钢纤混凝土技术

钢纤混凝土技术（精选12篇）

钢纤混凝土技术 篇1

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。

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

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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200~500k Pa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。

3.4 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。

3.5 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。

3.6 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。

3.7 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。

结束语

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。

摘要：钢纤维混凝土有许多显著优点, 使其在大跨度桥梁、高层建筑、隧道等工程应用中具有巨大的技术经济优势和突出的社会效益, 正成为现代混凝土的一个重要发展方向。主要介绍了从钢纤维混凝土的配备材料到泵送和施工等方面的控制技术。

关键词：钢纤维混凝土,施工,质量控制

钢纤混凝土技术 篇2

结合张石高速东册上大桥伸缩缝工程实例,介绍钢纤维混凝土的施工工艺.

作 者：张艳娟 翟晓静 张庆宇 作者单位：张艳娟(河北滦南县交通局)

翟晓静,张庆宇(河北交通职业技术学院)

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究 篇3

关键词：钢纤维；混凝土；抗冻性能；冻融循环

中图分类号：TU528.572

文献标志码：A

文章编号：1674-4764（2012）04-0080-05

Experimental Analysis on the Frost Resistance of Steel Fiber Reinforced Concrete

NIU Ditao, JIANG Lei, BAI Min

（School of Civil Engineering, Xian University of Architecture and Technology, Xian 710055, P.R. China）

Abstract:The frost resistance of steel-fiber reinforced concrete (SFRC) was studied based on the fast freeze-thaw tests in water and in a 3.5% sodium chloride solution, with different mass fraction of steel fiber in concrete at 0%, 0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%, respectively. The effects of the number of freeze-thaw cycles and the volume fraction of steel fiber on the mass lose rate, the splitting strength loss rate and the dynamic modulus of elasticity of SFRC were analyzed. The reinforcement mechanism of the steel fiber under the action of freeze and thaw was also discussed. Moreover, mercury intrusion method and SEM analysis were carried out to study the pore size distribution features and the performance of microstructure on the impact of frost resistance of SFRC. The results show that adding an appropriate amount of steel fiber into concrete can reduce the pore porosity and improve the compactness of concrete. Furthermore, the presence of steel fiber proves to shrink the porosity and improve evidently the frost resistance of concrete. It is also shown that the steel fiber content has a great influence on the frost-resisting property of SFRC. The best performance of SFRC can be achieved when the volume fraction of steel fiber is 1.5%.

Key words:steel fiber; concrete; frost resistance; freeze-thaw cycle



钢纤维混凝土是近年来发展起来的一种性能优良的复合材料。随着钢纤维混凝土在工程中的广泛应用，其耐久性问题将会是十分重要而迫切需要解决的问题。许多学者对钢纤维混凝土做了大量试验研究，然而多集中于力学性能方面［1-4］，钢纤维对混凝土耐久性影响则研究较少。对于寒冷地区的建筑物而言，冻融作用是导致其结构性能损伤的主要原因［5-7］。冻融循环加剧了混凝土内部初始裂纹扩展并且诱发新裂纹出现和发展，这是混凝土冻融劣化破坏的本质。但是，钢纤维的掺入有效限制了混凝土内部裂纹的形成与扩展，提高了混凝土的抗裂能力。因此，冻害地区钢纤维混凝土耐久性能引起了众多学者的广泛关注。谢晓鹏等［8］和康晶［9］研究表明，钢纤维的掺入延缓了混凝土内部裂纹的形成与扩展，增强了混凝土基体的抗冻性能。Yang等［10］认为钢纤维的掺入降低了混凝土的抗盐冻剥蚀性能，特别是引气混凝土的抗盐冻剥蚀性能。目前，钢纤维混凝土抗冻性能研究的重点主要集中在宏观层面，较少从微观层面对其性能退化规律进行研究，且对盐溶液环境下钢纤维混凝土抗冻性能研究也较少。

本文针对不同掺量的钢纤维混凝土，通过快速冻融试验，从宏观上研究了不同冻融循环次数下钢纤维混凝土质量损失、相对动弹模量变化和劈裂强度损失，并通过压汞和扫描电镜试验微观分析了冻融循环前后混凝土内部微结构变化，分析了钢纤维对混凝土增强作用原理和钢纤维混凝土冻融破坏机理，旨在为冻融环境下钢纤维混凝土耐久性设计提供基础资料。

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1 试验概况

1.1 原材料和配合比

试验中所采用的水泥为陕西秦岭水泥股份有限公司生产的秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥。

细集料采用普通河砂，细度模数2.69，表观密度2.63 g/cm3。粗集料采用5～16 mm混合级配碎石。钢纤维采用波浪形剪切钢纤维，长度为30 mm，长径比为60，截面形状为矩形。减水剂采用高效减水剂，黄褐色、粉末状。

本次试验中，试验用混凝土的水胶比为0.45，钢纤维体积率分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%和20%。试验用各种混凝土的配合比见表1。其中编号PC表示钢纤维掺量为零的基准混凝土，SFC表示掺有钢纤维的混凝土，“-”后面的数字表示钢纤维体积率。

1.2 试验方案

钢纤维混凝土水冻试验依据《钢纤维混凝土试验方法》中的快冻法进行，盐冻试验参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行。试件标养24 d后，分别在水中和氯化钠溶液中浸泡4 d，在第28 d时进行快速冻融试验。氯化钠溶液采用3.5%的浓度，与海水中盐的浓度一致［11-12］。每冻融循环25次，测试试件劈裂强度、相对动弹模量、重量损失情况。

试验中，相对动弹模量和质量损失测量采用100 mm×100 mm×400 mm棱柱体，共制备10组30个试件；劈裂强度测量采用100 mm×100 mm×100 mm立方体，共制备85组共255个试件。

2 试验结果与分析

2.1 质量损失率

图1为钢纤维混凝土冻融循环后的质量损失。由图1（a）可见，PC在冻融循环作用下，质量损失明显，在未到300次凍融循环时质量损失超过5%，达到破坏。钢纤维的掺入对混凝土质量损失率有明显的抑制作用，经过300次冻融循环，SFC-1.5质量损失率只有2.28%，约为普通混凝土的一半。

但是，从图1（b）可以看出盐冻循环下的试件质量损失率明显增大，冻融循环100次后，PC的质量损失达4.2%，接近破坏，SFC-1.5为2.5%；与此相对应的水中，PC和 SFC-1.5的质量损失仅为21%和1.3%，明显小于盐冻循环。由于盐冻破坏的特殊性和严酷性［13-14］，加速了表层混凝土的解体和剥离现象，混凝土中杂乱分布的钢纤维对表层浆体拉接作用有限，因此，钢纤维混凝土在遭受盐冻破坏时，冻融剥落程度加重。

2.2 相对动弹性模量的变化

图2为钢纤维混凝土冻融循环后的相对动弹模量损失。由图可以看出，在300次冻融循环后，PC和SFC-1.5的相对动弹模量损失分别为35.2%和24.3%，PC接近破坏，而SFC-1.5冻融损伤得到明显抑制。但是当钢纤维掺量达到2.0%时，钢纤维对混凝土的增强作用降低，对抗冻性能影响不明显。总体来看，掺入钢纤维后，抑制了混凝土内部微裂缝或缺陷的不断产生，延缓了相对动弹模量的下降。

图2 钢纤维混凝土在水中冻融时的相对动弹模量损失

2.3 劈裂强度损失

图3为钢纤维混凝土冻融循环后的劈裂强度损失。从图3（a）可以看出，钢纤维的掺入提高了混凝土的劈裂强度，纤维掺量为1.5%时，劈裂强度最高，约为基准混凝土的2倍。同时，钢纤维还降低了冻融后混凝土劈裂强度下降速率。其中，PC在冻融150次时，劈裂强度降低40%，在冻融200次时，达到破坏；SFC-1.5在冻融250次时，劈裂强度降低40%，明显优于基准混凝土。从图3（b）可以看出，盐冻循环100次，PC和SFC-1.5劈裂强度分别降低34%和22%；与此相对应的水冻循环中，PC和SFC-1.5分别降低23%和9%，说明盐冻破坏削弱了钢纤维的阻裂增韧作用，加快了混凝土内部损伤，造成劈裂强度快速降低。

图3 钢纤维混凝土在溶液中冻融时的劈裂强度损失

3 微观机理分析

3.1 孔结构分析

表2和表3为标准养护28 d后，压汞法测试的钢纤维混凝土孔体积和孔径分布情况。由表2可以看出，合理掺量的钢纤维减小了混凝土孔隙率，纤维掺量在0%～1.5%范围内增加时，混凝土总孔隙率、总孔体积和总孔面积分别减少3213%、2854%和42.78%，混凝土平均孔径和最可几孔径均有下降。但是，纤维掺量达到2.0%时，钢纤维混凝土孔隙结构参数均有增大现象，孔结构表现出明显劣化。由表3可以看出，纤维掺量从在0%～15%范围内增加时，孔径为d＜20 nm、20 nm≤d＜50 nm的孔所占比例增大；孔径为50 nm≤d＜200 nm、d≥200 nm的孔所占比例减少。说明混凝土无害和少害孔增多，有害和多害孔减少，孔结构得到改善，有利于提高混凝土的抗冻性能。

3.2 扫描电镜分析

图4和图5是PC和SFC-1.5冻融前后SEM图片，可以看出，冻融前二者的各水化产物互相胶结形成连续相，整体结构均匀密实，没有微裂缝产生；50次盐冻循环后，二者均出现微裂缝，但是SFC-1.5中微裂缝数量明显少于PC；100次盐融循环后，PC中微裂缝扩展加深，并且大部分相互贯通，结构出现明显疏松，而SFC-1.5中裂缝数量和贯通程度均小于PC，没有出现组织疏松。可以看出，钢纤维限制了裂缝的发展与贯通，提高了混凝土的抗冻性能。

在冻融循环过程中，混凝土毛细孔壁同时承受膨胀压力和渗透压力［15-16］，当这两种压力所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土开裂，产生微裂缝。钢纤维的弹性模量与强度高于混凝土［17］，而且具有较大变形能力，可以发挥增韧、阻裂作用，从而减小引发裂缝与促进裂缝开展的冻融破坏力。随着钢纤维掺量增加，混凝土中钢纤维-水泥基体界面数量增多，这些界面是钢纤维混凝土中的薄弱区域。通过SEM观察发现，钢纤维-水泥基体界面存在有片状结构的Ca(OH)2（图6）和簇状结构的钙矾石晶体（AFt）（图7）。钙矾石晶体主要存在于微小孔隙中和集料表面，说明钢纤维混凝土界面区存在较大孔隙率和较为疏松的网络结构，从而成为冻融过程中微裂缝产生和发展的敏感区域。冻融循环作用下，在界面过渡区产生的裂缝呈现增多、增宽的趋势（图8）。所以钢纤维掺量较大的SFC-2.0抗冻能力反而降低。

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4 结论

1）在冻融环境中，钢纤维混凝土的质量损失率和相对动弹模量损失率明显降低，抗冻性能得到提高。而且，钢纤维的掺入不仅提高了混凝土的劈裂强度，同时还延缓了冻融损伤后混凝土劈裂强度的降低速率。

2）钢纤维对遭受盐冻破坏的混凝土表面剥蚀改善作用有限，并且盐冻破坏加快了钢纤维混凝土内部损伤，盐冻循环次数明显低于水冻循环次数。

3）钢纤维掺量对混凝土抗冻性能影响显著，随着掺量的增加，混凝土抗冻性能增强。当掺量为1.5%时，钢纤维的增强效果最好；但是当掺量增大到2.0%时，混凝土抗冻性能降低。

4）孔结构和扫描电镜分析表明，适量钢纤维掺入后，混凝土内部孔结构改性良好，微裂缝发展速度缓慢，钢纤维阻裂、增强作用明显。

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（編辑 罗 敏）

钢纤维混凝土地面施工技术 篇4

1 施工特点

本工法可以提高地坪的强度、耐磨性好、防止地面开裂、加快工程进度、降低工程成本,而且工艺操作简单、容易掌握,能较好地满足使用要求。

2 适用范围

有高冲击荷载和移动机械的物流中心、冷库、工厂厂房、高架库、高交通量的车库、超平地坪、道路、桥面铺装、港口铺面、堆场、机场跑道、停机坪、停车场等受冲击较大的有特殊要求的地面,均可使用该方法并能满足使用要求。

3 工艺原理

大面积钢纤维混凝土地面施工,关键是控制好地坪的平整度及防止开裂。本工法主要通过给普通混凝土中加入杂乱分布的小直径、表面经过变形处理的钢纤维使得普通混凝土具有抗拉、抗弯、抗冲击、耐磨、疲劳寿命长,且能有效限制普通混凝土在外力作用下裂缝的扩展。同时,在施工中围绕地面基层的碾压,施工缝的留置,传力杆的设置,钢纤维混凝土的搅拌振捣等的动态管理,以及特有的工艺做法实现了所需要地面的平整度及水平度。

4 主要施工方法

4.1 工艺流程

施工准备→基层验收→分区抄平放线→支模板→用水清洁垫层→设置传力杆→墙、柱间设置加强筋→墙、柱间设置隔离板→混凝土质量测试→浇筑混凝土→摊平振捣→密封固化剂施工→用提浆磨光机提浆磨光→养护→分格缝切割→分格缝灌浆。

4.2 操作要点

1)支模:使用槽钢作模板,支模时,必须用水平仪进行标高控制,模板两侧分别用钢筋棍、木方子进行固定。

2)模板支设好后应使用高压水枪将垫层表面清洗干净。

3)钢纤维地坪与墙、柱间的处理:钢纤维地坪与墙、柱间采用厚度为10 mm厚的泡沫板隔离,泡沫板必须高出预计地坪约2 cm,地坪完成后去掉高出部分,柱、墙形成地坪阴角需要加5ϕ12长1 m、间距为100 mm钢筋。

4)混凝土的配比设计流程:钢纤维混凝土不应掺入粉煤灰,混凝土的配比设计流程图见图1。

5)钢纤维的投放和搅拌。为防止钢纤维结团,采取先干后湿的工艺投料顺序:石子→钢纤维→砂子→水泥(应注意在料斗里还没有放其他材料前,不能首先将钢纤维投入搅拌),搅拌3 min后检查钢纤维是否搅拌均匀,若有两根钢纤维粘结在一起的现象,应继续搅拌直至钢纤维完全分散成单根为止。为保证钢纤维搅拌均匀,应注意钢纤维的投料速度每分钟不应超过两包。

6)钢纤维混凝土的运输和泵送。运输:钢纤维混凝土在运输时要缩短运输距离和时间,避免运输中钢纤维下沉影响拌和料的均匀性。一般宜采用搅拌运输车运输。泵送:浇筑采用泵送施工时的速度较普通混凝土慢。可通过提高砂率,减少运输方量及调整泵送剂掺量和掺入时间解决。在规定的连续施工区域内的钢纤维混凝土必须连续浇筑。

7)摊铺、振捣与控制钢纤维外露。钢纤维的混凝土在浇筑时,不得有明显浇筑接头,每次倒料必须掺合15 cm～20 cm,使钢纤维混凝土保持持续性,摊铺时应采用摊铺机摊铺,辅以人工整平,不得使用插入式振捣器,抹灰应使用机械抹平,在整平前应采用带凸棱的金属压滚或其他方法,将竖起或外露的钢纤维压入后再整平,抹面和压纹时不得将钢纤维带出。

8)面层的处理。混凝土温度在20 ℃～27 ℃的情况下,一般浇筑混凝土完后4 h后(最佳时间是在混凝土浇筑完后人可以在上面留下深10 mm左右脚印时开始)开始进行面层施工。先用卷尺量,不平整的地方用刮尺人工稍微处理,然后用提浆机进行提浆,再撒上一层地面硬化剂,用磨光机磨光。硬化剂撒布时间:混凝土初凝后,踩踏混凝土表面留有浅的脚印。 按耐磨材料的规定用量分两批均匀撒布作业,顺序如下:a.第一次均匀撒布约2/3耐磨材料,不掺水。b.耐磨材料吸收混凝土中一定的水分之后(表面耐磨材料呈湿润状态),用磨光机的圆盘进行研磨提浆作业。c.待耐磨材料硬化至一定阶段(约2 h)进行第二次撒布作业,撒布1/3的剩余量。第二层耐磨材料吸收一定水分后,再次用磨光机研磨。d.待硬化到一定程度,换用磨光机的刀片进行表面抛光。视混凝土的硬化情况调整磨光机的运转速度和角度。每步研磨和抛光作业保证至少两次以上;视当日天气与环境情况和对表面光泽度的要求而定。柱子周边及边角区域的磨光用手工仔细进行。

9)养护:面层磨光施工完成后2 h就可以洒水养护,养护时间不得少于7 d。

10)分格缝的施工:根据实际情况,一般温度在20℃～30℃左右时,施工完第二天就可以进行割缝施工。原则上切割缝一般按照6 m×6 m进行施工,但可以根据实际情况进行调整,接槎部位必须设置分割缝,分割要求长宽比不大于1.5∶1,本工程切割缝是按照轴线进行施工,施工缝宽度为6 m,切缝宽度为3 mm～5 mm,深度至少为1/3地面厚度,采用地面切割机进行切割,切割缝必须弹线切割,保证顺直,填缝材料采用玻璃胶或聚氨酯材料。

5结语

使用钢纤维可加快施工进度,省去了钢筋的绑扎和铺设,简化施工,大大节约了钢筋,提高了地面强度,并使地坪抗裂性能大幅提高,地坪使用寿命延长。同时也减少了面层空鼓、裂缝、起砂、起皮等质量问题,使工作场所干净、清洁,减少了普通混凝土地面日常维护费用。

参考文献

[1]DG/T J08-011-2002,切断型钢纤维混凝土应用技术规程[S].

钢纤混凝土技术 篇5

硅灰钢纤维对混凝土性能影响的试验研究

为使混凝土具有良好的抗裂性能,在混凝土原材料中加入钢纤维、硅灰、矿渣来改善混凝土的抗裂性.用正交设计和理论分析研究不同掺量的.钢纤维、硅灰、矿渣对混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:钢纤维对混凝土的性能影响尤为显著;掺入硅灰有利于增强混凝土的抗压强度和劈拉强度:复合使用钢纤维、硅灰、矿渣能明显改善高性能混凝土的后期强度;钢纤维、硅灰、矿渣在混凝土中的最佳掺量是10%,7%,7%.

作 者：高慧婷 孙莉安 荣华 史洪军 张亮 林超 GA Hui-ting SUN Li-an RONG Hua SHI Hong-jun ZHANG Liang LIN Chao 作者单位：吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,长春,130021刊 名：吉林建筑工程学院学报英文刊名：JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF ARCHITECTURAL AND CIVIL年，卷(期)：27(1)分类号：U445.47+1关键词：混凝土 抗裂性 钢纤维 硅灰 矿渣

钢纤混凝土技术 篇6

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。

关键词：钢纤维混凝土 施工工艺 伸缩缝

0 引言

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％。

1 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。

2 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。

3 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。

4 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。

5 钢纤维混凝土面层施工

5.1 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。

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。

5.3 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。

5.4 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。

5.5 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。

6 伸缩缝的设置和施工

6.1 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。

6.2 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.

［2］中国工程建设标准化协会标准.钢纤维混凝土试验方法.北京：中国建筑工业出版社.1989.12.

谈钢纤维混凝土路面施工技术 篇7

目前, 我国公路的路面大多数都是用钢纤维混凝土这一新型的路用材料来进行施工的, 施工完成后的路面的抗冲击力、抗弯、抗拉和耐磨这四个特性变得比以前好很多, 并且拥有阻止因为温度导致路面产生裂缝这一能力。另外, 钢纤维混凝土的配比方法简单, 只需要利用普通混凝土, 把配比好的钢纤维掺进去, 就可以制造钢纤维混凝土了, 这样可以大幅度的节约公路建设的施工成本, 并大大的改善公路的路用性能, 所以说钢纤维混凝土路面施工技术在公路建设当中是很重要的。

1 钢纤维混凝土路面施工技术的现状

随着社会经济的不断发展, 我国的路面施工技术也得到了不断的革新。目前, 钢纤维混凝土路面施工技术已经成为了路面施工技术的重点之一, 这是因为钢纤维混凝土路面施工技术可以增强公路的抗裂能力, 可以大幅度的减少路面施工的工作量和路面施工的工作时间, 可以最大程度的减少施工成本。另外, 钢纤维混凝土路面施工技术比普通路面施工技术更具有安全性, 能最大程度的延长公路的使用寿命。

2 钢纤维混凝土的配比

钢纤维混凝土路面施工的时候需要对钢纤维混凝土进行配比, 并且这个配比设计需要满足路面的抗压力和抗折强度这两个特性。另外, 还需要符合路面的抗冻性、抗渗性和耐腐蚀性这几项性能的要求。下文具体分析了钢纤维混凝土的配比设计, 这些配比设计可以让钢纤维混凝土路面施工技术更加完善。

1) 水灰比例。水灰比例的确定在钢纤维混凝土的配比当中是很重要的, 往往水灰比例的确定需要通过普通混凝土的弯拉力度来计算, 一般来说水灰比例的主要计算公式为W/C=[αa·fce]/[fcu, 0+αa·αb·fce], 其中, W/C为水灰比;fcu, 0为配制混凝土的立方体抗压强度;fce为水泥28 d强度实测值;αa, αb均为回归系数。表1为钢纤维混凝土的最大水灰比值, 表2为钢纤维混凝土的最小单位水泥用量, 只有结合这两个表, 才能进一步的确定水灰比的最佳值。

kg

2) 强度确定。混凝土路面施工技术在开始施工的时候要对钢纤维混凝土的配制强度进行确定, 一般来说, 配制强度是需要根据钢纤维的渗量体积率来确定的, 而钢纤维的渗量体积是由钢纤维混凝土板厚设计的折减系数、钢纤维的长径和端锚的外形等来确定的。往往钢纤维的体积掺量在0.6%~1.0%之间, 如果板厚折减的系数较小则取大值, 如果钢纤维的长径比较大时则取小值, 如果有锚固台也取小值。

3) 单位用水量的确定。一般来说, 钢纤维混凝土的单位水泥用量在360 kg~450 kg之间, 水泥用量决定着水的用量, 所以说水泥用量的计算是确定钢纤维混凝土的单位用水量重要的方式之一。

4) 集料用量的确定。钢纤维混凝土集料的配比往往和普通混凝土的配比计算方法是一样的, 都是通过假定密度法和绝对体积法这两个方法进行确定。在确定集料用量的时候, 钢纤维混凝土的集料在进行用量配比的时候只是比普通混凝土集料配比多了一个钢纤维的配比。假定密度法的公式为Co+Fo+Wo+So+Go=Yfc, 然后SP=So/ (So+Go) ×100%, 在这两个公式当中Co为水泥用量, Fo为钢纤维用量, Wo为水的用量, So为砂的用量, Go为石子的用量, Yfc往往为钢纤维混凝土的单位质量。而绝对体积法的公式为Co/Yc+Fo/Yf+Wo/Yw+So/Ys+Go/Yg+10α=1 000, Sp=So/ (So+Go) ×100%, 在这两个公式当中Yc, Yf, Yw, Ys, Yg分别为水泥, 钢纤维, 水, 砂, 石子单位质量, α为含气量, So为砂的单位体积用量, Go为石子的单位体积用量[1]。

3 钢纤维混凝土路面施工技术

钢纤维混凝土在进行路面施工时一般有搅合、运输、落料、振捣、表面处理和养护这几个环节, 下文具体分析了这几个环节:

1) 搅合。搅合在钢纤维混凝土施工过程当中是非常重要的环节, 它能够保证钢纤维在混凝土集体中的分布均匀。一般来说钢纤维混凝土的搅拌需要采用反推式搅拌机, 因为这种搅拌机可以最大程度的搅拌均匀钢纤维混凝土。另外在搅拌钢纤维混凝土的时候要采用先干后湿工艺, 这样可以预防钢纤维出现结团现象, 并且钢纤维混凝土在进行搅拌的时候要把时间控制在6 min以内, 如果搅拌时间过长也会使钢纤维出现结团现象[2]。

2) 运输。钢纤维混凝土在进行运输的时候要尽可能的减短运输的距离和时间, 因为钢纤维混凝土在运输当中会受到震动, 这样会造成钢纤维出现下沉和塌落, 这会严重影响钢纤维混凝土搅拌的均匀性。另外, 钢纤维混凝土在进行运输当中要预防钢纤维混凝土遭受污染, 且运输的时间以水泥初凝聚的时间为基础, 并且需要给施工预留足够的操作时间, 只有结合这两者才能够推算出最佳的运料时间。

3) 落料。在钢纤维混凝土运输到指定的公路之后, 会把钢纤维混凝土料倒进路槽里面, 然后再通过人力来填平, 并且在落料的时候需要避免在同一个地方落料太多, 而且在连续的施工区域之内的落料需要连续进行, 不能停顿, 不然会导致钢纤维混凝土的连接缝隙的排列无法产生增强作用, 容易导致裂缝的产生。

4) 振捣。钢纤维混凝土在进行振捣的时候, 最合适的振捣器为平板振捣器, 平板振捣器的板的厚度如果在20 cm以内, 这样路面才可以一次摊铺成型。另外, 振捣的时间一般由路面能够振出砂浆和混合料不下沉来确定, 如果钢纤维混凝土在进行振捣的时候有多余的钢纤维混凝土料被刮出, 那么应该向低凹处填补, 通过无缝钢管滚筒进一步滚推表面, 使表面进一步提浆均匀调平, 这样可以保障公路路面的光滑和平整[3]。

5) 表面处理。钢纤维混凝土在进行施工的时候需要预防钢纤维露出路面, 这样可以保障车辆行驶的安全和行人行走的安全, 所以在整平钢纤维混凝土路面之前, 可以采用金属滚压方法或者其他相应的方法把露出路面的钢纤维压入后再进行整平。另外, 在进行抹面或者压纹的时候要注意不要把钢纤维带出来, 并且路面进行切缝的最佳时间为钢纤维抹面后12 h~48 h内[4]。

6) 养护。钢纤维混凝土路面施工完成后应进行养护, 当钢纤维混凝土在进行抹面过后的2 h就应该进行养护, 并且养护的时间不得少于7 d, 钢纤维混凝土路面只有进行养护才能够阻止混凝土水分的缺失, 这样钢纤维混凝土的水化作用才可以正常的发挥。

4 结语

钢纤维混凝土在进行路面施工的时候要掌握好施工的环节, 这样才能够更好的进行路面施工。另外, 钢纤维混凝土路面在施工完成之后要及时的对路面进行养护, 这样才能够保障钢纤维混凝土路面的功能得到正常的运行。

摘要：依据钢纤维混凝土路面施工技术的现状, 深入分析了钢纤维混凝土的配比, 并对钢纤维混凝土在搅合、运输、振捣与养护等环节的施工技术措施进行了论述, 以提高路面的施工质量, 确保公路工程的安全运行。

关键词：钢纤维,路面,施工技术

参考文献

[1]付智, 李红.纤维混凝土路面施工技术[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2011 (4) :279-288.

[2]付智, 李红.水泥混凝土路面的隔离封层与缓冲封层设置技术[J].公路, 2011 (1) :291-296.

[3]方立坤.浅析水泥混凝土路面施工质量控制[J].科技创业月刊, 2011 (3) :178-180.

钢纤混凝土技术 篇8

1 钢纤维混凝土性能分析

钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点, 具有比沥青混凝土更为优良的抗裂性、耐磨耐疲劳、高韧性等性能, 经常使用于以承受车轮荷载疲劳和冲击作用为主的桥面结构。

2 钢纤维混凝土施工技术

2.1 拌和

拌和是保证钢纤维混凝土在混凝土基体中均匀分布的重要环节, 因此, 钢纤维混凝土路面施工须采用机械搅拌, 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, 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。

2.2 运料

在运送混合料时, 采用手推车、翻斗车或自卸汽车运输, 应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, 运输中要防止钢纤维受污染, 运输最长时间以试验提供的水泥初凝时间并给予施工留有足够的操作时间为限。

2.3 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, 落料时应避免同一处大堆落下, 在规定的连续施工区段内, 必须连续进行, 否则会造成钢纤维沿接缝隙表面排列, 不能产生增强作用, 易产生裂缝。

2.4 振捣

钢纤维混凝土的振捣机具宜用平板振捣器。若板厚在0.2m以内可一次摊铺成型, 振动时间一般以表面振出砂浆、混合料不再下沉为度, 严禁漏振, 再用两端置于外侧模板的振动梁, 沿摊铺方向振动压平, 振动过程中, 多余混合料被刮出, 低凹处应随时补足, 最后用置于两侧模板上的无缝钢管, 沿纵向滚压一遍, 确保路面的平整度。

2.5 养护

钢纤维混凝土与普通混凝土一样, 应及时养护, 当混凝土抹面2小时后, 当其表面具有一定硬度, 用手指轻压不出现痕迹时, 可以开始养生。可采用草袋、麻袋或湿砂 (约20-30mm) 覆盖于混凝土表面, 每天均匀洒水数次, 使其保持潮湿状态, 养护不得低于7天。

3 钢纤维混凝土质量控制

(1) 使用合格原材料;

(2) 事先应检测土基的密实度, 基层的强度、刚度和均匀性;

(3) 现场测定砂、石料的含水量, 根据试验配合比, 适当调整施工配合比;

(4) 摊铺前, 要检查基层的平整度、路拱横坡、模板标高等;

(5) 试件制作。每铺筑400方的钢纤维混凝土, 制作2组抗折试件 (以作7天和28天强度试验强度) 每增铺1000-2000m3钢纤维混凝土, 增做一组试件, 备作验收或检查后期强度时用, 试件在现场与路面相同条件下进行湿法养生, 施工中应及时测7天龄期试件强度, 检查是否达到28天龄期强度的70%以上, 达到设计要求。

4 工程实例

某大桥桥面原设计为8cm沥青混凝土。由于主跨梁顶面未设置调平层, 梁面平整度难以控制, 不利于保证沥青混凝土层的施工质量。此外箱梁顶的竖向预应力筋顶端处在沥青混凝土层内, 既影响沥青混凝土的摊铺, 又不利于锚头防腐。因此将这座大桥桥面铺装变更为钢筋纤维增强钢网混凝土CF40。

5 钢纤维混凝桥面铺装施工工艺

5.1 铺装层下的梁面或平层处理

根据大桥的具体情况, 采取3种处理方式:

(1) T梁引桥部分浇筑整体层时, 插入型d10mm剪力钢筋, 间距为75cm×75cm, 分别伸入整体层6m和铺装层5m。剪力筋作成型, 增加在铺装层内的锚固长度, 考虑施工车辆需要行走, 将部分剪力筋弯倒, 不留出尖角以免损伤轮胎。

(2) 在变更设计下达前, 部分区段已浇筑了整体化层。处理方法是将混凝土面凿花, 彻底清除浮浆, 并按75cm×75cm的间距在混凝土面钻孔, 插入d12mm钢筋棒, 用环氧树脂固结。

(3) 主桥箱梁顶面没有调层, 由于梁顶预应力筋较多, 不便钻孔插埋钢筋, 只能采取“地毯式”凿毛的方法, 彻底凿出新鲜混凝土面。

5.2 标高带及钢筋网设置

模板用角钢, 阴角朝上安装, 滚筒和角钢保持接触, 便于控制高程。角钢底用水泥砂浆填塞, 增强模板刚度及防止漏浆。角钢每隔1.5m设一个测点, 测量精度±1mm。

为增强防裂效果, 钢纤维混凝土铺装层内设置了直径d10mm, 间距15cm×15cm钢筋网。钢筋网距混凝土顶面3cm, 以便切缝。钢筋网用架立筋支撑, 并焊牢。网下保证3cm的净空。架立筋的密度不少于4根/m2。

5.3 钢纤维混凝土搅拌

(1) 使用强制式拌和机搅拌, 每次搅拌量不大于搅拌机额定搅拌量的80%。

(2) 钢纤维混凝土上搅拌的投料次序和方法应以搅拌过程中钢纤维不产生结团和搅拌匀为原则通过现场搅拌分析比较, 确定搅拌方式。经现场反复试验, 采用二次投料三次搅拌法。

5.4 切缝

纵向不切缝, 横向缩缝从墩顶起每10m一条, 并和防撞栏缩缝对齐。切缝时间必须恰到好处, 过早会因锯片振动, 使碎石和钢纤维与水泥黏结松动, 形成早期损坏;过迟则易造成混凝土先行收缩开裂, 一般以混凝土强度为8~15MPa时为宜。

5.5 抗滑处理

5.5.1 压纹

为保证质量, 对普通压纹轮进行了改进, 直径加大到8cm, 有效宽度38cm, 螺纹深1.2cm, 斜率53。压花在初凝后进行, 重复滚压2~3遍, 使其达到构造深度要求。

为提高混凝土表面的粗糙度, 防止雨天表面打滑, 大桥部分区段还采用了拉花板拉毛工艺。拉花面板用不锈钢扎制而成, 花纹间距15cm, 纹深2.5mm;将不锈钢板钉在专用拉花手柄上, 形成专用拉花板。

拉花前如果混凝土表面泌水, 则一定要待泌水干涸之后, 再光面拉花, 拉花后再压纹。这样的铺装层表面耐磨, 其构造深度非常理想。拉花板拉毛要掌握好拉毛时间, 保持接缝平顺, 不然会影响平整度。

5.5.2 刻槽

刻槽是在混凝土强度达到6~12MPa时用刻槽机切割出横向沟槽, 槽距25mm, 槽宽3mm, 槽深3mm。刻槽法能保证规范要求的抗滑构造深度指标, 但工效较低。使用刻槽法作抗滑处理时, 混凝土表面收浆抹平不宜做得太光滑, 否则桥面在雨后仍可能出现打滑现象。

6 结语

总而言之, 钢纤维混凝技术在桥梁施工方面具体应用过程中, 要注意加强控制建筑质量、合理选配符合建筑物设计的钢纤维混凝土材料。钢纤维混凝土技术所具有的优良性能、综合效益和技术发展力, 随着建筑业的不断发展, 钢纤维混凝技术必将有良好的发展应用前景。

参考文献

[1]金平华.路桥施工中钢纤维混凝土技术应用[J]中国新技术产品, 2011 (07) .

钢纤维混凝土施工技术的应用分析 篇9

普通混凝土的成分中, 水泥是主要的材料, 将砂石和石子加入其中, 可以使混凝土的硬度增强, 但是在具体的应用中, 混凝土的抗拉性却很差, 导致混凝土很容易出现裂缝, 受雨水的侵蚀就会出现腐蚀的现象, 混凝土的性能也因此而降低。将钢纤维材料加入到混凝土中, 能够使混凝土的抗腐蚀性有所增强, 工程施工质量因此得以改善。所以, 针对钢纤维在混凝土施工技术中的应用进行研究是非常必要的。

1 工程施工中普通混凝土的质量问题

1.1 普通混凝土的抗拉能力和抗压能力都相对较弱

普通混凝土所涵盖的材料包括砂石、水泥和石子等等。在对混合物搅拌的时候, 还需要根据施工需要添加水和各种添加剂, 通过混合物之间的理化反应而制作出混凝土, 无论是弹性和抗拉能力都会在一定程度上有所增强。但是, 在具体操作中, 会受到操作技术的影响而使得混凝土的弹性以及抗拉能力都有所减弱[1]。当混凝土构件的受力达到极限的时候, 就会严重破坏到混凝土建筑物的整体结构, 导致路桥的表面出现裂缝。通常情况下, 路桥表面的裂缝主要是由于混凝土构件承受过重的压力所造成的, 当出现偏压现象时, 就会导致混凝土不均匀受力而引起裂缝。

1.2 普通混凝土具有严重的水泥水热化问题

当工程施工混凝土出现水泥水热化问题时, 主要是由于混凝土材料自身性能所导致的。普通的混凝土在工程中受到环境温度的影响而使得稳定性不足, 特别是温度变化较大的情况下, 由于热胀冷缩就会使得混凝土产生收缩性裂缝。

1.3 普通混凝土对周围的环境具有较高的敏感度

混凝土的质量决定于其自身的性能, 混凝土对周围环境具有较高的敏感度, 主要是受到自然因素的影响而使得性能缺陷扩大化。风、雪、雨都是影响混凝土质量的主要因素。工业化发展导致环境恶化, 特别是土壤酸类环境的形成或者降酸雨, 都会导致混凝土结构遭到腐蚀, 混凝土的表面因此而产生裂缝。随着各种有害物质沿着裂缝渗入到混凝土中, 内部的钢筋就容易遭到腐蚀, 严重威胁到整个工程的根基。如果道桥施工处的风很大, 混凝土的表面就会受到风的侵蚀, 使得混凝土的性能受到影响, 包括道桥的路面下沉, 道路出现损坏以及桥梁出现严重的坍塌事故等等, 都是由于普通混凝土的性能问题而造成的。

2 钢纤维混凝土所具备的性能

与普通混凝土相比, 钢纤维混凝土在工程施工中存在着很多性能优势, 主要体现为以下几个方面:

1) 钢纤维混凝土具有较强的抗冲击性。当混凝土中掺入1.0%~2.0%的钢纤维时, 其可承受的压力就要提高50倍~100倍, 从而使得混凝土的韧性增强。

2) 钢纤维混凝土具有较强的抗疲劳性。钢纤维混凝土的开裂荷载与极限荷载之间并不是完全相同的。当混凝土出现开裂之后, 就会增加极限荷载。随着钢纤维的体积率不断增加, 刚刚出现裂缝的时候所产生的荷载、混凝土的韧性和极限荷载都会有所增强。即便是当基体已经出现了错动, 但是钢纤维混凝土的承载力依然是非常强的。

3) 钢纤维混凝土具有较强的抗拉能力。将钢纤维加入到混凝土中, 可以使得混凝土的抗拉能力增强, 极限能力可以提高40%~50%, 这也使得混凝土具有很强的抗弯曲能力[2]。随着混凝土的收缩变形能力增强, 其弹性也会有明显改善。环境温度出现大幅度的变化, 混凝土能够对温度具有较强的抑制作用, 降低裂缝产生的几率。

3 道桥施工中钢纤维混凝土施工工艺的应用

3.1 工程简介

某道桥工程对长度为110 m, 宽度为7 m的路面进行修补, 所使用的材料为混凝土。在路面进行修补施工之前发现路面的裂缝比较多, 而且还有局部路面破碎情况。原有的路面所浇筑的是普通混凝土, 没有发现有板底基层下沉的现象。为了使路面修补施工质量有所提高, 所采用的修补材料为钢纤维混凝土, 对道路的基层进行补强。具体的使用过程为:将原有的路面凿除, 深度23 cm~26 cm。应用钢纤维混凝土对路面进行浇筑, 厚度13 cm。

3.2 对道路路基的处理

如果道桥的路基承载力超过120 k Pa的时候, 就要将杂填土清除之后才能够开挖, 到基底的标高低于30 cm即可。当进入到碾压环节的时候, 要求压路机的载重为15 t, 以20次/min~23次/min的速度碾压3遍, 轮迹搭接的宽度介于20 cm~25 cm之间。当碾压完成一次之后, 就要使用环刀法进行试验, 确保基土的压实度超过0.95。对于压路机所碾压不到之处, 就要使用打夯机夯实。在上面铺上级配碎石, 厚度大约为200 mm~250 mm之间, 其中所掺杂的碎石, 要求粒径在5 mm~20 mm之间。在覆盖碎石的时候, 要使用振动压路机, 确保密实度符合施工规定。为了防止塑料薄膜被碎石所刺破, 可以在碎石上覆盖一层细砂, 洒水, 以提高湿润度。在钢纤维混凝土的下面铺设两层厚度为0.08 mm的塑料膜, 可以起到隔水的作用。

3.3 混凝土施工的定位放样

在道桥工程施工中, 要做好定位放样工作, 就要对槽钢侧模的标高进行控制。通常混凝土的厚度在0.28 m~0.3 m之间, 施工中可以使用槽钢侧模。侧模的下方设置灰饼, 通过降低间距而控制好标高。将通线挂好之后就可以对模板进行安装。放置侧模板的时候, 要根据挂线位置将模板所在位置初步固定, 之后使用水准仪检查模板顶部的标高, 检查模板的平直度。当侧模顶标高符合设计要求之后, 就开始焊接侧模, 并将钢筋棍打入到地下, 以固定好槽钢。

3.4 将钢纤维掺加到混凝土中

在混凝土施工中, 钢纤维加入的用量根据设计规定通过计算结果完成, 以对钢纤维的掺量有效控制, 使得混凝土的各项指标符合施工要求。在混凝土中投放钢纤维的时候, 材料的运输要使用罐车。钢纤维用分散机分散之后掺加到混凝土中, 使用搅拌机搅拌。搅拌的速度通常为40 kg/min。搅拌罐处于全速运转状态, 大约5 min即可。钢纤维混凝土见图1。

3.5 铺设钢纤维混凝土

铺设钢纤维混凝土的时候, 可以采用跳仓浇筑的方法, 将施工缝与伸缩缝有效结合。支模的设置上, 每间隔6 m就设置一个。在浇筑混凝土的时候, 第一次浇筑是基于地面浇筑完成的, 第二次浇筑是基于混凝土侧模的施工。所选用的混凝土按照设计配比混合, 使用罐车运输, 将混凝土卸入模中。在铺设作业的时候如果采用纵向分条的方式, 分条宽度要与分隔缝一致[3]。铺设的时候, 要从端部开始。在模内进行混凝土的拌合, 待其均匀之后集中卸料。卸料的速度要慢一些, 厚度要高于模板2 cm。在铺设混凝土的时候, 要确保铺设持续, 不可中断。

3.6 混凝土的振捣

在混凝土进行振捣过程中, 要注意振捣均匀, 以提高混凝土与纤维之间的密实度。要使用振动棒对钢纤维混凝土表面进行振捣。在混凝土还没有初凝的时候, 就要覆盖好已经露出的钢纤维。振捣的过程中, 要注意控制振捣时间, 对移动的距离以及振捣的深度都要予以控制。在振捣的过程中, 还要做好防水嵌缝工作。

4 结语

随着中国建筑业的崛起, 混凝土施工作为关键内容对施工质量具有重要的影响。虽然现在的工程施工中倡导使用钢纤维混凝土, 但是依然有很多的工程单位为了减少施工成本而使用普通混凝土, 导致墙面开裂, 使得路桥质量受到影响。使用钢纤维混凝土可以弥补普通混凝土在施工中所存在的不足。因此, 值得施工企业对其进行深入研究与应用。

摘要：分析了建筑工程施工中普通混凝土存在的质量问题, 论述了钢纤维混凝土与普通混凝土相比所具有的优越性能, 并阐述了钢纤维混凝土在道桥工程中的施工工艺, 有助于促进钢纤维混凝土的推广应用。

关键词：混凝土,钢纤维,道桥工程,施工工艺

参考文献

[1]郑峰.浅谈公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用[J].科技资讯, 2014 (17) :51-53.

钢纤混凝土技术 篇10

坪土隧道是新建武广客专铁路上的一座双线隧道,位于广东省与湖南省交接处,全长1 907 m。该隧道地层结构较好,主要由弱风化页岩构成,无不良地质影响。全隧进口端94 m及出口端520 m为Ⅳ级围岩,节理较发育,采用模筑衬砌;中部1 145 m为Ⅲ级围岩,地质情况良好,采用喷射钢纤维混凝土作为永久支护,总喷射量12 715 m。

2 喷射钢纤维混凝土配合比设计

2.1 喷射钢纤维混凝土性能试验

喷射钢纤维混凝土是在普通喷射混凝土中掺入分布均匀的钢纤维,依靠压缩空气高速喷射在结构表面的一种新型复合材料,其质量由抗压强度、韧度系数、等效抗弯强度3个指标控制。

通过普通混凝土与钢纤维混凝土韧度的试验比较可以看出,钢纤维能显著改善混凝土的抗裂性能、延性、韧性及抗冲击性能,改善抗疲劳性能;当钢纤维含量为0时,韧度系数和等效抗弯强度均为0。

2.2 配合比选择

1)初步配合比的选择。

该隧道设计要求喷射钢纤维混凝土主要技术指标强度等级C30;韧度系数大于60 mm;等效抗弯强度f>2.5 MPa。喷射钢纤维混凝土配合比设计与普通喷射混凝土设计相似,其强度主要也是由水灰比、速凝剂掺量、骨料级配等决定。

采用不同的水灰比和砂率试验,分析试验结果得到最佳砂率为55%。在最佳砂率得出后做高效减水剂试验,其掺量为0.6%时减水率为11.9%;做速凝剂试验时速凝剂掺量为2.5%～3.5%,掺速凝剂与未掺速凝剂抗压强度比1 d为148%,28 d为82%。通过大量试验,初步选定水灰比W/C=0.47,砂率Sp=55%,M速=3.0%,M减=0.6%,M钢=50 kg/m3;坍落度在试验室内试验值为120 mm～150 mm,施工现场控制在100 mm～140 mm。配合比为C∶W∶S∶G∶M速∶M减=1∶0.47∶1.77∶1.46∶0.03∶0.006,钢纤维含量50 kg/m3。

采用初步选定的理论配合比,在洞内进行第一次试喷,取样进行强度检测,并测试混凝土回弹量。试喷结果为:混凝土抗压强度20.03 MPa,达不到设计要求C30强度等级;韧度系数为64.05,能满足韧度系数不小于60的设计要求;回弹量为28%,偏大。

2)施工配合比的确定。

微硅粉加入混凝土中一般会增加用水量10%～15%,使混凝土粘性更好,无泌水现象,坍落度损失一般在18%～50%,喷射混凝土时可减少回弹量。微硅粉等量取代水泥,用水泥和微硅粉(C+Si)为胶结材,用水胶比(W/(C+Si))代替通常水灰比(W/C)进行计算;分别选择微硅粉掺量为3%,5%,7.5%,10%做试拌,微硅粉含量与强度的关系。微硅粉掺量在7.5%左右时,能获得较高的强度比。

从各项检测数据分析,由于掺入了微硅粉,混凝土的强度和韧度系数均满足了设计要求,且边墙部位一次喷射厚度较大,回弹量较未掺微硅粉时降低了50%,效果良好。

根据几次现场试喷及检测确定,施工时,边墙部位不掺速凝剂,施工配合比采用水泥∶微硅粉∶砂∶碎石∶水∶钢纤维∶减水剂=462∶38∶851∶696∶235∶50∶3;拱部掺加少量速凝剂,施工配合比采用水泥∶微硅粉∶砂∶碎石∶水∶钢纤维∶减水剂∶速凝剂=453∶37∶841∶688∶240∶50∶2.94∶9.8。

3 喷射钢纤维混凝土

1)开机前,必须保证系统风压达到0.5 MPa以上,开机后,随时观察工作风压压力情况,一般控制在0.3 MPa～0.4 MPa,并根据喷嘴出料情况及混凝土回弹情况调整工作风压。2)喷射手在操作过程中,为保证喷射混凝土质量,达到减少回弹量的目的,喷嘴与受喷面尽量要垂直,喷嘴与受喷面的距离,边墙控制在1.2 m～1.5 m,拱部控制在0.8 m～1.2 m。实践证明,喷射距离过近,会造成喷射混凝土松散,而喷射距离过大,则喷射混凝土回弹量增大,混凝土的密实性差。3)喷射料束运动轨迹:喷射顺序自下而上,先墙脚后墙顶,先拱脚后拱顶,料束呈旋转轨迹运动,后一圈压前半圈,纵向按蛇形,每次喷射长度以1 m～2 m为宜。边墙部位喷射厚度可稍大,但拱部应采取二次喷射方式,即第一次喷8 cm左右,第二次喷7 cm左右。4)喷射作业时,喷射手应时刻注意观察喷嘴情况,一旦发生堵管,先停主机,再关风阀,等管道疏通和清除故障后方能再开机。5)停机前停止上料,待料斗中混凝土输送完后,通知喷射手将喷嘴移开受喷面,从料斗中加水清洗,同时,关闭振动机和速凝剂计量泵,当喷嘴喷出清水后,关主电机,稍后再关主风阀,最后停速凝剂辅助风,切断风、电源,清洗湿喷机。6)同一围岩永久支护采用喷射钢纤维混凝土与普通混凝土衬砌比较,通过对双线铁路隧道Ⅱ级围岩地段采用普通混凝土衬砌,与喷射钢纤维混凝土作直接成本分析比较,每米可降低工程成本近0.7万元,经济效益明显。7)当岩面少量渗水时,先按潮喷施工方法素喷20 mm厚混凝土,喷射时从远离出水处开始,逐渐向涌水点逼近,将散水集中,安设导管引出,最后喷钢纤维混凝土至设计厚度。

4 质量检验

1)强度、韧度系数、等效抗弯强度检验在施工中每间隔10 m在拱部和边墙各取1组(3件100 mm×100 mm×100 mm)试件做抗压强度检验(CECS 38∶92),每隔20 m在拱部和边墙各取1组(6件100 mm×100 mm×450 mm)试件做等效抗弯强度检验、韧度系数检验。试件采用现场大板取样、切割成型、标准养护,28 d强度试验。2)厚度检验。每15 m检查1个断面。每断面从拱顶起,每2 m布设1个检查点钻孔。3)钢纤维含量检验。在出料口和回弹物中分别取10 L钢纤维混凝土,以磁铁吸出钢纤维,洗净、晾干后,用天平称其质量,计算混凝土所含钢纤维体积率。

5 韧度系数、等效抗弯强度试验

5.1 试验步骤

1)试验前将试件表面进行画线,粘结角形支承(采用粘性较强的双管胶,不能用粘性较低的502胶水),先安装支架2,再安装支架1,百分表支架的另一端只是放在支架2的固定螺栓上。

2)加载时,应先接触刚性组件(千斤顶),并预加一定荷载,当荷载达到满量程的5%～10%时,接触测力传感器。加载小于5%会出现刚性不足,加载大于10%会出现总变形不足。

3)初裂后减小加荷速度,使试件处于准等应变状态,其条件为:挠度增量最大时的相应速度(μm/s):挠度由0倍～3倍最大荷载挠度时段内相应速度的平均值不大于5 μm/s。

在加荷过程中记录挠度变化速度,绘出荷载—挠度曲线(见图1);当试件有明显裂缝,可以稍增加荷载,缩短试验时间。

5.2 计算方法

1)韧度系数计算。

初裂点的确定。在荷载—挠度曲线图中,找到初裂点及挠度曲线线性部分与非线性部分的交点,此点(见图1中A点)为初裂挠度,用δ表示,利用AutoCAD的工具求出面积OAB,同样求出5.5δ,15.5δ时的面积OACD,OAEF。在美国AsTMC1018-85规范中,定义弯曲韧度指标Ⅰ10和Ⅰ30,分别为变形达到5.5δ,15.5δ时的面积对应的韧度的商值。

2)等效抗弯强度计算。

在做韧度试验的同时,可做等效抗弯试验,只需把挠度测量加大,当挠度δ=1/150净跨度时停止,此时荷载—挠度曲线下面的面积Tb就是变形时吸收的能量,用AutoCAD的工具求出面积,等效抗弯强度f=(Tb×z)/(δ×b×h);试件尺寸为100 mm×100 mm×450 mm,δ=2 mm。

6 结语

喷射钢纤维混凝土作为铁路双线隧道的永久支护在万军迥隧道施工中取得了成功,形成了一套完整的工法,对今后类似的工程施工可提供技术借鉴。同时证明,韧度系数和等效抗弯强度试验可在现场采用带刚性组件的普通液压试验机进行试验,具有较好的经济效益和推广价值。

参考文献

[1]CECS 38∶92,钢纤维混凝土试验方法[S].

[2]AST MC1018-85,钢纤维增强混凝土弯曲韧度和初裂强度的试验方法[S].

钢纤混凝土技术 篇11

【关键词】:钢纤维混凝土 除险加固 拱坝

中图分类号:TV22 文献标识码: A 文章编号:1003-8809(2010)-06-0045-01

1.概述

钢纤维喷射混凝土是通过管道输送装置在高压作用下将掺入钢纤维的混凝土拌合物高速喷射到施工作业面的的一项技术。^[1]

钢纤维喷射混凝土首次于1973年在美国爱华达州得到应用,其后,将其成功应用于隧道衬砌、斜坡稳定、涵洞、水库等其他结构工程。

70年代后期和80年代初期,加拿大广泛开展了钢纤维喷混凝土工艺的应用和研究,并将干拌法钢纤维喷射混凝土工艺成功应用于岩石加固措施中。^[1][2]

2.工程概况

横泾水库是我国90年代建造的浆砌石拱坝。坝顶长118m,坝顶平均宽1.92m,坝底宽为6.50m,坝顶高程为70.00m。由于受当时施工条件及资金等因素影响,水库建成之后就出现了裂缝和渗漏水现象,随着时间的推移,裂缝渗水越来越大。2005年横泾水库被评定为三类坝,需要进行除险加固。加固方案中主要是对大坝进行防渗处理,经研究比较,采用上游面喷射钢纤维混凝土防渗。

3.主要工程措施

3.1锚杆

在高程42.50m～67.50m之间均设锚杆。锚杆采用Ф22,锚进深度为0.60m,外露0.08～0.12m,水平间距为1.00m,垂直间距为2.00m。

锚杆杆体使用前应平直、除绣、除油,杆体钢筋保护层厚度不小于8mm。水泥砂浆的强度等级为M20,砂浆采用中细砂,粒径不大于2.5mm,使用前应过筛;配合比水泥砂浆为1:1～1:2(重量比),水灰比为0.38～0.45;砂浆拌和均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完,并严防石块、杂物混入。

注浆开始或中途停止超过30min时,应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路;注浆时,注浆管应插至距孔底50～100mm,随砂浆的注入缓慢均速拔出;杆体插入后,若孔口无砂浆溢出,应及时补注。杆体插入孔内长度不小于设计规范的95%,锚杆安装后不得随意敲击。

锚杆质量,应检查砂浆密实度,注浆密实度大于75%方为合格。3.2喷射料

喷射方法采用干喷法。钢纤维不得有明显的锈蚀和油渍及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质;钢纤维内含有的应加工不良造成的粘连片、铁屑及杂量的总重量不应超过钢纤维重量的1%。 喷射砼采用的水泥为普通硅酸盐水泥,其强度不低于32.5MPa。砂应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5,砂的含水率宜控制在5%～7%;骨料粒径应小于10mm,使用碱性速凝剂时,不能使用含有活性二氧化硅的石材。干法喷射水泥与砂、石之重量宜为1.0:4.0～1.0:4.5;水灰比宜为0.40～0.45。

3.3施工机械

干法喷射砼机要求密封性能良好,输料连续均匀,生产能力(混合料)为3～5m3/h;允许输送的骨料最大粒径为25mm,输送距离(混合料)水平不小于10mm,垂直不小于30mm。

选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗毛量的要求;压风进入喷射机前,必须进行油水分离。

混合料的搅拌采用强制式搅拌机;输料管应能承受0.8MPa以上的压力,并应有良好的耐磨性能;干法喷射砼施工供水设施应保证喷头处的水压为0.15～0.20MPa。

3.4喷射前的准备工作

在喷射砼前,应对喷射区的坝面凿毛以及拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石和坝脚的岩渣、堆积物,用高压风水冲洗受喷面,以清除表层杂物及风化薄层,并埋设控制砼厚度的标志。

3.5喷射作业

喷射可以采用空中悬挂作业,但务必注意施工安全。喷射作业应分段分片进行,喷射顺序应自下而上。

开始喷射时,应减少喷头与受喷面的距离,并调节喷射角度,以保证砼的密实性。喷射机的工作风压,应满足喷头处的压力在0.1MPa左右,喷射作业完毕或因故中断喷射时,必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。

3.6喷射砼强度质量的控制

钢纤维的称量每一工作班至少检验二次;同时水洗磁铁收集钢纤维的方法在浇筑地点取样检验钢纤维体积率,每一工作班至少一次;该方法检验钢纤维体积率的误差不应超过配合比要求的钢纤维体积率的±15%。

喷射砼的匀质性,可以现场28d龄期喷射砼抗压强度的标准差和变异系数,按表3.1的控制水平表示。

检查喷射砼强度抗压强度所需的试块应在工程施工中抽样制取,试块数量每喷射50m3混合料设一组,每组试块不得小于3个。

目前喷射混凝土已广泛应用于各个工程领域,但钢纤维喷射混凝土仍用的较少,将其加固浆砌石拱坝还是首次应用。

参考文献:

[1]高丹盈,刘建秀.钢纤维混凝土基本理论[M].北京:科学技术文献出版社,1994

[2]罗章,李启月,凌同华.钢纤维混凝土的工程应用研究[J].江西有色金属,2003,(2):12-15

钢纤混凝土技术 篇12

混凝土由于其自重大, 脆性较强限制了它的使用, 目前, 改性混凝土已经广泛应用到建筑领域, 改性混凝土将是21世纪混凝土研究的主要方向, 其改善了普通混凝土的某些重要特性, 同时又赋予普通混凝土以某些新的特性。纤维的加入能大大提高混凝土原有的抗弯、抗拉强度以及断裂延伸率, 还将提高混凝土的抗冲击性和韧性, 从而将较大改变混凝土原来一直作为脆性材料的概念。钢纤维混凝土是一种典型的改性混凝土, 由于钢纤维混凝土具有很好的增韧效果, 使得它在地下工程、防护工程等建筑领域得到广泛的使用。目前, 工程上应用最多的为钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土, 而在实际应用中, 通常制作的是钢纤维高强混凝土, 其强度等级一般为C50~C100。聚丙烯纤维则较多地应用于普通混凝土, 这种混凝土在建筑施工中的能耗大、工效低, 不能适应建设工程迅速发展的要求。因此, 需要对钢纤维混凝土的应用现状进行调研, 加强钢纤维混凝土产学研结合模式研究, 并提出决策建议。

1 钢纤维混凝土工程应用调研

纤维混凝土的应用越来越广泛, 以钢纤维混凝土为例[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15], 介绍部分工程应用实例: (1) 隧洞衬砌与矿井。采用喷射钢纤维混凝土代替钢筋混凝土衬砌或者钢筋网喷射混凝土衬砌, 具有截面减少、强度高、韧性好、施工简便等优点, 是当今国内外应用广泛的一个领域, 我国钢纤维混凝土近年来在铁路隧道, 水工输水涵洞, 矿井等应用良好。 (2) 建筑工程。钢纤维混凝土在房屋建筑框架节点, 预制桩工程等得到了广泛的应用。 (3) 管道工程。在薄壁管结构中, 钢纤维混凝土呈二维分布的趋势, 较三维分布有更高的增强效果。钢纤维混凝土薄壁管结构能承受一定的环向拉力和外压载荷, 可以用于低压输水管道或者排水管道。 (4) 公路桥梁工程。对箱形拱桥拱圈而言, 采用力学性能优越的钢纤维混凝土取代主拱圈受拉区域的混凝土, 提高其抗拉、抗冲击性能, 改善主拱圈的疲劳性能, 对拱式桥梁具有显著的技术意义。对连续桥梁和吊拉组合索桥, 采用钢纤维混凝土制作薄壁连续箱形梁, 并将钢纤维, 钢丝网和预应力技术结合, 使得上部结构重量减少40%~50%。钢纤维混凝土广泛应用于钢纤维混凝土桥面, 公路桥大修工程, 高架车道钢纤维混凝土道面等等。 (5) 港口和海洋工程。在港口和海洋工程中, 最重要的问题是海水环境对钢纤维混凝土的腐蚀问题, 因此, 对这一领域的应用需要慎重, 但是日本和挪威在这方面还是做得很不错, 日本钢铁俱乐部使用钢纤维混凝土做钢管桩防蚀层, 在海水中10年, 钢纤维混凝土防蚀层都保护得很好, 钢管桩表面无锈蚀, 表面仍有金属的光泽。 (6) 其他工程。比如应用在钢筋混凝土煤仓, 港内道路和堆场罩面, 维护和加固工程防爆工程, 承受重级工作制的工业厂房和仓库地面, 薄壁蓄水结构以及各类建筑物的修补、加强、抗震加固等等。而聚丙烯混凝土在工程中也得到了很大的应用:在水下以及潮的正常使用。聚丙烯纤维混凝土使用在水利工程及海岸工程等对抗裂防渗有较高要求的混凝土构筑物中, 既抑制了混凝土的塑性龟裂, 又提高了抗渗性能。聚丙烯纤维混凝土目前得到最广泛应用的场合主要是面支承平板结构, 聚丙烯纤维混凝土具有干缩量小, 对初凝塑性收缩的微裂纹可以进行抑制, 混凝土开裂问题得到了解决。在混凝土使用设计时, 通常设置表层分布的钢筋网以防止表面收缩裂缝。钢筋网的间距通常设计为15~20 cm。一个经济有效的措施就是采用一定掺量的聚丙烯纤维混凝土来替代钢筋网, 这样就可简化施工, 加快施工进度, 这方面试验研究具有较高的应用价值。喷射混凝土常常采用聚丙烯混凝土, 这是因为其具有很高的黏稠性。相对喷射普通混凝土而言, 喷射聚丙烯纤维混凝土可以明显地降低回弹损失, 可以增加单次喷射的厚度, 导致生产能力提高, 成本降低, 并提高施工质量, 防止裂纹的产生。适用于护坡工程、隧道支护、拱桥底部修补和建筑物穹顶喷浆、筒仓结构及水池等工程的预应力喷浆护面等。聚丙烯纤维混凝土在公路工程已经取得了大量成功工程实例, 聚丙烯纤维混凝土的抗冲击疲劳以及抗磨损特性在工程建设实践中得到了证明。高速公路采用聚丙烯纤维混凝土路面使用寿命增加5~10年。许多路面要通行重型或超重型汽车, 对现场施工道路路面具有特殊要求, 要求其抗磨、抗冲击、抗裂等。普通混凝土路面由于耐久性差很难达到要求, 用聚丙烯纤维混凝土铺设路面, 可以满足运输要求。

经过多年的推广, 纤维混凝土已经在全国20多个省的各类工程中进行了成功的大面积的应用。这些工程包括工业及民用建筑、桥梁、道路、地铁、机场、水利工程, 保温材料、预制构件、干粉砂浆等。其中不乏许多重要的大型工程和具有典型意义的工程, 如深圳会展中心、重庆朝天门广场、深圳市民中心、重庆黄花园大桥、广州新机场、深圳地铁、重庆渝海地王广场、广州名汇商城、深圳游泳跳水馆、湖北出版文化城、重庆新机场、广州地铁、京珠高速、广州正佳广场、南阳回龙蓄能电站、重庆世贸中心、广州新中国大厦、重庆渝澳大桥、北京蓝海洋水上世界、乌海灌渠、重庆石板坡大桥等。1999年, 土木工程专家将聚丙烯纤维混凝土写进《深圳建筑防水构造图集》后, 广州、北京等地也开始对掺加纤维规格、使用方法等进行规范化, 编写技术规程。随着工程实践的扩大, 纤维混凝土开始进行大量工程应用推广。目前, 纤维混凝土已经在福建省建设工程中具有很多运用的实例。比如福州市的鳌峰大桥是连接南北交通的主干道, 交通非常繁忙, 重型车流量非常多, 导致桥面铺装层产生大量的裂缝, 北引桥面的破环更加严重, 即使曾经采用了沥青罩面维护, 使用不长时间后, 又产生了大量的裂缝。1999年, 采用钢纤维混凝土+沥青混凝土技术, 北引桥面铺装层改造后经过一年多的行车使用, 桥面铺装层没有出现裂缝, 为行车提供了良好条件。实践证明, 钢纤维混凝土比普通钢筋混凝土具有更优良的性能并且已经广泛应用在防护工程、桥梁、地下工程等建筑工程。

2 钢纤维混凝土技术运用现状分析

钢纤维混凝土具有优异的特性, 使其广泛应用于各个工程领域, 但由于其本身存在的问题, 也对它的应用产生的原因导致其性能偏低, 大规模使用具有较高的难度。目前, 钢纤维混凝土一般应用于梁柱节点。因此, 钢纤维制造工艺是以后研究的重点, 解决了这个问题, 可以进一步增加钢纤维混凝土在工程中的应用。 (2) 钢纤维混凝土的增强机理还需要进一步研究, 复合理论具有一定的局限性, 纤维复合中的耦合效应问题还没有解决, 同时, 纤维间距理论也未能解决纤维自身的耦合问题。 (3) 目前, 钢纤维混凝土在物理性能方面进行了大量的研究, 然而, 耐久性方面研究就偏少, 这对钢纤维混凝土工程应用产生了阻碍, 我们要尽早着手研究其化学性能, 指导解决将要出现的问题和改善新设计的钢纤维混凝土化学性能问题[10]。 (4) 钢纤维混凝土由于具有良好的耐磨性能、抗折强度以及抗裂特性, 非常适合在重载交通路面工程中应用[11,12]。目前看来, 我国的钢纤维混凝土的研究与开发方面和国外相比, 还有一定的差距。有许多问题有待进一步的研究。这些问题包括钢纤维在水泥碱性环境中的腐蚀;纤维与混凝土间粘结的紧密性以及耐久性;理论研究与实际工程的结合问题;工艺路线的研究需要具有实际意义等。钢纤维混凝土大规模应用存在的瓶颈是其成本高, 高效节能的工艺路线是解决这个问题的关键。混凝土早期存在沉降、干缩等不利性能, 导致产生裂缝, 钢纤维混凝土可有效解决这个问题, 因此, 钢纤维混凝土的应用范围很广。

3 钢纤维混凝土产学研结合模式研究与对策

本文通过钢纤维混凝土技术进展调研, 并行了实验研究, 然后再研究了纤维混凝土在工程中的应用, 展现了纤维混凝土的优良性能与应用前景, 然而, 纤维种类多样, 不同工程需要选择不同种类的纤维混凝土, 同时, 实验手段多样, 试验标准还有待统一。同时, 一些纤维“学、研”多, “产”少, 并不能进行工程应用, 因此, 目前在纤维混凝土技术应用产学研方面仍存在以下问题: (1) 产学研没有形成统一, 有脱节现象。研究还是集中在动静态性能研究方面, 对于工程应用研究较少。 (2) 产学研单位没有形成完善的纤维混凝土应用新理论体系、新技术体系和相关理论、技术工程应用。 (3) 产学研单位对纤维混凝土的绿色施工技术研究较少, 导致研与学较多, 产较少的状态。

有鉴于此, 本项目主要进行纤维混凝土产学研结合模式关键技术研究。首先调研国内外纤维混凝土技术的发展趋势、应用范围, 调查纤维混凝土工程的应用与资源配置情况;本项目就钢纤维混凝土SHPB试验的研究对纤维混凝土产学研结合模式关键技术提供以下参考意见。

1) 需建立纤维混凝土产学研示范基地, 促使科研成果与工程应用有效接轨。

2) 需对纤维混凝土产学研进行引导, 加强绿色施工技术研究, 解决目前纤维混凝土产学研没有形成统一, 有脱节现象。并在政府的指导下进行资源优化组合。

3) 需政府引导, 建立纤维混凝土产学研三位一体协同创新中心, 实现资源共享的机制。

摘要：混凝土具有能耗低、易成型、耐久性好, 价格便宜, 与钢材结合可以制成各种承重结构等优点, 但是由于混凝土的自重大, 抗拉强度低, 脆性大等弱点限制了它的应用发展, 因此, 研究混凝土的轻质、高强, 改变脆性等有着重要的应用价值, 钢纤维的加入增加了混凝土的韧性, 很好地解决了混凝土的脆性问题, 因此, 在工程中得到了大量的应用, 本文调研了钢纤维混凝土在福建等地区的应用状况, 针对其产学研结合模式进行了分析, 提出了钢纤维混凝土产学研结合模式的关键问题, 并提出了解决钢纤维混凝土产学研脱节的具体措施。