鋼纖維范文
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篇1
摘要：鋼纖維混凝土是一種新型的復合材料，具有較高的抗拉強度和斷裂韌性，抗疲勞等性能，本文通過對普通鋼纖維混凝土和自密實鋼纖維混凝土性能的對比，闡述鋼纖維混凝土在施工過程中的拌合工藝；通過與普通鋼纖維混凝土工藝的對比，闡述自密實鋼纖維混凝土在施工過程的優越性。
關鍵詞：自密實混凝土 鋼纖維 施工工藝
1.概述
鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。
自密實混凝土的應用已經20年的歷史，在國內的應用僅有10多年，特別是最近幾年，自密實混凝土的應用越來越廣泛，自密實混凝土是指在自身的重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充米板，同時獲得很好的均質性，并且不需要附加振動的混凝土，因自身具有很多優點，自密實混凝土被廣泛的應用于工程中。
自密實鋼纖維混凝土集這兩種混凝土的優點于一身，即在混凝土施工澆筑的過程中利用自密實混凝土拌合物的易澆筑密實的特點，在混凝土硬化后利用鋼纖維混凝土的力學與變形能力。
2.鋼纖維混凝土的特點
在普通混凝土之中，以亂向的方式均勻地把一定量的鋼纖維分布其中，再經過硬化從而制得鋼纖維混凝土，這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，較之普通混凝土，物理力學性質大多都較高：重量和強度比值增加；抗拉 抗壓及抗彎的極限強度較高；良好的抗沖擊性能；明顯改善的變形性能；顯著提高的抗裂與抗疲勞性能；抗剪性優越；對由于溫度應力而造成的裂縫及裂縫的擴展的的阻止與抑制能力良好；耐磨與抗凍性能良好。
普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%—2%之間，較之普通混凝土，抗拉強度提高40%—80%，抗彎強度提高60%—120%，抗剪強度提高50%一100%，抗壓強度提高幅度較小，一般在0—25%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高。
自密實鋼纖維混凝土擁有普通鋼纖維混凝土的特點，同時還具有自密實混凝土的自密實性能，主要包括流動性、抗離析性及填充。每種性能均可采用坍落擴展度試驗、V漏斗試驗（或T50試驗）和U型箱試驗等一種以上方法檢測。這種自密實性能可以保證混凝土良好的密實，不需要振搗，改善混凝土的表面質量，不會出現不會出現表面氣泡或蜂窩麻面，不需要進行表面修補；能夠逼真呈現模板表面的紋理或造型。但鋼纖維體積率對鋼纖維自密實混凝土的抗壓強度影響不大，但對劈拉強度和抗折強度影響較明顯，且隨著鋼纖維體積率的增加而增大。
3.鋼纖維混凝土的比較
兩種鋼纖維混凝土比普通混凝土具有以上的特點，但是這些特點與鋼纖維有著密切的關系，在鋼纖維混凝土的制備過程中，兩種混凝土鋼纖維的選擇要考慮以下幾個方面：
⑴纖維種類 不同種類的鋼纖維具有不同的力學性能（主要是抗拉強度、彈性模量、短裂延伸率等），而這些性能與鋼纖維能否在混凝土中起作用有著很大的關聯性。
⑵纖維長度與長徑比 使用連續長鋼纖維時，鋼纖維與水泥基體黏結較好，因此可充分發揮鋼纖維增強作用。但如果使用的是短鋼纖維時，則要取決于鋼纖維的臨界長徑比。鋼纖維臨界長徑比是鋼纖維的臨界長度與其直徑d的比值，即①若鋼纖維的實際長徑比小于臨界長徑比，則復合材料破壞時，鋼纖維由水泥基體內拔除。②若鋼纖維的實際長徑比等于臨界長徑比，只有基體的裂縫發生在鋼纖維中央時鋼纖維才拉斷。否則鋼纖維短的一側從基體內拔出。③若鋼纖維的實際長徑比大于臨界長徑比，則復合材料破壞時鋼纖維可拉斷。
鋼纖維長度的選擇：鋼纖維的長度必須與混凝土中粗集料的公稱粒徑相匹配，混凝土粗集料的公稱粒徑應為鋼纖維長度的2/3~1/2,即鋼纖維可以跨越一個粗集料，并與另外一個粗集料的1/3搭接，同時鋼纖維的長度不可以太長，過長的鋼纖維攪拌不均勻，且容易成團。
⑶纖維體積率 纖維體積率直接影響到混凝土的工作性能，力學性能及耐久性能等。纖維摻量過少時，不能很好發揮效果，纖維摻量過多會使混凝土難以成行，出現“團聚”現象。
⑷纖維取向 鋼纖維在混凝土中的取向對其利用率有很大影響鋼纖維自密實混凝土攪拌時，宜采用強制式攪拌機，為了使鋼纖維充分分散防止鋼纖維由于一次性加入攪拌機而出現結團現象，把鋼纖維先經過分散機然后加入攪拌機，采用先干后濕分級投料的工藝，將鋼纖維，粗集料，細集料根據配合比配制的混合料在攪拌機先干拌1min，然后再加入水和外加劑進行攪拌。
兩種鋼纖維混凝土的施工制作順序和方法類似，但是，在澆筑之后，普通鋼纖維混凝土和一般的混凝土一樣需要振搗，摻入的鋼纖維由于自身的重量在振搗的過程中會向著振搗的相反方向聚集，導致混凝土中的鋼纖維分布不均勻，從而影響鋼纖維混凝土的力學性能。
相反，鋼纖維自密實混凝土在澆筑之后，由于自密實混凝土在自身重力作用下能夠流動填充模板而不需要振搗，避免了鋼纖維在混凝土中聚集的現象，使得自密實鋼纖維混凝土的力學性能得到充分的利用。
鋼纖維自密實混凝土無需振搗而能自實。在實際施工中消除了澆筑混凝土時的振搗噪聲，提高了施工速度和質量，實現了混凝土澆筑的省力化，為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體、大體積、有特殊要求、振搗困難的工程施工施工條件帶來了極大的方便。
決定鋼纖維混凝土力學性能的最后總要參數是它的韌性，已經有研究結果顯示鋼纖維自密實混凝土的韌性要比普通鋼纖維混凝土強的多[1]。
參考文獻：
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篇2
關鍵詞：鋼纖維混凝土；研究現狀；增韌機理
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
中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：
1. 緒論
21世紀，混凝土是人類社會最廣泛使用的大宗建筑材料，與其他建筑材料相比具有材料來源廣、工藝簡單、適應性強、施工方便等特點。但是由于混凝土材料本身存在收縮大、脆性大、易開裂，以及斷裂韌性低等本質性的弱點，制約了混凝土的進一步發展。隨著水泥基材料抗壓強度的大幅度提高，如何增加水泥基材料的抗裂、抗沖擊、抗拉及延性等性能，成為工程界所關心的問題。目前國際上基本上一致認為纖維混凝土是提高混凝土抗裂性和韌性的有效辦法。我國著名混凝土專家吳中偉教授生前曾多次指出，復合化是水泥基材料高性能化的主要途徑，纖維增強是其核心，復合化的技術思路—“超疊加效應”，對混凝土材料的高性能化具有重要意義。
自20世紀70年代以來，纖維增強水泥基復合材料已日益引起材料界與工程界的廣泛重視。隨著研究工作不斷深入，新品種相繼問世，并大量應用于工程領域。纖維混凝土是國際上近年來發展很快的新型水泥基復合材料，以其優良的抗拉抗彎強度、阻裂限縮能力、耐沖擊及優良的抗滲、抗凍性能而成功地應用于軍事、水利、建筑、機場、公路等領域，目前它已成為研究較多、應用較廣的水泥基復合材料之一。研究表明：混凝土基材中摻入纖維是提高混凝土韌性、抗沖擊性能和抑制砂漿塑性收縮開裂的一條有效途徑。
2. 鋼纖維混凝土（SFRC）的概述
鋼纖維混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，簡稱SFRC）是近20年迅速發展起來的一種新型復合材料。它是在普通混凝土中摻入亂向分布的鋼纖維所形成的一種纖維型與顆粒型相混合而成的復合材料。除抗壓強度外，它的其它物理力學性能都比普通混凝土有顯著的改善和提高。在受力過程中，鋼纖維發揮其抗拉強度高，而混凝土發揮其抗壓強度高的優勢，兩者各施所長，不僅提高了混凝土的抗拉、抗折、抗剪強度，而且由于它的阻裂性能使原來本質上是脆性材料的混凝土呈現出很高的抗裂性、延性和韌性。
研究表明鋼纖維混凝土具有以下的性能特點：
(1)具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強度。在混凝土中摻入適量鋼纖維，其抗壓強度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度顯著），抗拉強度提高50%~100%，抗彎強度提高50%~80%，抗剪強度提高50%~100%。
(2)具有卓越的抗沖擊性能。材料抵抗沖擊或震動荷載作用的性能，稱為沖擊韌性，在通常的纖維摻量下，沖擊抗壓韌性可提高2~7倍，沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。
(3)收縮性能明顯改善。在通常的纖維摻量下，鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%~9%。
(4)抗疲勞性能顯著提高。鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。據研究表明當摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106時，應力比為0.68，而普通混凝土僅為0.51；當摻有2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達2×106時，應力比為0.92，而普通混凝土僅為0.56。
(5)混凝土耐久性能提高。由于鋼纖維混凝土抗裂性、整體性好，因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。據研究表明，摻有1.5%的鋼纖維混凝土經150次凍融循環，其抗壓和抗彎強度下降20%，而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上，經過200次凍融循環，鋼纖維混凝土試件仍保持完好。摻量為1%、強度等級為C35的鋼纖維混凝土耐磨損失比普通混凝土降低30%。
3鋼纖維混凝土的發展情況
近年來，國內外對全摻鋼纖維混凝土的力學性能和結構性能做了大量的研究。1910年美國的H. F. Porte曾發表了有關以短纖維增強混凝土的研究報告，建議把短纖維均勻分散在混凝土中用以強化基體材料。1911年美國的Graham曾把鋼纖維摻入普通鋼筋混凝土中得到了可以提高混凝土強度和穩定性的結論。此后，直到1940年，美、英、法、原聯邦德國等國家先后公布了許多關于鋼纖維混凝土方面的專利，僅就國外文獻而言，在我國較有影響的就有英國學者D. J. Hannant、美國籍學者P. N. Balaguru和S. P. Shah等人的專著，有的還被譯為中文。摻加鋼纖維來提高混凝土的耐磨性和抗裂性、鋼纖維混凝土制造工藝、改進鋼纖維形狀以提高纖維與混凝土基體的粘結強度等。日本在第二次世界大戰期間，由于軍事上的需要，也曾進行過有關鋼纖維混凝土方面的研究，但當時均未達到實用化的程度。
20世紀70年代，美國Battele公司研制出一種劃時代的鋼纖維制作方法，即熔融拔出法（Melt-Extraction），制造出廉價鋼纖維，鋼纖維混凝土的實用化才從根本上取得了進展，1966年美國混凝土協會成立纖維混凝土委員會(ACI544委員會)。1973年，在加拿大渥太華，由美國ACI544委員會舉辦了第一次纖維混凝土的國際會議，而后于1975年、1978年在倫敦又相繼召開了纖維混凝土的國際性學術討論會。此后20多年，鋼纖維混凝土在發達國家和發展中國家的開發研究受到普遍重視，尤以日本、美國、英國進展最快。
近年來科研工作者對纖維混凝土的研究有了更新的進展，1993年中國工程建設標準化協會批準實施《纖維混凝土結構設計與施工規范》，規范的頒布極大地推動了纖維混凝土在各種工程以及建筑制品等領域的推廣應用。近年來，國內一些大的機場跑道陸續采用鋼纖維混凝土做路面，使用壽命可提高到30年以上，取得了良好的效果。
4纖維增強機理
在鋼纖維混凝土中，纖維的主要作用是限制在外力作用下混凝土基體中裂縫的擴展。在受荷（拉、彎）初期，混凝土基體與纖維共同承受外力，前者是外力的主要承受者；當基體開裂后，橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。若纖維體積率超過某一臨界值，整個復合材料可繼續承受較高的荷載，并產生較大的變形，直至纖維被拉斷或纖維從基體中被拔出，以致復合材料破壞。因此，與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土具有較高的抗拉和抗彎極限強度，而尤以韌性提高的幅度為大。根據國內外研究表明纖維增強混凝土機理主要為以下兩方面：
（1）復合材料機理。該機理將鋼纖維作為增強材料，應用復合材料混合法則推導纖維混凝土的應力、彈性模量，并考慮纖維混凝土的力學性能與纖維的摻量、纖維取向、長徑比和纖維與基體粘結力之間的關系。
（2）纖維間距機理。該機理是由美國學者J.P.Romualdi提出，它根據斷裂力學說明纖維對于混凝土裂縫的約束作用，該理論認為混凝土內部的缺陷是天生的，要想提高這種材料的抗拉強度，必盡量減少混凝土內部的缺陷，提高混凝土的韌性，降低內部裂縫尖端的應力場強度因子。
纖維分布和取向對混凝土性能的影響也是很重要的。若能使纖維分布在受拉區并按受拉方向定向排列，則增強效果將大大加強。目前在增強理論取得進展的同時，大量生產鋼纖維的工藝問題也解決了，使得鋼纖維混凝土源源不斷應用于工程建設之中。
參考文獻：
1焦楚杰, 孫偉, 高培正, 蔣金洋. 鋼纖維高強混凝土力學性能研究. 混凝土與水泥制品, 2005,(3)
2 鄧宗才, 彭書成. 啞鈴型鋼纖維粉煤灰混凝土基本力學性能及抗彎韌性. 公路. 2003, 9
篇3
關鍵詞：噴射 鋼纖維混凝土 質量控制
鋼纖維混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、鋼纖維及必要時摻入外加劑或摻和料按一定比例配制而成。鋼纖維混凝土具有良好的綜合力學性能，鋼纖維的加入可提高混凝土的強度、韌性及抗裂性，使混凝土的特性由脆性向彈塑性過渡，是目前國內外比較先進的外摻料。鋼纖維按材質分為普通碳素鋼和不銹鋼兩種類型，一般多用普通碳素鋼鋼纖維。這項技術發展以來，在隧道和地下工程中的襯砌支護、礦山巷道的軟巖支護、建筑物與橋梁的修補加固、水工建筑的面板防滲加固處理等很多工程項目上得到應用。
一、噴射鋼纖維混凝土的材料質量要求
1、水泥和水灰比：鋼纖維噴射混凝土施工的首要要求是有良好的工作性，即混凝土拌和物有較好的流動性、保水性、粘聚性。水泥水化之后，膠合料覆蓋在集料和鋼纖維表面，減少了摩擦阻力，形成良好的流動性，促使鋼纖維混凝土與受噴面粘結；水泥的強度與鋼纖維噴射混凝土的強度基本上成正比例關系，但是高標號的水泥增加施工成本，水化熱大，不利于混凝土強度的增長。
一般混凝土的抗壓強度與灰水比成正比例的關系，但對于鋼纖維噴身混凝土，其噴射時的水灰比與到達受噴面的混凝土的水灰比有一定的差異。而且水灰比過大，水泥的水化反應充分，但是混凝土拌和物易離析、泌水，混凝土硬化后收縮變形大；水灰比過小，富余的水泥顆粒多，干噴工藝增加粉塵和回彈率，且鋼纖維噴射混凝土是噴敷成層狀的，粘結不好。因此，水灰比既要使鋼纖維噴射混凝土有良好的流動性和強度，又不能使鋼纖維噴射混凝土離析、泌水，增加回彈率，造成浪費。
2、集料：鋼纖維噴射混凝土所用集料包括粗集料和細集料兩種。粗集料為鋼纖維噴射混凝土提供支架作用，對于混凝土的強度起主要作用，卵石表面光滑，與水泥膠合料的粘結不如碎石，但相對碎石來說可以減少對噴射設備的損傷。同時水泥漿體與單個石子之間界面的過渡層周長和厚度都很小，不容易形成大的缺陷，有利于界面強度的提高，有利于混凝土彈性模量的增長和耐久性的提高。細集料起填充空隙作用，其細度模數和砂率影響混凝土的粘聚性和流動性。砂子的比表面積大于同等質量的石子的比表面積，需要水泥漿的數量多，流動性隨著砂率的增大越來越好。
3、鋼纖維：鋼纖維在噴射混凝土中的不均勻分布提高了混凝土的彎拉強度、韌性和阻裂能力。實驗證明，鋼纖維噴射混凝土開裂后仍具有一定的負荷能力。常用鋼纖維的彈性模量為200GPa，抗拉強度為380～1300MPa，極限延伸率3 %～30 %。不均勻分布在噴射混凝土中的鋼纖維由于自身的高強度以及與集料的粘結，提高了混凝土的整體密實程度和耐久性。鋼纖維的長徑比是影響鋼纖維增強增韌效果的重要參數，也影響噴射混凝土的工作性。這兩方面有時是相互矛盾的，因為通常使用的表面粗糙、兩端帶鉤的鋼纖維增強、增韌效果好，但施工時，分散較為困難，容易結團，影響施工效率。
4、外加劑和摻和料：干噴法和濕噴法施工，都要求噴射混凝土拌和物的干料或是濕料在噴嘴處與速凝劑等混合噴出后，在很短時間內凝結。施工時，常用速凝劑或高效減水劑等縮短噴射混凝土的凝結時間，尤其是初凝時間。如達不到要求，則混凝土與受噴面粘結不夠，回彈率增加，鋼纖維混凝土密實程度不高，混凝土的強度和耐久性無法保證，經濟性也不好
二、噴射鋼纖維混凝土施工
1）混凝土拌制、存放和運輸。鋼纖維在拌和料中的分布均勻性，不僅與原材料和攪拌工藝有關，而且受攪拌機械和投料方法影響更大。試驗表明：采用強制攪拌機比自落式攪拌機效果好。本隧道施工中因受機械設備影響而采用自落式攪拌機。投料時采用先投水泥、砂和碎石，在拌和過程中分散加入鋼纖維的方法進行拌和，拌和時間不少于2min.。
鋼纖維混凝土施工時，噴錨料應盡量隨拌隨用，摻入速凝劑時存放時間不得超過20min，不摻入速凝劑時干混合料存放時間不超過2h，否則被視為廢料，不可再行使用。在運輸和存放過程中不得淋雨、流入水或混合雜物。
2）噴射作業。混合料通過膠管長距離的高速輸送，在噴頭處已稍有分離，水在距受噴面lm 左右處加入，噴射應根據其當前標定的給水速度調整水閥，按混凝土配合比設計確定的水灰比供水。噴射混凝土時，噴槍要垂直正對工作面，連續平穩地自下而上水平橫向移動，噴頭一圈壓半圈的旋轉噴射。
在施工時還應注意風壓對噴射鋼纖維混凝土的影響。在混合料輸送時，采用適當的風壓是鋼纖維均勻分布、減少回彈損失的主要條件。風壓太大鋼纖維的分布就不均勻。試驗表明，鋼纖維混凝土噴射堆中心的鋼纖維含量為噴堆周邊的85.3%，這種現象產生的主要原因是由于料流噴出后，分布在料束外緣的鋼纖維在接近受噴面前被橫向氣流吹至周圍（其中部分鋼纖維落地，部分鋼纖維滯留在噴堆周邊），因此，降低風壓則橫向氣流的壓力和流速也會降低，這樣不僅會減少鋼纖維的回彈損失，也會改善鋼纖維分布的不均勻性。一般混合料輸送距離在100m以內時，噴射風壓控制在0.15～0.2MPa為宜。
3）養護。混凝土施工質量的好壞，受養護的影響相當明顯。因此在混凝土噴射完畢后要及時灑水或噴水霧養護。避免因養護不及時而導致噴射鋼纖維混凝土的質量不合格。
三、質量控制措施
在實際施工中，無論是施工設備的操作、施工進度的掌握、施工材料的控制都離不開現場人員。施工人員的熟練程度、專業知識的掌握、責任心影響鋼纖維噴射混凝土的施工質量。鋼纖維噴射混凝土的施工環環相扣，尤其對于干噴法施工工藝，大多是遠距離操作，混凝土拌和料的拌和與運輸、鋼纖維的摻加工藝控制、噴射混凝土時水量的控制等將對施工質量產生嚴重影響。加強施工現場的管理與協調顯然是必要的。
篇4
關鍵詞：鋼纖維 鋼纖維混凝土
1 前言
隨著1824年波特蘭水泥的誕生，在1830年前后出現了混凝土，作為當時的一種新型建筑材料，就廣泛地應用于土木和水利工程。尤其是在19世紀中葉以后，伴隨著鋼鐵的發展，人們把鋼筋和混凝土結合起來，誕生了鋼筋混凝土(Reinforced Concrete)這種新型的復合建筑材料，大大提高了結構的抗裂性能、剛度、承載能力和耐久性，從而使建筑業經歷了一場革命。盡管混凝土的固有優點是高抗壓強度，然而它也有固有弱點——如構件的自重大、易于塑性干縮開裂、抗疲勞能力低、韌性差、抗拉強度低(一般僅為抗壓強度的7%－14%)、易產生裂紋、抗沖擊碎裂性差等，限制了在工程中的使用范圍。這些弱點隨著混凝土強度的提高顯得尤為突出。因此，長期以來許多專家和學者不斷探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增強耐久性)的各種方法和途徑，于是，提出了一種以傳統素混凝土為基體的新型復合材料——纖維混凝土。
2 纖維混凝土的發展和現狀
纖維混凝土(Fiber Reinforced Concrete，簡稱FRC)，是纖維增強混凝土的簡稱，通常是以水泥凈漿、砂漿或者混凝土為基體，以金屬纖維、無機纖維或有機纖維增強材料組成的一種水泥基復合材料。它是將短而細的，具有高抗拉強度、高極限延伸率、高抗堿性等良好性能的纖維均勻的分散在混凝土基體中形成的一種新型建筑材料。纖維在混凝土中限制混凝土早期裂縫的產生及在外力作用下裂縫的進一步擴展。在纖維混凝土受力初期，纖維與混凝同受力，此時混凝土是外力的主要承擔者，隨著外力的不斷增加或者外力持續一定時間，當裂縫擴展到一定程度之后，混凝土退出工作，纖維成為外力的主要承擔者，橫跨裂縫的纖維極大的限制了混凝土裂縫的進一步擴展。由此可見，纖維有效地克服了混凝土抗拉強度低、易開裂、抗疲勞性能差等固有缺陷。
與普通混凝土相比，FRC具有較高的抗拉、抗彎拉、抗沖擊、抗阻裂、抗爆和韌性、延性等性能，同時對混凝土抗滲、防水、抗凍、護筋性等方面也有很大的貢獻。
鑒于FRC具有素混凝土不具有的優點，纖維混凝土尤其是鋼纖維混凝土在實際工程中日益得到學術界和工程界的關注。1907年原蘇聯專家B.П.HekpocaB開始用金屬纖維增強混凝土；1910年，美國H.F.Porter發表了有關短纖維增強混凝土的研究報告，建議把短鋼纖維均勻地分散在混凝土中用以強化基體材料；1911年，美國Graham曾把鋼纖維摻入普通混凝土中得到了可以提高混凝土強度和穩定性的結果；到20世紀40年代，美、英、法、德、日等國先后做了許多關于用鋼纖維來提高混凝土耐磨性和抗裂性、鋼纖維混凝土制造工藝、改進鋼纖維形狀以提高纖維與混凝土基體的粘結強度等方面的研究；1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson發表了關于鋼纖維約束混凝土裂縫開展的機理的論文，提出了鋼纖維混凝土開裂強度是由對拉伸應力起有效作用的鋼纖維平均間距所決定的結論(纖維間距理論)，從而開始了這種新型復合材料的實用開發階段。到目前，隨著鋼纖維混凝土的推廣應用，因纖維在混凝土中的分布情況不同，主要有四類：鋼纖維混凝土、混雜纖維混凝土、層布式鋼纖維混凝土和層布式混雜纖維混凝土。
2.1 鋼纖維混凝土
鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete 簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼的纖維后形成的一種比較均勻而多向配筋的混凝土。鋼纖維的摻入量按體積一般為l－2%，而按重量計每立方米混凝土中摻70－100Kg左右鋼纖維，鋼纖維的長度宜為25－60mm，直徑為0.25－1.25mm，長度與直徑的最佳比值為50－700。
與普通混凝土相比，不僅能改善抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂性能，而且能大大增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能，顯著提高結構的疲勞性能及其耐久性。尤其是韌性可增加l0－20倍，美國對鋼纖維混凝土與普通混凝土力學性能比較的試驗結果見下表：
物理力學性質指標
普通混凝土
SFRC
極限抗彎拉強度
2－5.5MPa
5－26 MPa
極限抗壓強度
21－35 MPa
35－56 MPa
抗剪強度
2.5 MPa
4.2 MPa
彈性模量
2?104－3.5?104 MPa
1.5?104－3.5?104 MPa
熱膨脹系數
9.9－10.8m/m·k
10.4－11.1 m/m·k
抗沖擊力
480N·m
1380 N·m
抗磨指數
1
2
抗疲勞限值
0.5－0.55
0.80－0.95
抗裂指標比
1
7
韌性
1
10—20
耐凍融破壞指標數
篇5
1界面應力傳遞機理
采用數字光彈性實驗分析鋼纖維界面的殘余應力，總結鋼纖維在混凝土中的應力傳遞機理，為研究增強機理提供參考。
1.1直線形鋼纖維由圖1（a）可以看出在鋼纖維附近出現明顯的條紋，離著原理鋼纖維的距離的增加條紋的數量逐漸表少，表明應力逐漸表小，數字光彈法計得到的應力等色線級數3D分布可以看出遠離鋼纖維區域的級數逐漸表小并趨向于零，鋼纖維端的條紋級數最高，表現為紅色。
1.2端鉤形鋼纖維由圖2（a）可以看出在鋼纖維以及彎鉤附近出現明顯的條紋，離著原理鋼纖維的距離的增加條紋的數量逐漸表少，反應鋼纖維附近的應力較為集中，數字光彈法計得到的應力等色線級數3D分布可以看出鋼纖維端的條紋級數最高，表現為紅色，鋼纖維附近的應力變化較為突出，說明該位置的應力傳遞較快，傳遞的范圍較小。鉤形纖維在拔出時候消耗能量較大，纖維的抗拔能力較強，鋼纖維在形狀改變的位置較容易出現應力集中，讓該位置的混凝土出現脫粘、開裂，鋼纖維彎折形狀和角度的不同，應力集中程度也會發生變化。
2鋼纖維混凝土的增強機理
為研究鋼纖維混凝土的增強機理，本文從理論角度分析聚合物混凝土的力學模型，通過設計一定配合比的混凝土，加入不同體積率、長徑比鋼纖維以及在混凝土的排列情況，分析對混凝土的性能的影響。根據上述分析可知，長徑比是影響鋼纖維混凝土的重要因素之一，本文將對三維亂向分布的鋼纖維混凝土進行力學分析。當鋼纖維的長徑比為定值時，采用抗拔實驗得到的聚合物混凝土的力學性能如表1，隨著鋼纖維含量的增加，聚合物混凝土的力學性能都得較大的提高，這主要是由混凝土中鋼纖維讓混凝土的整體性增強，載荷分布更加均勻，減小了薄弱的截面上裂紋的出現，三維亂向分布的鋼纖維本身增強了混凝土的斷裂應變。在進行加載荷前期，鋼纖維聚合物混凝同承受荷載，能承受的荷載較大，隨著荷載的不斷增大到極限載荷，橫貫于裂紋中的界面粘結力繼續傳遞應力，使應力達到重新分布，混凝土能夠繼續承受荷載，載荷增加到破壞荷載的時候，鋼纖維與混凝土的界面破壞，鋼纖維被出或者拉斷，吸收了較大的能量。本實驗還對鋼纖維的含量一定時，研究不同長徑比的鋼纖維配制聚合物混凝土的力學性能。由表2可得，在相同的鋼纖維的摻量時，聚合物混凝土的力學強度與長徑比成正比。鋼纖維長徑比相差不大，混凝土的力學強度較為接近，長徑比增加到88時，力學強度增加較為顯著，當增加在100時，鋼纖維對混凝土的的增強效果下降，造成這種現象的原因是纖維的長度過長，施工中較為困難，達不到的理想的效果，在實際工程中，盡量控制鋼纖維長徑比在40~80之間。
3鋼纖維聚合物混凝土的界面應力有限元分析
在實驗的基礎上，本文通過MARC有限元軟件分析直線形和端鉤形鋼纖維界面殘余剪應力分布情況，在進行有限元建模時候，假定鋼纖維與混凝土的粘結完好，荷載作用在鋼纖維上，方向與鋼纖維軸向重合。基體彈性模量為1GPa，泊松比為0.4，鋼纖維的彈性模量210GPa，泊松比0.3。模擬實驗過程，直線形鋼纖維的荷載為0～35N，鉤形纖維荷載為0～40N。3.1直線形鋼纖維界面應力分析圖5（a）中鋼纖維的直徑為1mm并保持不變，當鋼纖維埋入聚合物混凝土的長度改變后，有限元模擬的界面應力具有相似的分布規律，界面應力極值在鋼纖維埋入端和埋入末端，界面應力最大值沒有隨著鋼纖維埋入長度的增加而發生很大的變化，但最大值的位置向鋼纖維中部移動。這表明鋼纖維在保持直徑不變的時候，纖維長度的改變對界面應力的影響不大。圖5（b）鋼纖維埋入長度為17mm并保持不變，改變鋼纖維的直徑，界面應力有限元數值模擬結果表明，鋼纖維直徑的增加，界面應力極值在鋼纖維埋入端，界面應力最大值沒有隨著直徑的改變而改變。彎鉤形鋼纖維界面應力分析圖6（a）中鋼纖維的直徑為1mm并保持不變，當彎鉤形鋼纖維埋入聚合物混凝土的長度改變后，有限元模擬的界面應力具有相似的分布規律，應力極值出現在鋼纖維埋入端和埋入末端彎折處，鋼纖維埋入長度的增加，界面應力最大值變化較小，表明鋼纖維直徑不變，纖維長度的改變對界面應力影響不大。圖6（b）中彎鉤形鋼纖維埋入長度為24mm并保持不變，改變鋼纖維的直徑，界面應力最大值沒有隨著直徑的改變而改變。表明鋼纖維埋入長度不變，鋼纖維直徑對界面應力影響不大。
4結論
篇6
關鍵詞：鋼纖維混凝土；施工；質量控制
中圖分類號：TU74 文獻標識碼:A
在現代水利工程當中，混凝土的使用十分的廣泛，極大的促進了水利工程的發展。但是混凝土在硬化的過程當中比較容易發生裂縫，極大的損害了水利工程的質量。鋼纖維混凝土在水利工程建筑中的使用極大的改善了這種情況。文本對水利工程中鋼纖維混凝土的應用進行了探討。
1 鋼纖維的基本性質
1.1 鋼纖維的類型及特征參數
鋼纖維按照其構成材料的不同主要有兩大類，一類是由不銹鋼為主要材料的不銹鋼纖維，另一類就是以普通的碳素鋼為主要原料的鋼纖維。由于不銹鋼纖維的造價較高，因此在水利工程當中使用比較廣泛的就是碳素鋼纖維。鋼纖維在水利工程施工過程當中為了確保能夠達到相應的強度的要求，一般長度保證在15毫米到60毫米的范圍之內，直徑為0.3毫米到1.3毫米之間，長度一般為半徑的30倍。
1.2 鋼纖維的主要性能
根據使用實踐，鋼纖維混凝土其破壞主要是由于纖維拔出而導致的，很少出現鋼纖維斷裂的情況，這說明鋼纖維具有很強的耐拉性，強度完全能夠勝任水利工程建設的要求。而鋼纖維混凝土的強度主要受到鋼纖維與混凝土之間的結合程度的影響。鋼纖維和混凝土的結合程度直接受到混凝土自身的影響，除此之外，還在很大程度上受到鋼纖維的截面形狀和外形的影響。
2 鋼纖維混凝土的基本性能
和普通的混凝土相比，鋼纖維混凝土具有很多普通混凝土所不具備的功能和優勢，主要表現在以下幾個方面：
2.1 鋼纖維混凝土比普通的混凝土具有更高的重量比值和強度，比普通的混凝土具有更高的經濟性。同時鋼纖維混凝土由于在混凝土中加入了鋼纖維，極大的增加了其抗拉強度，與普通的混凝土相比，抗拉強度提高1/4甚至是1/2，此外，抗彎強度也有所提升。
2.2 鋼纖維混凝土由于其強度的增加，使其沖擊韌性大幅度提升，在相同的條件下，其抗沖擊的能力比普通的混凝土能夠提升兩倍到七倍，同時具有更好的抗拉性。與普通的混凝土相比具有更低的收縮性，這能夠有效地避免混凝土產生收縮裂縫。
2.3 鋼纖維混凝土其抗滲性能沒有很大程度的提高，但是由于在混凝土中添加了強度較高的鋼纖維，這使得混凝土整體的耐久性能得到很大的提升，極大的延長了混凝土的使用壽命。
3 鋼纖維混凝土在原材料配比方面的質量控制
3.1 單位水泥用量
在體積一定的混凝土當中，使用的水泥的量越大，在一定水灰比的范圍之內其流動性就越好，相反，如果用量越少，其流動性就越差。在鋼纖維混凝土中需要有足夠的水泥漿來把空隙進行有效的填充，使鋼纖維和混凝土的拌合料能夠更加緊密的結合在一起。
3.2 水泥和鋼纖維
水泥質量的高低以及種類對于鋼纖維混凝土的質量的高低以及性能的好壞具有十分直接的影響。在鋼纖維水泥混凝土中大多數采用硅酸鹽水泥或者是普通硅酸鹽水泥，水泥的相關的參數應該符合相應的標準。鋼纖維的長度和橫截面直徑的比值直接影響鋼纖維混凝土的強度，在一定的條件下，鋼纖維的長徑比越高，混凝土的強度就越大。因此要對混凝土中鋼纖維的長徑比進行合理的控制，使其符合相應的要求。
3.3 粗集料和細集料
鋼纖維混凝土中除了有水泥和鋼纖維之外，另一個很大的組成就是粗集料和細集料，這兩者統稱為骨料。骨料對于混凝土來說具有十分重要的意義，能夠有效地提升混凝土的密實程度。一般來說在一定量的水泥中，粗砂混凝土的強度要高于細砂混凝土的強度。同時，粗骨料的配級情況將會直接影響混凝土的泵送，因此要做好相應的配級工作。
3.4 減水劑以及其它摻合料
減水劑可分為普通減水劑和高效減水劑。普通減水劑是一種對規定和易性混凝土可減少拌和用水量的外加劑，這種減水劑一般為可溶于水的有機物質。它可以改變新拌和硬化混凝土的性能，特別是提高混凝土的強度和耐久性。除去水、水泥、粗細集料、粉煤灰等材料外，在攪拌時還可加入其它摻合料，如礦渣、超細粉等。
4 鋼纖維混凝土施工方面控制
4.1 泵送混凝土的質量控制
泵送混凝土的供應，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的運送。泵送混凝土宜采用預拌混凝土，在商品混凝土工廠制備，用混凝土攪拌運輸車運送至施工現場，這樣制備的泵送混凝土容易保證質量。泵送混凝土由商品混凝土工廠制備時，應按國家現行標準《預拌混凝土》的有關規定，在交貨地點進行泵送混凝土的交貨檢驗。拌制泵送混凝土時，應嚴格按混凝土配合比的規定對原材料進行計量，也應符合《預拌混凝土》中有關的規定。
混凝土攪拌時的投料順序，應嚴格按規定投料。泵送混凝土的最短攪拌時間，應符合《預拌混凝土》中有關的規定，一定要保證混凝土拌合物的均勻性， 保證制備好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。攪拌好的混凝土拌合物最好用混凝土攪拌運輸車進行運輸。
攪拌運輸車還具有攪拌機的功能，當施工現場距離混凝土攪拌站很遠時，可在混凝土攪拌站將經過稱量過的砂、石、水泥等干料裝入攪拌筒，運輸途中加水自行攪拌以減少長途運輸中混凝土坍落度的經時損失，待攪拌運輸車行駛到臨近施工現場攪拌結束，隨即進行澆筑。
4.2 混凝土泵送施工質量控制
開始泵送時，混凝土泵應在可慢速、勻速并隨時可反泵的狀態。待各方面情況都正常后再轉入正常泵送。不得己停泵時，料斗中應保留足夠多的混凝土，作為間隔推動管路中的混凝土之用。
5 鋼纖維混凝土在水利工程中的應用
5.1 支護工程
鋼纖維混凝土由于抗拉、抗彎、抗剪強度高,能承受較大的圍巖和土體的變形作用而保持良好的整體性，因此可用于隧洞支護、山體護坡等工程。采用噴射鋼纖維混凝土襯砌，使圍巖能在較大程度上發揮作用，減少了襯砌厚度。
5.2 儲水、防滲、輸水管道工程
鋼纖維混凝土由于抗裂性能好、收縮率低，因而防水、防滲性能較好，可用于低壓輸水管、蓄水池、地下室防滲等工程。而在儲水和防滲結構中鋼纖維混凝土可作防水層，有時也可兼作結構層代替鋼筋混凝土。
5.3 高速水流沖刷磨損部位
鋼纖維混凝土具有較高的抗沖磨、抗氣蝕能力，因此可用于溢洪道、消力池、閘底板等承受高速水流作用的部位。
5.4 處于腐蝕環境中的構件
鋼纖維混凝土具有良好的耐腐蝕性能，可用于海水等腐蝕環境中的閘門、輸水管道等構件的防蝕層或結構層。
5.5 動力荷載作用部位和抗震結構節點
由于鋼纖維混凝土具有較高的抗拉強度、斷裂韌性和抗疲勞等性能，因此，可用于承受動力荷載的機墩、抗震結構的框架節點等部位。
5.6 復雜應力部位
鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維亂向分布，沿每個方向都有增強和增韌作用。鋼纖維對混凝土結構復雜應力區增強是非常有利的，而且容易澆筑成型，比鋼筋更能適應各種復雜的結構形式。此外，鋼纖維限制混凝土裂縫的作用也是鋼筋不能相比的。因此，可用于大壩內廊道、泄水孔等孔口復雜應力區和牛腿等受彎構件的抗剪以及板的抗沖切部位等。
結語
鋼纖維混凝土的優越性能及在水利水電工程中成功的應用表明:鋼纖維混凝土不但可以解決鋼筋混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問題，而且用于輸水隧洞等工程可以大幅度降低造價。因此，鋼纖維混凝土在水利水電工程中具有廣闊應用前景。
參考文獻
[1]潘慶祥，蔡陳之.鋼纖維混凝土綜述[J].科技資訊，2010，(12).
篇7
摘要：鋼纖維砼自發展以來，已在公路路面、橋面、機場跑道等工程中得到廣泛應用，同時也取得了一定的經濟效益和社會效益。它除了具有良好的抗彎強度外，而且還具有優異的抗沖擊、抗開裂性能。
關鍵詞：鋼纖維砼；水泥砼路面；養護
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
實踐證明，采用鋼纖維混凝土這一新型高強復合材料對路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性，而且可改善路面的使用性能，延長使用壽命從而減少老路開挖，對節省工程造價等具有重要的經濟效益和社會效益；為提高道路補強與改造提供了良好的途徑。
在對鋼纖維混凝土進行的沖擊荷載等試驗研究中表明：摻以體積率為1％～2％的鋼纖維增強混凝土與基體比較，其抗沖擊強度可提高10倍～20倍，彎曲韌性可提高20倍左右，抗彎強度可提高1倍～6倍，抗拉強度可提高2倍左右，疲勞強度提高50％，抗裂強度可提高2倍，抗壓強度可提高10％～30％。由此可見，鋼纖維混凝土的抗裂性與抗沖擊是非常優異的。此外，用鋼纖維混凝土修筑舊混凝土路面還能達到早期強度高，提前通車的目的。鋼纖維混凝土是一種性能優良的新型復合材料。與普通混凝土相比，其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性等性能都有顯著提高，它不僅可使面層減薄，縮縫間距加大，改善路面的使用性能，延長路面使用壽命，而且還可節省工程造價，縮短施工工期。
2鋼纖維砼材料構成
鋼纖維混凝土就是在一般普通混凝土中摻配一定數量的短而細的鋼纖維所組成的一種新型高強復合材料。由于鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的產生，不但具有普通混凝土的優良性能，而且具有良好的抗折、抗沖擊、抗疲勞以及收縮率小、韌性好、耐磨耗能力強等特性。可使路面厚度減薄50％以上，縮縫間距可增至15m～30m，不用設脹縫和縱縫。鋼纖維混凝土用鋼纖維類型有圓直型、熔抽型和剪切型鋼纖維。其長度分為各種不同規格，最佳長徑比為40～70，截面直徑在0.4mm～0.7mm范圍內，抗拉強度不低于380MPa。在施工時鋼纖維在混凝土中的摻入量為1.0％～2.0％（體積比），但最大摻量不宜超過2.0％。水泥采用425＃～525＃普通硅酸鹽水泥，以保證混合料具有較高的強度和耐磨性能。鋼纖維混凝土用的粗骨料最大粒徑不宜大于20mm。細集料采用中粗砂，平均粒徑0.35mm～0.45mm，松裝密度1.37g/cm3。砂率采用45％～50％。
3鋼纖維混凝土配合比設計
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應使路面厚度減薄，其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強度，以滿足結構設計對強度等級的要求即抗壓強度與抗折強度，以及施工的和易性。鋼纖維混凝土配合比設計基本按以下步驟進行：
①根據強度設計值以及施工配制強度提高系數，確定試配抗壓強度與抗折強度。
②根據試配抗壓強度計算水灰比。
③根據試配抗壓強度，確定鋼纖維體積率，一般澆筑成型的結構范圍在0.5％～2.0％之間。
④按照施工要求的稠度確定單位體積用水量。
⑤確定砂率。
⑥計算混合材料用量，確定試配配合比。
⑦按照試配配合比進行拌合物性能試驗，調整單位體積用水量和砂率，確定強度試驗用基準配合比。
⑧根據強度試驗結果調整水灰比和鋼纖維體積率，確定施工配合比。
4施工工藝
4.1鋼纖維混凝土拌和
為防止鋼纖維混凝土在攪拌時纖維結團，在施工時每拌一次的攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80％。采用滾動式攪拌機拌和，在攪拌混凝土過程中必須保證鋼纖維均勻分布。為保證混凝土混合料的攪拌質量，采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時間為：粗集料鋼纖維（干拌1min）細集料水泥（干拌1min），其中鋼纖維在拌和時分三次加入拌和機中，邊拌邊加入鋼纖維，再倒入黃砂、水泥，待全部料投入后重拌2min～3min，最后加足水濕拌1min。總攪拌時間不超過6min，超攪拌會引起濕纖維結團。按此程序拌出的混合料均勻。尚若在拌和中，先加水泥和粗、細集料，后加鋼纖維則容易結成團。而且纖維團越滾越緊，難以分開，一旦發現有纖維結團，就必須剔除掉，以防止因此而影響混凝土的質量。
4.2基層處理及路面澆筑
在鋼纖維混凝土澆筑前，為提高水泥混凝土面層下基層和墊層的剛度，做好對舊混凝土板及板底基層的處理工作，即在破損板及板底脫空破裂的舊混凝土板塊鑿除后，對部分板底基層進行補強處理。鑿除舊混凝土板時，鑿除深度必須滿足原路面設計要求，再將原基層松動部分全部清除。被清除后的基坑及深度一律用C15貧混凝土進行處理。待混凝土半干狀態時即可澆筑路面。按要求先用C15普通混凝土澆筑至路面面層厚度12cm時，經底面層整平處理后再用鋼纖維混凝土澆筑。
4.3運輸與澆筑
混凝土運輸采用自卸運輸車，運至施工地點進行澆筑時的卸料高度不得超過1.5m，以防混凝土離析。
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣，澆筑和振搗是施工中的重要環節，直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動性較差，在邊角處容易產生蜂窩，因此，邊角部分可先用搗棒搗實。板角采用插入式振動器振搗，然后用夯梁板來回整平。鋼纖維混凝土采用人工攤鋪，用人工將其大致攤鋪整平，攤鋪后用平板振動器振搗，振搗的持續時間以混凝土停止下沉，不再冒氣泡并泛出水泥漿為準，且不宜過振。振搗時輔以人工找平，混凝土整平采用振動梁振搗拖平，再用鋼滾筒依次滾壓進一步整平，整平的表面不得鋼纖維。在做面時需分兩次進行，即先找平抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度1mm～2mm。拉毛時避免帶出鋼纖維，如采用滾式壓紋器進行處理則效果更佳。
4.4養護與切縫
鋼纖維混凝土設有多種切縫。脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫隙寬度必須一致，縫中不得有連漿現象，縫隙內應及時澆灌填縫料，當混凝土達到強度25％～30％時，采用切縫機進行縮縫切割，切縫深度3cm，縮縫每隔16m設置一道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設計位置吻合，施工縫與路中心線垂直，不設置傳力桿。對脹縫、縮縫均采用10＃石油瀝青，灌式填縫。混凝土做面完畢后，及時采用濕法養護，終凝后及時覆蓋草袋，并每天均勻澆水，保持潮濕狀態，養護10d～15d。與此同時做好封閉交通，待強度測試達到規定要求后即可開放交通。
4.5施工質量控制
鋼纖維混凝土的質量除對原材料、配合比以及施工過程的主要環節進行控制外，還重點對鋼纖維混凝土的攪拌、鋼纖維的投入以及混凝土振搗的控制，同時按規定對每天所澆筑混凝土的28d抗折、斷塊抗壓強度進行檢驗，均達到了設計要求，使平整度、坍落度、主要技術指標得到有效控制。
5結語
運用鋼纖維混凝土修筑路面，就是將鋼纖維均勻地分散于基體混凝土中（與混凝土一起攪拌），并通過分散的鋼纖維，減小因荷載在基體混凝土引起的細裂縫端部的應力集中，從而控制混凝土裂縫的擴展，提高整個復合材料的抗裂性。同時由于混凝土與鋼纖維接觸界面之間有很大的界面粘結力，因而可將外力傳到抗拉強度大、延伸率高的纖維上面，使鋼纖維混凝土作為一個均勻的整體抵抗外力的作用，顯著提高了混凝土原有的抗拉、抗彎強度和斷裂延伸率。特別是提高了混凝土的韌性和抗沖擊性。
參考文獻：
［1］中國工程建設標準化協會標準。鋼纖維混凝土結構設計與施工規程。中國建筑工業出版社，1992.06
篇8
關鍵詞：鋼纖維 混凝土 施工 質量控制
1.鋼纖維混凝土在建筑領域中的應用
鋼纖維混凝土在建筑領域中主要用于隔墻、制作室外的樓梯等方面。通常用鋼纖維混凝土做成的室外樓梯，踏板的厚度僅有40mm，不但看上去輕巧，而且走在上面也不會產生噪音。由于裝飾層上的砂漿具有容易開裂的性質，即使我們在里面加入一些鋼絲網也是無濟于事的，但是如果在砂漿中摻入1%的鋼纖維，就能達到防止裝飾層面產生裂縫的效果。鋼纖維混凝土應用在建筑方面的主要是在單層鋼纖維混凝土層面的直接鋪筑和在素混凝土路面上鋪筑的兩層式混凝土路的兩種類型。兩層式的混凝土路不但建筑了新路，而且對舊路也起到了加固的作用。
除此之外，鋼纖維混凝土對抗震也起到了很好的效果。我們如果能夠將鋼纖維混凝土應用到抗震架框的節點上，不但能替代鋼筋達到節點對強度、耗能等方面的要求，還可以起到鋼筋來約束混凝土的作用。這樣還可以使減壓的比限值提高，從而也解決了鋼筋擁擠致使混凝土的不易澆筑的施工困難的問題。在預制鋼筋混凝土樁中受到沖擊最大的就是樁頂和樁尖，若在它們中摻入1-1.5%的鋼纖維，就可以提高它對地基的穿透力，減少錘擊的次數，增強土樁的抗沖擊能力，從而保證了樁頂在最好的狀態中打入設計高程。鋼纖維混凝土應用在版柱節點處，可以提高它的抗沖切強度。用鋼纖維來代替節點處的鋼筋，不僅降低了板的厚度，還提高了節點的吸能能力，有利于抗震。而且用鋼纖維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、承載力強，同時還可以降低了預應力的配筋率，提高了結構的堅固性。除此以為，鋼纖維混凝土還可以解決地下防水工程中的滲透問題，對工程的防潮起到了很好的作用。
2.鋼纖維混凝土施工質量的控制措施的探討
2.1原材料方面
（1）水泥
一般而言，水泥通常有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽和礦渣硅酸鹽水泥以及粉煤灰硅酸鹽水泥。在鋼纖維混凝土拌料中，不僅需要很多的水泥漿填補空隙，同時為了減少骨料和鋼纖維的摩擦力，使拌合料能夠具有更好的流動性，還需要一些水泥漿在它們的表面形成層。而且水泥漿在混凝土的拌料中，使用的越多，效果就越好。
（2）鋼纖維
通常情況下，鋼纖維的增強作用是隨著長徑的變化而變化的。鋼纖維的長度若太長，會直接影響拌合物的質量，太短也起不到增強的作用，同時過細的直徑在拌合中容易彎折，過粗的話所達到的增強效果就較差，所以我們要選用合適的。
（3）粗集料
粗集料的級配和粒徑對混凝土拌合物的可泵性的影響是很大的。級配好的粗集料，由于孔隙率小，不但節約了砂漿，還增強了混凝土的密度。為了在建筑上達到更好的效果，很多國家關于級配的方面都做有相關的規定。
（4）細集料
為了達到鋼纖維混凝土相同的強度，粗砂所需的水泥比細砂所需的少。顯而易見，相同的水泥用量，用粗砂配置的混凝土的強度更高。
（5）摻合劑
減水劑有普通減水劑和高效減水劑兩種。普通減水劑是一種外加劑，可以減少拌合時的用水量。這種外加劑是能溶于水的有機物質，不僅改變混凝土的性能，還提高了混凝土的耐久性和強度。
2.2泵送等施工工藝方面
泵送混凝土的供應是指泵送混凝土的拌制和運送。通常情況下，為了保證泵送混凝土的質量，常采用預拌混凝土在工廠制備，然后再用運輸車將材料運到施工現場。
同時我們要嚴格按照規定的投料順序，對混凝土攪拌時進行投料。比如說，配合比要求加粉煤灰時，那么粉煤灰就要和水泥一起投料。且外加劑的添加時間和混凝土的攪拌時間也都要符合相關的規定，這樣才能達到預想的效果。其次，為了保證攪拌好的混凝土順利到達泵送處，且保證混凝土不產生離析，選擇合適的交通工具也是很重要的。一般上，用混凝土攪拌運輸車來運輸攪拌好的混凝土的拌合物是最好的。現在使用最多的是6-7m的混凝土攪拌車。這種攪拌車采用當前先進的生產技術，使攪拌出來的混凝土的質量很好。
剛開始泵送的時候要保持慢速，等到各方面都穩定后再轉入正常的泵送。但要注意的是，正常的泵送中不能停頓，即使遇到不正常的情況也要保持緩慢的速度。如果不得不停時，要保證料斗中有足夠的混凝土，這樣才能作為推動管路中的混凝土的間隔。此外，在泵送中，還要使料斗內的混凝土不低于20cm.。如果達不到這樣的高度，不但會降低工作的效率，還會吸入空氣形成堵塞。如果吸入的空氣較多時，要在排除空氣后再正常工作泵送。
如果遇到混凝土泵壓力變高且不穩定的時候，造成的油溫升高和輸送管的振動而影響泵送時，我們不要強制泵送，而要及時查明原因，盡快采取解決措施。混凝土泵送結束后，對混凝土泵和輸送管要及時清洗。由于水洗簡單且比氣洗的成本低和安全性高，所以混凝土的輸送管多用清水清洗。
2.3噴射施工工藝的方面
在噴射施工時，噴射施工人員的助手要積極協助噴射手，疏通混凝土管。這樣就可以避免噴射手在變換方向時由于轉彎急而引起的管堵塞。但要注意的是，噴射人員在操作噴嘴的過程中，最好使噴嘴和地面保持0.8-1m的高度，同時壓力在高于200且低于500Pa之間。為了保證施工的效率，我們在工作中要時常觀察噴嘴的情況，若出現異常情況讓助手及時和操作人員聯系，以便解決問題。同時在噴射作用中，也要根據當時的具體情況來調整它的坍塌度。同時工作人員也要提高自己的防范意識，保障自己在施工過程中的安全。除此之外，由于噴射鋼纖維混凝土的厚度通常比一般的混凝土薄，而且含的水泥較多，我們要經常受噴面和保持著適當的環境溫度來達到防止裂縫的出現。
3.結語
鋼纖維是建筑領域中混凝土的一種增強的材料，。它不但具有較強的抗裂和抗沖擊性，而且它的耐磨強度以及親和性能都是很理想的。在建筑中摻入適量的鋼纖維，可以很好地增強建筑結構的強度，還大大地延長了建筑物的使用壽命，真是一舉兩得的事情。由于鋼纖維具有的很多優勢，得到了很多建筑界人士的認可，目前鋼纖維在增強混凝土的方面已經有了廣泛的應用。比如公路的路面、橋梁、建筑和軍事等，它有著強大的生命力，相信不久的將來，鋼纖維在建筑方面會有著非常重要的地位，鋼纖維的前景也一定會非常可觀的。
參考文獻：
劉洋. 斜坡混凝土振動密實成型試驗研究[D]山東科技大學, 2010 .
篇9
關鍵詞：鋼纖維混凝土；路面工程；橋面鋪裝；應用
中圖分類號：X734文獻標識碼： A 文章編號：
一、鋼纖維混凝土技術簡介
（一）基本性能
鋼纖維混凝土技術就是在普通的混凝土中摻入一定量的（大致1%～2%）鋼纖維，和普通的混凝土相比，其表現出一些突出的優點：抗拉強度提高了大約60%；抗彎強度大致提高了100%；抗彎韌性提高了70倍左右；抗壓強度提高了25%；抗壓韌性大致升高了5倍；抗沖擊韌性被提高3倍左右；抗疲勞性提升了大約3倍；收縮降低了約8%；更耐熱、耐凍融等等。當然，缺點是在所難免的，比如，流動性差、凝結時間太短，攪拌和振搗鋼纖維時易成團或折斷等。
（二）材料介紹
鋼纖維是首選最重要的材料，按品種其形式主要可以劃分為剪切、切削、切斷、熔抽等；按長度可劃分為兩種：普通短鋼纖維（長度20～40mm、長徑比40～120）及超短鋼纖維（長度5～15mm、長徑比10～30）。因此，鋼纖維的長度、直徑和長徑比均能夠影響鋼纖維的增強效果，在設計時應當特別注意，并且要參照拌和物的和易性以及施工要求，按照設計與施工規程的規定選用合適的鋼纖維。其次是水、砂和粗集料。要求選用純凈的飲用淡水、河砂，細骨料砂、粗集料的選用必須符合標準規定，而且，必須保證細骨料砂不含氯鹽成分并且其細度模數范圍不超出2.3～3.0范圍，粗集料最大粒徑不能超過鋼纖維的2/3長度。最后就是水泥和外加劑（像泵送劑、減水劑等）。選用的水泥必須為符合質量規定的硅酸鹽水泥，調節混凝土的塌落度值，且提高其和易性；密實度的減水劑力求優質高效，并且保證外加劑試驗合格又不含氯鹽時方可使用。
（三）鋼纖維混凝土相關施工技術
鋼纖維混凝土在施工中依照施工方法的不同劃分為澆注、灌漿、噴射鋼纖維混凝土。道橋工程質量的好壞通常取決于鋼纖維混凝土施工的質量，所以在纖維混凝土施工過程中，除了必須滿足在普通混凝土施工時的要求外，還要尤其關注鋼纖維在施工時存在的技術難題以確保其均勻地分布在基體中。鋼纖維混凝土相關施工技術密切涉及以下方面：1、鋼纖維分散裝置的設置：倘若直接將鋼纖維一次性地投入攪拌機，就會容易發生結團現象，設置鋼纖維的分散裝置可以很好解決上述問題，鋼纖維經過分散機之后再進入攪拌機，能夠充分地分散鋼纖維；2、確定投料順序與攪拌時間：采用分級投料、先干后濕的工藝能夠有效防止鋼纖維結團現象的發生，即按照砂鋼纖維碎石水泥順序，預先干拌1min，然后加水以及外加劑，濕拌2min；3、強制式攪拌機以及雙錐反轉出料攪拌機的使用：在鋼纖維摻量較高、坍落度較小時避免攪拌機進行超負荷工作；4、澆注和振搗技術：鋼纖維混凝土在澆注時不能有顯而易見的澆注接頭，并且在每次倒料時保持鋼纖維混凝土整體的連續性，所以決定了鋼纖維混凝土必須連續進行澆注，而且使用的插入式振動棒在插入鋼纖維混凝土振搗時會使鋼纖維朝著振動棒振動方向聚集，產生集束效應，所以應采用平板振動器進行振搗成型，然后抹平振搗好的鋼纖維混凝土表面，避免鋼纖維外露銹蝕；5、成型技術：宜運用真空吸水工藝、壓紋機壓紋工藝機械抹平鋼纖維混凝土表面防止鋼纖維外露，并且及時處理拆模后纖維外露或漏振問題。
二、鋼纖維混凝土在路面工程中的應用
（一）原材料的選擇及配合比設計
1.水泥。一般可采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。應盡可能采用強度高、干縮性小、抗磨性及抗凍性好的水泥。2.集料。粗骨料宜采用巖漿巖或未風化的沉積巖碎石，最大粒徑不宜大于20mm和鋼纖維長度的1/2。細集料可用天然砂。3.水和外摻劑。以飲用水為宜，水灰比宜為0.4-0.55，為使路面提早開放交通，可在混凝土中摻加適量早強劑，為提高混凝土的和易性、抗凍性，可摻入適量加氣劑。4.鋼纖維類型及尺寸。路面用鋼纖維宜用、熔抽型、剪切性。
（二）施工技術
1.拌和。采用機械攪拌，一般采用強制式或反錐式攪拌機，為保證鋼纖維混凝土攪拌均勻，其投料順序為：水泥、粗集料、細集料、鋼纖維，其中纖維投料分三次投入拌和機中，干拌均勻，再加足水濕拌，拌和時間一般為2～3分鐘。2.運料。在運送混合料時，主要采用手推車、翻斗車或自卸汽車運輸，應盡量縮短運送的時間和距離，以免運輸中振動使鋼纖維下沉，影響拌和料的均勻性。3.澆筑。當混合料運送至指定地點后，一般直接倒入安裝好模板的路槽內，并用人工找平。4.振搗。鋼纖維混凝土的振搗機具宜用平板振搗器。5.表面處理。為防止鋼纖維外露或豎直伸出表面，以保證車輛及行人安全，在整平前可用凸棱的金屬壓滾或其它方法，將豎起或外露的鋼纖維壓入后再整平。6.養生。鋼纖維混凝土與普通混凝土一樣，應及時養生。
（三）鋼纖維混凝土路面接縫設置
在施工條件許可時，一般7-9m寬的路面勿需設縱縫，可用整幅施工，橫向縮縫按15～20m間距設置。
三、鋼纖維混凝土在橋面鋪裝工程中的應用：
（一）施工材料
1.水泥：選用42.5級普通硅酸鹽水泥，保證混合料具有較高的強度和耐磨性能；2.細集料：用中粗砂，平均粒徑0.35mm-0.45mm，含泥量
（二）配合比設計
1.在實際應用中，鋼纖維的體積摻量宜為1.0%-1.5%；2.根據抗折強度設計值，按強度保證率為85%考慮，進行配合比設計和試驗。
（三）鋼纖維混凝土的施工工藝
1.施工準備
（1）鑿除：在核查完畢后，應復測橋面板標高，鑿除高出設計標高的浮漿混凝土和松散層，以保證橋面鋪裝層厚度。（2）粗面：為保證鋪裝層與橋面板的連接，將梁（空心板）頂面的水泥漿和細砂粒徹底鑿毛。（3）清洗：應采用高壓水槍將其清洗干凈，確保橋面清潔無雜物。2.施工要點
（1）鋪設鋼筋。①根據設計圖紙中的設計要求進行定位并做好標記，然后將鋼筋按放線標記的位置擺放好。②待鋼筋擺放好后，即可依次進行綁扎。
（2）模板安裝。①綁扎好鋼筋網后，選用專用鋼模預先支立。②鋼模板的水平位置和標高應嚴格按設計要求確定。鋼纖維混凝土在公路工程中的應用唐河縣公路管理局吉東輝姚紅勤
（3）拌合。①采用強制式攪拌機拌合，先依次將砂、鋼纖維、碎石、水泥加入攪拌罐，干拌1min，然后加入水和減水劑，再攪拌3min。②在攪拌時，一次的攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80%，鋼纖維的稱量允許誤差不得大于2%。
（4）運輸。鋼纖維混凝土的運輸采用易于卸料的攪拌運輸車，運輸時間不宜過長。
（5）鋪筑。①采用人工將鋼纖維大致攤鋪整平，攤鋪系數宜為1.2-1.3，嚴禁拋擲和摟耙。②在攤鋪結束后，先采用人工方式進行初平，最后用梁式振動器振搗整平。③待振搗結束后，混凝土表面無泌水時，應用圓盤式抹光機抹平。
（6）刻槽。為確保橋面表面既平整密實，同時又具有足夠的粗糙度，因此待橋面收漿后應立即進行刻槽。
（7）切縫處理。①橫向在每個墩頂部設一道橫向假縫，其他以15~20m間距設橫向假縫，并與防撞欄的假縫對齊，縫寬3~5mm，縫深2.5cm。②切縫時間由氣溫和混凝土強度確定，一般混凝土強度為8~15MPa時為宜。③切縫完成后用聚氨脂焦油灌縫。
（8）混凝土養護。可采用噴水養護或噴灑養護劑進行養生。
四、結束語：
鋼纖維混凝土具有突出的抗彎、抗沖擊、抗開裂性能，在路橋施工的應用很廣泛。在鋼纖維混凝土的應用，有待在設計和施工中不斷總結經驗，并通過改進鋼纖維生產工藝，降低成本，使之得到廣泛應用。
關鍵詞：
篇10
關鍵詞：鋼纖維；高性能混凝土材料；影響
中圖分類號：TV331文獻標識碼： A
鋼纖維混凝土是一種新型的多相復合材料，它在工程領域特別是建筑領域里得到廣泛的應用。 鋼纖維對高性能混凝土的工作性、劈裂抗拉強度和以及心抗拉強度等都有影響。鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。
一、鋼纖維的主要性能
1、鋼纖維的高強硬度
無論哪一種加工方法制造的鋼纖維，在加工過程中都遇到高熱和急劇冷卻，相當于淬火狀態。因此鋼纖維的表面硬度都較高。用于混凝土補強進行攪拌時很少發生彎曲現象。如果鋼纖維過硬過脆，攪拌時也易折斷，影響增強效果。
2、變性處理改善力學性能
鋼纖維按其制造方式分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維和熔抽鋼纖維四種。鋼纖維抗拉強度高,但與水泥沙漿的界面粘結性較差。對鋼纖維外表進行變形處置,制成外表有刻痕的末端帶鉤的波紋形的鋼纖維,或者圓截面與扁平截面交替的呈規律性變化的鋼纖維可以改善其力學性能。
3、耐腐蝕性
關于鋼纖維混凝土耐腐蝕試驗的介紹可知，開裂的鋼纖維混凝土構件在潮濕的環境中，裂縫處的混凝土碳化，碳化區的鋼纖維銹蝕，碳化深度和銹蝕程度隨時間增長而發展，對鋼纖維混凝土來說，主要是利用裂后弧度和裂后韌性，雖然裂縫寬度比鋼筋混凝土小，但是終究是有裂縫的，故此應對在潮濕環境中，特別是在海濱使用的鋼纖維混凝土采取防防銹蝕措施. 試臉證明，在保證鋼纖維混凝土構件具有同等承載能力的前提下，采用直徑較大的鋼纖維，能提高耐腐蝕性， 采用涂復環氧樹脂或鍍鋅的鋼纖維，將能提高耐腐蝕性，如果施工工藝許可的話，可只在混凝土表層1-2cm采用這種鋼纖維，必要時也可以采用不誘鋼纖維。
4、鋼纖維能夠增強機理
鋼纖維混凝土增強機理的研究在理論上有兩種定義：一是復合力學理論，二是纖維間距理論。從不同角度出發，兩種理論分別解釋了鋼纖維的增強作用，其最終結果是相同的。
①鋼纖維的復合力學理論
在復合力學理論中，鋼纖維混凝土被看成是一種纖維強化作用體系。鋼纖維混凝土的應力、彈性模量和強度是根據混合原理推算而出的。根據纖維在鋼纖維基體中的分布與取向引入纖維方向系數，正確選擇纖維方向系數是取決纖維增強效果的主要因素之一。
②鋼纖維的纖維間距理論
在鋼纖維間距理論中，是根據線彈性斷裂力學原理來解釋鋼纖維對混凝土裂縫的產生或抑制的作用。混凝土是一種脆性材料，要想增強其抗拉強度，而多方向加入鋼纖維后，使鋼纖維與混凝土裂縫兩邊之間的粘應力對裂縫混凝土的擴展有抑制作用。
二、鋼纖維對高強混凝土彎曲性能的影響
纖維高強混凝土是纖維與高強混凝土的有機結合,它合理利用了兩種材料各自的特點,是一種較為理想的高性能混凝土。隨著新型結構形式及特殊環境對混凝土材料提出的更高要求,纖維高強混凝土被逐漸應用于實際工程。
當鋼纖維混凝土強度一致時，它的極限強度和抗彎強度大小與纖維體積的變化有關， 一 般來說，彎曲荷載和撓度曲線隨著鋼纖維的體積分數的的大小而發生變化，而達到峰值荷載的 變形能力也在陸續增加，在荷載-撓度曲線的下降段由陡直漸趨平緩而能夠繼續承受較大的荷 載時，即呈現出大的持荷變形的能力，那么，鋼纖維混凝土產生的破壞形態由脆性破壞轉為韌性破壞。
三、鋼纖維對高強混凝土強度的影響
為使鋼纖維混凝土具有良好的力學性能，要求鋼纖維具有一定的抗拉強度。改進和優化鋼纖維的外形對提高鋼纖維對混凝土的增強效應具有十分明顯的作用。為了從根本上改善混凝土這種優良建筑材料在阻裂和延性等方面的先天不足，在混凝土中摻入亂向分布,彈 性模量較高的短細鋼纖維是改善混凝土性能的有效措施。 鋼纖維高強混凝土是在高強混凝土基體中摻入適量鋼纖維和外加劑所形成的一種混凝土復合材料，它兼具高強混凝土的高強度和普通鋼纖維混凝土的延性和韌性好的特征。
鋼纖維的摻入改變了高強混凝土的破壞形態,使脆性材料表現出延性性能，擴大了混凝土的應用范圍。鋼纖維對高強混凝土的力學性能的改善存在一個最佳摻量范圍，鋼纖維體積率為2.0%時，對鋼纖維高強混凝土的增強效果最顯著。隨著混凝土強度等級的提高,高強混凝土和鋼纖維高強混凝土的抗拉強度均有提高。
四、鋼纖維對高強混凝土抗剪韌性的影響
1、鋼纖維自密實高性能混凝土
鋼纖維自密實高性能混凝土是具有高工作度和高韌性的結構材料。鋼纖維對鋼筋鋼纖維自密實混凝土梁的剪切初裂荷載、裂縫寬度擴展、剪切破壞形態、箍筋應變、荷載-撓度曲線、極限承載能力和抗剪韌性都有影響。鋼纖維可改善混凝土基體的抗剪強度,顯著提高基體的剪切韌性；隨著纖維摻量增加,鋼纖維對自密實高性能混凝土的增強增韌效果也相應增加。
2、鋼纖維對高強混凝土抗剪韌性的影響
抗剪強度和剪切韌性是梁、板、柱等構件受力分析的重要參數。當鋼纖維摻量增加時,通過微調高效減水劑用量可以得到滿足工作度要求的鋼纖維自密實高性能混凝土。
由于鋼纖維自身的特性，對鋼纖維混凝土有著一定的抗剪強度。鋼纖維的自身特性主要包括鋼纖維的類型、形狀、長徑比以及自身強度等等。
在鋼纖維抗剪破壞的過程中，鋼纖維會對混凝土的抗剪強度有明顯的影響，因此截面剛度和等效直徑對鋼纖維高強混凝土抗剪強度的影響變得更加顯著。鋼纖維的截面剛度和自身強度都比較高，另外銑削型纖維與基體的粘結非常牢固。再加上該纖維的兩端有彎鉤，都使銑削型鋼纖維能大大提高混凝土的抗剪強度。
對鋼纖維混凝土抗剪強度的影響主要取決于鋼纖維的橫斷面性質。還包括鋼纖維的其他自身性質，如鋼纖維的自身長度或兩端的變形、纖維自身強度、纖維表面的粗糙程度的變化也會 引起鋼纖維混凝土的抗剪強度的變化。隨著鋼纖維體積摻率的增加，鋼纖維混凝土的抗剪強度 逐步增高。但在混凝土基體強度較高時，提高鋼纖維摻量對鋼纖維高強混凝土抗剪強度的改善作用反而減弱。
結束語
在復合材料中，鋼纖維增強混凝土是近年來迅速發展的一種新興的建筑材料，在建筑業發展歷史上它是一個必然的科學研究成果。目前在工程領域特別是建筑領域里得到廣泛的應用。
參考文獻
[1] 高俊峰,邱洪興,蔣永生.鋼纖維高強混凝土牛腿計算方法的探討[A]. 纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C]. 1992