率；L f 钢纤维长度；d f 钢纤维等效直径。2.3.5施工配合比确定 按同等级普通混凝土配合比计算材料用量，确定初步配合比；按初步配合比试拌，调整砂率、单位用水量，确定强度试验用基准配合比。然后，调整水灰比和钢纤维体积率，确定施工配合比2。我们选定的施工配
9、合比为水泥:砂:碎石:粉煤灰:钢纤维:水=1:1.54:2.77:0.01:0.21:0.4，水泥用量 420kg/ m3，砂率 35.7，坍落度 40mm，28d 抗压强度48.8MPa，抗折强度 8.5MPa。2.4 钢纤维混凝土的施工2.4.1 供料 各种原材料计量允许误差为:粗细骨料+3%，钢纤维、水泥、和外加剂+2%，水+1%，采用自动计量装置监测供料。2.4.2拌合钢纤维混凝土拌合采用强制式搅拌机二次投料法拌合，拌合时间经试验比普通混凝土搅 拌时间要延长 23min；钢纤维采用机械分散加入。2.4.3运输 钢纤维混凝土运输与普通混凝土的运输要求一样，为保证混凝土在运输过程中不产生离
10、析，我们采用自卸车运输6，运距 100m，钢纤维混凝土下落高度 1.5m。2.4.4振捣与浇筑 用平板振捣器振捣，当混凝土不再下沉，不再出现气泡，表面开始泛浆时，即不再振捣，避免振动过度，影响钢纤维的分布，不利于其抗折强度和压缩韧性。振捣完毕后，表面用滚轴压平。为保证钢纤维的分布均匀和钢纤维混凝土结构的连续性，避免裂缝出现，大桥桥面 和搭板枕梁钢纤维混凝土按计划一次浇注完毕。钢纤维混凝土流动性差，容易堆积、成团。 因此对钢纤维混凝土浇筑应采用多个点分散浇筑，禁止从一个方向或侧面向另一方向浇筑。 并应注意连续浇注，不宜留施工缝。因为若中断钢纤维沿接缝的表面排列起不到增强作用， 易产生裂缝。2.4
11、.5找平修整 在钢纤维混凝土初凝前要找平修整，要求面浆均匀，不显露钢纤维。找平用表面带凸棱的金属圆筒将振捣后竖起的钢纤维、石子压下去，然后用金属圆筒滚压平整，待钢纤维混凝土表面无泌水时用金属抹刀抹平。混凝土表面收光时，切不可撒水泥。必要时可使用少量干 水泥砂灰，按水泥:砂1:15 拌制5，并且水泥品种应与混凝土的水泥品种相同。要保证混 凝土表面平整、密实和光洁。2.4.6养护 钢纤维混凝土因为钢纤维的存在，用普通的扫把或布刷对桥面拉毛会破坏钢纤维的分布均匀，所以桥面拉毛用压纹器压出。钢纤维混凝土的养护和普通混凝土养护一样，覆膜保湿养护。2.4.7质最控制2.4.7.1首先应对原材料、塌落度、配
12、合比等进行检查保证各种材料的质量合格，掺量准确。2.4.7.2在拌制过程中应进行投料、塌落度、维勃稠度和钢纤维体积率及均质性的检查控制。2.4.7.3还应分别进行抗压强度和抗折强度或抗拉强度等强度试验，并应检测其内部钢纤维 分布（可通过 x 射线探测混凝土内部），适时留置试件以备检验。3 总结及展望3.1钢纤维混凝土比普通混凝土抗压、抗拉、抗折强度及弯曲韧性的性能都有很大的提高， 同时断裂韧性也较普通混凝土有较大改善。因此掺入钢纤维的混凝土能充分发挥钢纤维的优 点，相对于普通混凝土较好地改善了各项力学性能指标。3.2钢纤维混凝土施工质量，关键是控制好投料顺序，搅拌方法和时间。3.3粗骨料量大粒
13、径对钢纤维混凝土的抗弯强度有较大的影响。钢纤维体积率在 1.0%时， 其影响较小。当达到 1.5%以上时则变得十分明显，其最主要原因是由于钢纤维混凝土抗弯强度和抗拉强度受到钢纤维的平均间隔所支配。粗骨料粒径较大，钢纤维就不能均匀分散，引起局部混凝土中平均间隔加大，恻然导致抗弯强度降低4。3.4从钢纤维混凝土的破坏试验中发现钢纤维不是被拉断，而是被拔出。因此钢纤维与混 凝土的结合还有很大的潜力。如果适当增加相互间的磨阻力和凝结力或增加钢纤维含量，还 可研制出更高强度的钢纤维混凝土。从而为发展高强纤维混凝土的提供了一个有效途径。参考文献1钢纤维砼结构设计与施工规程（CECS38:92）S. 中国建
14、筑工业出版社.1992. 2王璋水.钢纤维混凝土抗剪强度及配合比设计.纤维混凝土的研究与应用 J.1992. 3钢纤维砼试验方法（CECS13:89）S.1989. 4贾继才.密筋梁钢纤维混凝土施工质量控制.工程质量 J.1999. 5严炯华.钢纤维混凝土施工要点.广州建筑 J 2002，（6）. 6王一飞等.钢纤维混凝土与泵送技术 J.建筑技术 2003,(1).The Preparation and construction of SFRCwuhan university of technology, Wuchang, Hubei (430070)Xia KaiAbstractThis p
15、aper mainly about the configuration and construction of SFRC and give a example in engineering. Including the selection of SFRC: steel fibres, cement, coarse aggregate, water and additives; theconfiguration of SFRC: steel fiber mix, and the construction of water-cement ratio, and the determination o
16、f steel fiber reinforced concrete construction; SFRC configuration: for materials,mixing, transportation, vibration and pouring, leveling finishing, as well as conservation in theconstruction process of quality control. At the same time this paper also pointed out that the fiber and concrete construction contrast the merits of ordinary concrete construction, in particular the quality of relatively ordinary concrete improvements.Keywords: steel fiber; mix; construction; water-cement ratio; quality control