纖維混凝土范文

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篇1

[關(guān)鍵詞] 混凝土；纖維；分類；進(jìn)展

[中圖分類號(hào)] TU528.527 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1003-1324（2012）-04-0071-04

混凝土是一種多相復(fù)合材料，由于各組成材料性質(zhì)的差異和施工養(yǎng)護(hù)的影響，混凝土內(nèi)部不可避免地存在大量的微裂縫，這些裂縫的存在，影響了混凝土的性能，特別是降低了混凝土抗拉強(qiáng)度，這也是混凝土呈脆性破壞的主要原因。通過(guò)加入摻合料和化學(xué)外加劑實(shí)現(xiàn)混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度的提高，是制備高性能混凝土的主要途徑。但是，混凝土的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比僅為6%作用，仍存在拉壓比低、韌性差與收縮大等缺點(diǎn)。隨著抗壓強(qiáng)度的提高，混凝土脆性表現(xiàn)得愈明顯[1]。而纖維具有抑制混凝土收縮、提高混凝土抗拉強(qiáng)度、增加混凝土韌性的作用，能夠解決高強(qiáng)高性能混凝土中出現(xiàn)的拉壓比低、韌性差和收縮大的問(wèn)題，也能適應(yīng)現(xiàn)有施工水平和設(shè)備條件[2]。因此，纖維混凝土是當(dāng)今混凝土技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

1 分類

1.1 鋼纖維混凝土

在普通混凝土中摻入適量鋼纖維配制而成的混凝土，稱為鋼纖維混凝土或鋼纖維增強(qiáng)混凝土。與普通混凝土相比，其抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性、抗裂和抗爆等性能都得到很大提高[3]。

早期混凝土工程中采用的鋼纖維主要品種有：用細(xì)鋼絲切斷生產(chǎn)的圓直型鋼纖維，用熔抽法生產(chǎn)的鋼纖維，用薄鋼板剪切生產(chǎn)的平直型或扭曲型鋼纖維。隨著混凝土應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)鋼纖維性能的認(rèn)識(shí)不斷深入。根據(jù)試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用實(shí)際情況，鋼絲切斷圓直型纖維與基體的粘結(jié)性能差，碳鋼熔抽型纖維在高溫冷卻過(guò)程中表面往往會(huì)形成氧化皮，從而嚴(yán)重降低了纖維與基體的粘結(jié)性能。因而這幾種類型的鋼纖維在工程中被逐漸淘汰。相應(yīng)的高強(qiáng)鋼絲切斷端鉤型纖維、鋼錠銑削端鉤型纖維、剪切異型纖維、低合金鋼熔抽型纖維，因其增強(qiáng)了與混凝土基體的粘結(jié)力，對(duì)混凝土的阻裂、增強(qiáng)、增韌的效果顯著，在工程中逐漸得以廣泛應(yīng)用。

1.2 碳纖維混凝土

碳纖維混凝土是將碳纖維均勻地分散在水泥基體中，用以增加混凝土的物理力學(xué)性能的一種復(fù)合材料。碳纖維混凝土的主要特征具有普通增強(qiáng)型混凝土所不具備的優(yōu)良機(jī)械性能、防水滲透性能、耐自然溫差性能，在強(qiáng)堿環(huán)境下具有穩(wěn)定的化學(xué)性能、持久的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸的穩(wěn)定性[4]。用碳纖維取代鋼筋，可消除鋼筋混凝土的鹽水降解和劣化作用，使建筑構(gòu)件重量減輕，安裝施工方便，縮短建筑工期。

碳纖維還具有震動(dòng)阻尼特性，可吸收震動(dòng)波，使防震能力和抗彎強(qiáng)度提高十幾倍。碳纖維混凝土具有很高的抗拉性、抗彎性、抗斷裂性、抗蝕性等特點(diǎn)。由于碳纖維的較小的膨脹系數(shù)，碳纖維混凝土的耐熱性較好，溫度變形也較小。

碳纖維混凝土中碳纖維主要作用是：阻止混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展并阻止宏觀裂縫的發(fā)生及發(fā)展。因此對(duì)于其抗拉強(qiáng)度和主要由主拉應(yīng)力控的抗剪、抗彎、抗扭強(qiáng)度等均有明顯改善；同時(shí)具有高基體的抗變形能力，從而改善其抗拉、抗彎和沖擊韌性。碳纖維體積分?jǐn)?shù)為1.18%時(shí)，試件劈拉強(qiáng)度提高1.2%，按復(fù)合規(guī)則，碳纖維的增強(qiáng)作應(yīng)隨水泥中纖維含量的增大而增加，在碳纖維的重量百分含量小于5%時(shí)，這個(gè)關(guān)系幾乎是線性的，含量再增加時(shí)，碳纖維難以在基體中分散均勻，不能起到增強(qiáng)效果，甚至使碳纖維混凝土抗拉強(qiáng)度降低。此外，碳纖維混凝土還具有良好的耐腐蝕性、抗?jié)B透性、耐磨性、耐干縮性及耐久性。

1.3 玻璃纖維混凝土

玻璃纖維混凝土（GRC）是將彈性模量較大的抗堿玻璃纖維，均勻地分布于水泥砂漿、普通混凝土基材中而制得的一種復(fù)合材料。近20年來(lái)，玻璃纖維混凝土在英國(guó)、美國(guó)、日本等40多個(gè)國(guó)家已開(kāi)始大量應(yīng)用。它將輕質(zhì)、高強(qiáng)和高韌性優(yōu)點(diǎn)集于一體，在建筑領(lǐng)域中占有獨(dú)特地位。特別自20世紀(jì)90年代以來(lái)，低堿度水泥和超抗堿玻璃纖維的相繼出現(xiàn)，把玻璃纖維混凝土技術(shù)引向新的發(fā)展階段。

由于玻璃纖維的直徑僅為5～20μm，幾乎與水泥的顆粒相接近，使用玻璃纖維時(shí)，所用的結(jié)合材料為水泥漿，或者在其中摻入細(xì)砂來(lái)使用，幾乎不使用粒徑較大的粗骨料。所以，用這種素材制作而成的復(fù)合材料，又稱為增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)水泥。

采用玻璃纖維混凝土是建筑工程今后發(fā)展方向，它不僅可以彌補(bǔ)普通混凝土制品自重大、抗拉強(qiáng)度低、耐沖擊性能差等不足，而且還具有普通混凝土所不具有的特性。玻璃纖維混凝土制品較薄，質(zhì)量較輕。由于采用抗拉強(qiáng)度極高的玻璃纖維作增強(qiáng)材料，因而其抗拉強(qiáng)度很高。玻璃纖維均勻分布于混凝土中，可以防止混凝土制品的表面龜裂，由于在破壞時(shí)能大量吸收能量，因而耐沖擊性能優(yōu)良、抗彎強(qiáng)度較高[5]。此外，玻璃纖維混凝土制品脫模性好、加工方便，易做成各種形狀的異型制品。

1.4 聚丙烯纖維混凝土

聚丙烯纖維混凝土是將切成一定長(zhǎng)度的聚丙烯纖維，均勻地分布在水泥砂漿或普通混凝土的基材中，用以增強(qiáng)基材的物理力學(xué)性能的一種復(fù)合材料。這種纖維混凝土具有輕質(zhì)、抗拉強(qiáng)度高、抗沖擊和抗裂性能等優(yōu)點(diǎn)，也可以以聚丙烯纖維代替部分鋼筋而降低混凝土的自重，從而增加結(jié)構(gòu)的抗震能力。

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關(guān)鍵詞：混凝土路面；鋼纖維；聚丙烯纖維

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

水泥混凝土路面具有剛度大，擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是隨著公路交通的發(fā)展、交通量的增大，運(yùn)輸荷載的不斷增大，水泥混凝土日益顯示其弱點(diǎn)和不足。由于混凝土的抗彎拉強(qiáng)度低、耐磨耗性能差等缺點(diǎn)，使其在未達(dá)到壽命期就已出現(xiàn)了各種不同類型的損壞。目前加強(qiáng)混凝土及瀝青混凝土路面，改善混凝土路面的使用品質(zhì)，延長(zhǎng)路面的使用壽命，提高投資效益是面臨的重要課題。

為了進(jìn)一步提高水泥混凝土的耐久性和強(qiáng)度，改善其使用性能。近年來(lái)，采用纖維混凝土作為面層材料，引起了國(guó)內(nèi)外工程界的重視。試驗(yàn)和應(yīng)用表明，纖維混凝土比水泥混凝土有著優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗裂、抗沖擊、抗收縮、韌性好等一系列力學(xué)性能，因此，在各工程中得到廣泛的應(yīng)用，并取得良好的效果。

2 增強(qiáng)機(jī)理

在混凝土中摻入纖維是公認(rèn)的改善混凝土脆性的有效方法，纖維的阻裂增韌效應(yīng)能有效降低塑性裂縫和內(nèi)部微裂隙的數(shù)量和尺度，提高混凝土材料介質(zhì)的連續(xù)性，改善混凝土的綜合性能。通過(guò)在混凝土中摻加纖維，可以提高混凝土的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度[1]，增加混凝土的韌性[2]、抗沖擊[3]和疲勞性能[4]，改善混凝土的抗裂性[5]，抗凍性[6]及耐磨性[7]等。將纖維混凝土作為路面鋪裝材料時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)：（1）在特大交通量條件下, 能夠延長(zhǎng)或保證水泥混凝土路面使用壽命；（2）在特重、重軸載條件下, 可以實(shí)現(xiàn)較經(jīng)濟(jì)且較薄的面板結(jié)構(gòu)厚度。

3 纖維混凝土路面

3.1 鋼纖維混凝土路面

鋼纖維混凝土是在普通水泥混凝土中摻配一定數(shù)的短而細(xì)的鋼纖維所組成的復(fù)合型材料，其鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展，從而具有良好的抗折、抗沖擊、抗疲勞及抗磨性能。鋼纖維混凝土的性能受到水泥品種、砂率、粗骨料最大粒徑、鋼纖維種類和摻量、摻和料等因素的影響，其中鋼纖維類型、鋼纖維摻量和鋼纖維長(zhǎng)徑比是影響鋼纖維混凝土性能的主要因素。

鋼纖維混凝土路面可分為單層式鋼纖維混凝土路面、復(fù)合式鋼纖維混凝土路面和碾壓式鋼纖維混凝土路面3種。（1）單層式鋼纖維混凝土路面。單層式鋼纖維混凝土路面是指路面板全斷面均采用鋼纖維混凝土澆筑而成。該種路面的厚度約為同類水泥混凝土路面的厚度的 50 % -60 %， 鋼纖維的體積率一般為0.8%-1.5%。（2）復(fù)合式鋼纖維混凝土路面。為了充分發(fā)揮鋼纖維混凝土優(yōu)良的抗彎拉、 抗疲勞性能和韌性,根據(jù)路面板的受力狀況, 將鋼纖維混凝土配置在路面板的受拉區(qū),在路面板的上部為普通混凝土,由此復(fù)合而成的路面成為雙層復(fù)合式路面。（3）碾壓式鋼纖維混凝土路面。碾壓式鋼纖維混凝土路面是在碾壓混凝土路面基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它是利用震動(dòng)、 碾壓機(jī)械對(duì)拌和而成的干硬性鋼纖維混凝土實(shí)行強(qiáng)制性碾壓而成的一種路面。

雖然鋼纖維混凝土路面具有良好的性能，但是也存在不足，從而阻礙了鋼纖維混凝土金屬腐蝕是影響其功能的根源，它增加了混凝土的導(dǎo)電性，因而助長(zhǎng)了電化學(xué)腐蝕；鋼纖維作為金屬材料，與混凝土具有不相融性，使其與混凝土混合后粘附性能較差，握裹力低；另外由于金屬的磨損系數(shù)小于混凝士，使得鋼纖維混凝土路面產(chǎn)生后期效應(yīng)-“凸尖現(xiàn)象”,對(duì)車輪的磨損非常不利。

3.2 合成纖維混凝土路面

合成纖維是繼鋼纖維混凝土后發(fā)展起來(lái)的纖維混凝土。由于其是惰性材料，不受混凝士堿性環(huán)境影響而衰變，同時(shí)它還具有高強(qiáng)度、高彎曲彈性、高延伸率、高取向性、易拌和等路用性能。尤其是在纖維混凝土路面應(yīng)用中，完全克服了鋼纖維混凝土路面出現(xiàn)的“腐蝕銹”、“凸尖” 等路面現(xiàn)象。目前應(yīng)用較多的合成纖維主要有聚丙烯纖維。

聚丙烯纖維作為混凝土的摻合料被世界上很多國(guó)家所接受。聚丙烯材料是一種居玻璃和尼倫之間的中性材料，其抗拉強(qiáng)度根據(jù)不同的工藝過(guò)程，通常可達(dá)到 300-800MPa。雖比玻璃纖維低，但經(jīng)過(guò)特殊工藝成形的聚丙烯纖維，可以與鋼纖維相媲美(鋼纖維抗拉強(qiáng)度為 600MPa左右)，其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到了纖維混凝土要求的最佳強(qiáng)度，同時(shí)也避免了玻璃纖維極脆易斷的弊端。聚丙烯纖維適合于公路水泥混凝土路面、機(jī)場(chǎng)跑道、橋涵等多種混凝土工程的加強(qiáng)。

在路面工程中，應(yīng)優(yōu)先使用網(wǎng)狀纖維。因?yàn)閱谓z纖維多適用于石、骨料直徑小于10 mm的砂漿混合料中，在大骨料的混凝土中,由于砂石的攪拌、碰撞間隙過(guò)大，使得單絲纖維不易分散。而網(wǎng)狀纖維成片狀體，很容易被拌和，分散形成初步的均勻分布 (第一次分布 )；攪拌中期，每片纖維被骨料沖擊展開(kāi)成網(wǎng)狀，且每根網(wǎng)絲都裹著水泥;隨著攪拌，裹著水泥的加重網(wǎng)絲被撕開(kāi)，最終完成單絲狀纖維的均勻分布 (第二次分布 )。此“二次分布法” 確保了纖維能在混凝土中的絕對(duì)分布均勻。

纖維網(wǎng)用于橋面或橋面鋪裝層，可有效地控制和減少收縮性和橋面震動(dòng)引起的裂縫以及延緩結(jié)構(gòu)性裂縫，提高橋面的防水性能，延緩和減少鋼筋的銹蝕而延長(zhǎng)橋結(jié)構(gòu)的使用壽命。纖維網(wǎng)用于舊混凝土路面上的加鋪，雖然纖維價(jià)格較貴，但可節(jié)約大量圬工體積，相應(yīng)也節(jié)約了工程總造價(jià)。與金屬網(wǎng)、鋼纖維相比較，又具有無(wú)磁、防銹、防堿等優(yōu)點(diǎn)。

4 纖維混凝土路面的展望

4.1 混雜纖維混凝土

單摻纖維難以全面解決混凝土存在的問(wèn)題。如低彈模纖維可有效限制早期混凝土中原生裂縫發(fā)生和發(fā)展，但對(duì)提高硬化后混凝土的力學(xué)性能則作用不大。高彈模纖維，如鋼纖維，則可以有效地提高混凝土硬化后的性能，但對(duì)混凝土在塑性階段的裂縫控制效果不明顯。將多種纖維同時(shí)摻入混凝土中，從不同層次上改善纖維三維分布的均衡性及集料與纖維的協(xié)調(diào)作用，提高增強(qiáng)效率，充分挖掘材料性能，促進(jìn)混雜纖維混凝土的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

4.2 高強(qiáng)及超高強(qiáng)纖維混凝土

路面材料的耐磨性能影響路面的使用壽命，纖維混凝土路面的基體混凝土的強(qiáng)度決定纖維混凝土的耐磨性能，因此采用高強(qiáng)及超高強(qiáng)混凝土是改善路面耐磨性能，延長(zhǎng)纖維混凝土路面的使用壽命的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

[關(guān)鍵詞]混凝土；纖維；納米；抗火

引言

從國(guó)內(nèi)外混凝土技術(shù)發(fā)展歷程可知[1-4]，首先無(wú)論研究者或是工程技術(shù)都要求混凝土具有更高的強(qiáng)度。各種大型結(jié)構(gòu)的興建要求混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)不斷提高，雖然混凝土技術(shù)在不斷發(fā)展，但飛速增長(zhǎng)的混凝土強(qiáng)度似乎仍然不能滿足結(jié)構(gòu)的要求。其次，由于機(jī)械施工水平和生產(chǎn)效率的不斷提高，混凝土的生產(chǎn)已經(jīng)走上了商品化的道路，而且混凝土的品種也在不斷增多，如泵送混凝土、水下不分散混凝土、免振搗自密實(shí)混凝土、智能混凝土等等，這都要求混凝土要有良好的流動(dòng)性、可泵性、保塑性、保水性等施工性能。再次，混凝土材料的耐久性能也越來(lái)越成為國(guó)內(nèi)外混凝土研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)，良好的耐久性能不僅意味著混凝土材料的壽命延長(zhǎng)，而且更重要的是其能適應(yīng)各種不同的惡劣環(huán)境，抵御不同侵蝕介質(zhì)的破壞，如在大型水利大壩、海洋石油鉆井平臺(tái)等特殊工程中混凝土的耐久性能往往比強(qiáng)度更為重要。另外，為了適應(yīng)新材料的發(fā)展趨勢(shì)，人們還對(duì)混凝土的某些特殊功能提出了要求，如超早強(qiáng)、自呼吸、高耐磨、吸聲、抗高溫和自清潔等性能。總之，如何提高混凝土強(qiáng)度、韌性、抗高溫性和耐久性，這些都是急需解決的課題。

1、混凝土性能改善方法及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1鋼纖維混凝土

纖維混凝土（Fiber Reinforced Concrete，簡(jiǎn)稱FRC）又稱纖維增強(qiáng)混凝土，它以混凝土為基體，以纖維為增強(qiáng)材料，通過(guò)一定數(shù)量的纖維均勻分散于混凝土基體中來(lái)改善混凝土的性能[5，6]。

纖維混凝土力學(xué)特性的研究開(kāi)始于本世紀(jì)60年代。J.P.Romualdi等[7]通過(guò)系列研究討論了鋼纖維混凝土裂縫開(kāi)展的機(jī)理，提出了基于斷裂分析的纖維間距理論，為鋼纖維混凝土的實(shí)用化開(kāi)辟了道路，RN.Swamy和A.E.Naamaii等則對(duì)鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理提出了復(fù)合材料強(qiáng)化法則。隨著鋼纖維混凝土的推廣應(yīng)用，美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)根據(jù)需要增設(shè)了專門(mén)的纖維混凝土委員會(huì)（ACI 544），國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)也增設(shè)了纖維水泥制品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ISO TC77）。許多專家學(xué)者[5-10]對(duì)鋼纖維混凝土的基本強(qiáng)度特性和基本變形特性進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，對(duì)鋼纖維混凝土的斷裂性能和疲勞特性也開(kāi)展了部分試驗(yàn)研究。

我國(guó)對(duì)鋼纖維混凝土基本理論的研究開(kāi)始于70年代，進(jìn)入80年代后，這一領(lǐng)域的試驗(yàn)研究有了迅速的開(kāi)展。大連理工大學(xué)趙國(guó)藩教授[6]首先從斷裂力學(xué)理論出發(fā)，導(dǎo)出了與復(fù)合材料理論相一致的亂向分布鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度公式，并分析了鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理和破壞形態(tài)。

鋼纖維可提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎韌性、抗剪強(qiáng)度、抗沖擊性以及提高混凝土的抗裂性、耐磨性等。鋼纖維混凝土以其優(yōu)良性能而廣泛應(yīng)用于隧道、地鐵、礦井等地下工程；公路、機(jī)場(chǎng)路面和工業(yè)地坪；建筑工程、橋梁工程；水利水電工程；筒倉(cāng)、管道、煙囪等薄壁結(jié)構(gòu)；各類建筑物及構(gòu)筑物的維修補(bǔ)強(qiáng)和抗震加固工程等[5，6]。

1.2合成纖維混凝土

合成纖維用于增強(qiáng)水泥混凝土最早由Goldfein.S.于1965年提出，并建議用聚丙烯纖維作為混凝土的摻合料建造美軍工兵部隊(duì)的防爆結(jié)構(gòu)，此后逐漸引起工程界的廣泛關(guān)注。目前美國(guó)和歐洲等地出現(xiàn)了一些生產(chǎn)和銷售混凝土用纖維的專業(yè)公司，通過(guò)對(duì)合成纖維的改性研究，使纖維在混凝土中的分散和粘結(jié)得到改善，并研制出高強(qiáng)度高彈模的改性纖維[11-13]。目前，合成纖維混凝土得到了廣泛的研究和應(yīng)用，應(yīng)用較多的纖維品種有聚丙烯纖維、尼龍纖維、聚乙烯醇纖維和高彈模聚乙烯纖維。

我國(guó)對(duì)合成纖維研究和應(yīng)用比較晚。上世紀(jì)80年代末中國(guó)建筑材料科學(xué)研究所和北京建筑材料研究所等開(kāi)始研究聚丙烯纖維和維綸纖維用于混凝土。目前國(guó)內(nèi)合成纖維應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍布土木、水利各個(gè)領(lǐng)域，其中以路面、橋面、房屋外墻抹面、防滲結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多[14]。

以聚丙烯纖維為代表的合成纖維可提高混凝土的早期抗收縮裂縫性能，還能提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性能。合成纖維混凝土的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋旱叵路浪こ蹋宦访妗蛎婧凸I(yè)地坪；輸水管道、水濾等工程[9]。

1.3混雜纖維混凝土

混雜纖維混凝土是將兩種或兩種以上不同的纖維混雜摻加到混凝土中，以獲得單摻一種纖維所達(dá)不到的性能。例如鋼纖維和聚丙烯纖維的混雜既可減少混凝土的干縮裂縫又可增加混凝土的韌性；不同長(zhǎng)徑比的鋼纖維混雜后可優(yōu)化其增韌增強(qiáng)效果。混雜纖維不但可以發(fā)揮纖維各自的增強(qiáng)效果，而且可以發(fā)揮各種纖維間的協(xié)同工作能力，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的混雜效應(yīng)，從而更為有效地改善混凝土的性能。將鋼纖維和合成纖維混雜使用給降低鋼纖維混凝土的成本帶來(lái)可能性，對(duì)于擴(kuò)大鋼纖維混凝土的工程應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。另外，將不同纖維混雜使用不僅可發(fā)揮每種纖維各自的性能，由于不同纖維在不同層次上對(duì)混凝土基體產(chǎn)生約束和增強(qiáng)，因此還能形成不同纖維間的混雜效應(yīng)，這一混雜效應(yīng)不是每種纖維增強(qiáng)效應(yīng)的簡(jiǎn)單疊加，而是具有l(wèi)+1≥2的特點(diǎn)，可以更為有效地改善混凝土的性能[4]。

東南大學(xué)孫偉院士對(duì)聚丙烯纖維和鋼纖維混雜增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的彎曲性能進(jìn)行的試驗(yàn)研究結(jié)果表明：鋼纖維與聚丙烯纖維組成三維亂向支撐網(wǎng)，在一定程度上彌補(bǔ)了混凝土的初始缺陷，增強(qiáng)了基體的抗拉能力；鋼纖維與聚丙烯纖維纏繞在一起，在承受彎曲拉伸荷載時(shí)產(chǎn)生“纖維連鎖”效應(yīng)，更大程度地提高了試件的抗彎強(qiáng)度；在裂縫擴(kuò)展過(guò)程中，鋼纖維與聚丙烯纖維先后起阻裂的主導(dǎo)作用，對(duì)裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行全過(guò)程抑制，明顯地增大了基體的韌性；從經(jīng)濟(jì)上考慮混雜纖維混凝土也有一定的優(yōu)勢(shì)，鋼纖維增強(qiáng)、增韌效果好，但會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)高；聚丙烯纖維增韌效果好，價(jià)格較低，但僅聚丙烯纖維難以提高混凝土的強(qiáng)度，只能延緩其后期破壞過(guò)程。在鋼纖維摻量較低的基礎(chǔ)上加入低摻量的聚丙烯纖維，工程造價(jià)提高少，但卻使混凝土的強(qiáng)度、韌性、阻裂能力等性能得到很大提高，大大改善了混凝土的脆性，特別適合抗震等級(jí)要求較高的工程。

2、納米技術(shù)在混凝土中應(yīng)用

混凝土納米科學(xué)是將混凝土這種復(fù)雜非均質(zhì)材料體系分解到材料固有特性的尺度（納米尺度），在此尺度上一種材料的性質(zhì)不同于另一種材料。研究者期望從納米尺度到宏觀尺度“納米工程化”這些材料固有特性，以供大規(guī)模的工程應(yīng)用。這項(xiàng)研究類似于人類基因組項(xiàng)目，是將混凝土切分到基本單元或分子尺度，以描述水泥基材料的礦物學(xué)組成和其在時(shí)間、空間中的轉(zhuǎn)換。混凝土納米科學(xué)研究將為我們呈現(xiàn)水泥基材料的力學(xué)藍(lán)圖，這不僅增進(jìn)對(duì)水泥基材料的宏觀特性上的強(qiáng)度和缺陷的認(rèn)識(shí)，也為下一代可持續(xù)水泥基材料的開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)。當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)水泥基材料力學(xué)藍(lán)圖測(cè)定方法，即高非均勻水泥基材料的納米壓痕技術(shù)及其應(yīng)用。采用新的格柵壓痕技術(shù)，已鑒別出水泥基材料的基本單元-水化硅酸鈣的剛度、強(qiáng)度和徐變。

普通水泥的顆粒粒徑通常在7μm～200μm，但其約為70%的水化產(chǎn)物水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠尺寸在納米級(jí)范圍，經(jīng)測(cè)試，該凝膠的比表面積為200～300m2g-1，可推算得到凝膠的平均粒徑為10nm，即混凝土中的水泥硬化基體實(shí)際上是由水化硅酸鈣凝膠為主凝聚而成的初級(jí)納米材料，但是這些納米結(jié)構(gòu)在細(xì)觀上是相當(dāng)粗糙的。

材料的各種性質(zhì)是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)而決定的，換句話說(shuō)，材料性質(zhì)可以因適當(dāng)?shù)馗淖儾牧系慕Y(jié)構(gòu)而予以改性。水泥硬化漿體在微細(xì)觀上具有高度不均勻性及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且隨時(shí)間、環(huán)境濕度和溫度的變化而變化。因此可以通過(guò)控制水泥硬化漿體內(nèi)各相的結(jié)構(gòu)，從而改善材料性能。

納米材料在水泥混凝土中的應(yīng)用研究始于上世紀(jì)90年代。研究表明，在混凝土中摻入納米顆粒后可以使混凝土更加密實(shí)，早期強(qiáng)度提高，韌性增強(qiáng)，并可以顯著提高混凝土的耐久性。因?yàn)榛炷恋哪途眯猿耸芷浔旧淼幕瘜W(xué)組成的影響外，主要是由孔隙率、孔隙特征和微裂縫等因素決定。吳中偉[4]院士依據(jù)孔徑大小可將水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)分為四類：孔徑小于20nm的為無(wú)害孔，孔徑在20～50nm的為少害孔，孔徑在50～200nm的為有害孔，200nm以上的為多害孔。國(guó)外也有學(xué)者將孔徑大于100nm的毛細(xì)孔稱為有害孔。由于納米材料的顆粒粒徑小于100nm，可以對(duì)水泥硬化漿體中20～150nm的微孔起到填充效應(yīng)，有效改善孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)。并且均勻分散納米顆粒，在水泥水化中起到類似“晶核效應(yīng)”的作用，提高凝膠體形成數(shù)量并使水化產(chǎn)物在整個(gè)界面過(guò)渡層內(nèi)分布趨于均勻。

目前用于混凝土中的納米材料主要有硅灰、稻殼灰、納米SiO2，納米CaCO3和納米纖維、碳納米管等。

3、混凝土高溫性能研究概況

國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土的高溫性能及其抗火能力、火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估以及災(zāi)后的加固修復(fù)，都做了較多的試驗(yàn)研究和理論分析。

盡管已有的研究報(bào)道有限，但鋼纖維（SF）特別是不銹鋼纖維用于高溫條件下（達(dá)到1500℃）的耐火混凝土中已經(jīng)被證實(shí)是有效的。國(guó)內(nèi)外的研究表明鋼纖維混凝土在高溫下抗火性能較普通混凝土有明顯的改善。鋼纖維對(duì)混凝土高溫性能的影響主要包括以下幾個(gè)方面：混凝土在40℃～1000℃導(dǎo)熱系數(shù)不變，限制了裂紋擴(kuò)展；提高了600℃前混凝土的比熱，因而在溫度較低時(shí)鋼纖維控制了混凝土的裂紋擴(kuò)展；低于800℃時(shí)，對(duì)試件的熱膨脹沒(méi)有顯著影響。但是目前對(duì)于鋼纖維摻入對(duì)混凝土高溫性能是有利還是有弊，頗有爭(zhēng)議。鋼纖維確實(shí)提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度和韌性，但不能明顯地降低混凝土發(fā)生爆裂的可能性。

試驗(yàn)研究已發(fā)現(xiàn)，在混凝土中摻入聚合物纖維（如聚丙烯纖維）能有效減小爆裂的機(jī)會(huì)。聚丙烯纖維（PPF）細(xì)度高（當(dāng)量直徑0.02～0.1mm）、數(shù)量多（0.9kg/m3的摻量充分分散可獲得700～3000萬(wàn)根纖維單絲）、在混凝土中的纖維間距小，上述特點(diǎn)使聚丙爆纖維能有效限制早期（塑性期和硬化初期）混凝土由于離析、泌水、收縮等因素形成的原生裂隙的發(fā)生和發(fā)展，減小原生裂隙的數(shù)量和尺度，而原生裂隙通常是混凝土破壞或性能劣化的起源。從此角度理解，可認(rèn)為聚丙烯纖維上述阻裂效應(yīng)的意義不僅在于有效地阻止了早期混凝土塑性裂縫的發(fā)生和發(fā)展，更在于提高了材料介質(zhì)的連續(xù)性，使硬化后的混凝土性能得到顯著改善。

在混凝土中摻入聚丙烯纖維和鋼纖維的混雜纖維后，不僅能夠有效地阻止混凝土在高溫下發(fā)生爆裂，并且能夠較好地保持混凝土的完整性，高溫后仍能承受較高荷載。溫度達(dá)到180℃時(shí)，混凝土還處于自蒸階段時(shí)，內(nèi)部壓力還不大，由于聚丙烯纖維的熔點(diǎn)低，在該溫度下己經(jīng)熔化，但因其液態(tài)體積遠(yuǎn)小于固態(tài)所占空間，于是形成眾多小孔隙，并由于聚丙烯纖維分散的均勻性及纖維細(xì)小而量又多，使得混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，孔隙的連通性加強(qiáng)，為混凝土內(nèi)部水分的分解蒸發(fā)提供了通道，也就緩解了由于水分膨脹所形成的分壓，使內(nèi)部壓力大大降低，防止了爆裂的產(chǎn)生。溫度達(dá)到450℃時(shí)，鋼纖維與混凝土間的粘結(jié)力下降約80%左右，但對(duì)混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展仍能起到一定的約束作用，從而基本保證混凝土的完整性，并使得混凝土強(qiáng)度的降低幅度不大，高溫后仍有較高的強(qiáng)度。這表明混雜纖維混凝土具有優(yōu)異的高溫性能。

4、結(jié)論

在混凝土中摻入適量的纖維和納米材料，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增加了混凝土的密實(shí)性，提高了混凝土的物理力學(xué)性能。隨著鋼纖維摻量的增大，纖維混凝土抗壓、劈拉和抗折性能均顯著增加，受荷后的變形性能顯著改善；混凝土中摻入聚丙烯纖維，有效改善了混凝土的早期性能，減少塑性干縮，高溫后由于聚丙烯纖維高溫熔化，在混凝土中形成均勻分布的細(xì)小孔隙，減少了混凝土受到高溫時(shí)的內(nèi)部蒸氣壓，明顯降低甚至消除了混凝土的高溫爆裂；摻入納米材料，增加了混凝土的密實(shí)度，細(xì)化了水泥水化產(chǎn)物，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的界面性能。綜上，纖維納米混凝土是滿足工程實(shí)際對(duì)混凝土高性能的需求新型混凝土材料。

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篇4

[關(guān)鍵詞]聚丙烯纖維混凝土；建筑工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU689 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）17-0110-01

聚丙烯纖維混凝土作為新型的新型建筑材料，由于它具有減少和防止混凝土在塑性和初期硬化階段的收縮裂縫產(chǎn)生，從而提高防滲、抗凍、抗沖磨等性能。近年來(lái)在我國(guó)的工程建筑界已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。

一、聚丙烯纖維混凝土的概況

1、聚丙烯纖維混凝土含義

聚丙烯（polypropylene單體分子式為C3H6）是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶型聚合物。聚丙烯纖維是一種新型的混凝土增強(qiáng)纖維，被稱為混凝土的“次要增強(qiáng)筋”，乳白色、無(wú)味、無(wú)毒，耐酸堿，表面疏水，化學(xué)穩(wěn)定性好；主要缺點(diǎn)是分散性能差、與基體間的粘結(jié)力差，經(jīng)改性處理?yè)饺牖炷林校擅黠@改善其韌性，有時(shí)還能改善強(qiáng)度指標(biāo)，增強(qiáng)抗?jié)B能力。聚丙烯纖維混凝土（PolypropyleneFiberConcrete，簡(jiǎn)稱PPFC）是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的新型復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于水利、交通、城市建設(shè)等工程中。目前美國(guó)所用混凝土總量中，合成纖維混凝土約占7%。

2、聚丙烯纖維混凝土的工藝原理

從微觀的角度來(lái)看，任何密實(shí)的混凝土都存在微裂縫。混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過(guò)程中，初期由于水和水泥的反應(yīng)形成結(jié)晶體，這種晶體化合物的體積比原材料的體積要小，因而引起混凝土體積的收縮；在后期又由于混凝土內(nèi)自由水分的蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng)力某個(gè)時(shí)期超出了水泥機(jī)體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫。在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布均勻；同時(shí)由于細(xì)微，故比表面積大，0.9kg聚丙烯纖維分布在1m3的混凝土中，則可使每立方米混凝土中就有2000～3000萬(wàn)根纖維不定向分布在其中，故能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系。當(dāng)微裂縫在細(xì)裂縫發(fā)展的過(guò)程中，必然碰到多條不同向的微纖維，由于遭到纖維的阻擋，消耗了能量，難以進(jìn)一步發(fā)展。因此，聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂的產(chǎn)生和發(fā)展，極大地減少了混凝土收縮裂縫。從宏觀上解釋，就是微纖維分散了混凝土的定向拉應(yīng)力，從而達(dá)到抗裂的效果。聚丙烯纖維可以大大增強(qiáng)混凝土的抗裂、抗?jié)B能力，作為混凝土剛體自防水的效果顯著，可以有效地解決混凝土滲裂問(wèn)題的困擾，延長(zhǎng)使用壽命。

二、聚丙烯纖維混凝土在建筑工程的應(yīng)用

1、工程概況

某城市商業(yè)大樓占地面積6000O左右，其中地下11000O，地上5000O，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下商場(chǎng)按設(shè)計(jì)要求，商場(chǎng)大廳、出入口以及一些上部有覆土要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不得漏水、滲水和出現(xiàn)大的裂縫的要求。本工程對(duì)這些有特殊要求的構(gòu)件在混凝土中摻入聚丙烯纖維材料，使其達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

2、聚丙烯混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）聚丙烯混凝土原材料要求：

①水泥：在滿足混凝土強(qiáng)度的前提下，盡量采用低標(biāo)號(hào)、低細(xì)度、少用量；對(duì)于控制混凝土的收縮、減小水化熱具有很大的作用；水泥中C3A（鋁酸三鈣）含量小于8%；水泥細(xì)度宜小于3500cm2/g；水泥中游離氧化鈣、氧化鎂和三氧化硫應(yīng)盡可能的少；水泥的堿含量（Na2O+0.658K2O）小于0.6%；；最小水泥用量不得小于300kg/m3，加入活性摻合料時(shí)，可適當(dāng)降低。混凝土的膠凝材料總量小于550kg/m3。

②粉煤灰：應(yīng)選用Ⅱ級(jí)以上粉煤灰，燒失量小于3%，三氧化硫含量小于3%，需水量比小于100%；粉煤灰摻量為20%膠結(jié)材料總量。

③細(xì)骨料：選用含泥量小于1.5%的級(jí)配良好的中砂（河砂或人工砂），細(xì)度模數(shù)不宜小于2.6，同時(shí)應(yīng)滿足《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52-92）。

④粗骨料：控制含泥量小于0.7%，且應(yīng)進(jìn)行級(jí)配優(yōu)化，選擇最佳級(jí)配，堆積密度應(yīng)大于1500kg/m3，對(duì)致密石子如石灰?guī)r應(yīng)大于1600kg/m3。骨料粒徑越大，纖維越容易受骨料排擠壓迫，單位體積內(nèi)纖維含量增加，纖維容易互相糾結(jié)成球，纖維球又會(huì)造成骨料間分離。為了避免上述情形發(fā)生，必須選用粒徑較小的骨料。因此，粗骨料粒徑應(yīng)≤20mm。

⑤外加劑：外加劑選擇與使用應(yīng)滿足《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2003）。選擇各類外加劑時(shí)，應(yīng)考慮外加劑對(duì)混凝土后期收縮的影響，盡量選擇后期收縮小的外加劑。

⑥水灰比：水灰（膠）比應(yīng)適中。滿足混凝土和易性前提下，綜合考慮摻合料及外加劑等其他因素后，水灰（膠）比及用水量應(yīng)取小值，混凝土水膠比控制在0.45以下。

⑦拌制水：用于拌制混凝土的水，其質(zhì)量應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-89）。

⑧混凝土避免使用堿活性骨料，當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土各組份（含外加劑）中的含堿量（Na2O+0.658K2O）不宜大于3kg/m3。混凝土各組份（含外加劑）中的氯離子含量小于水泥重量的0.06%。

（2）聚丙烯混凝土施工。

①由于本工程對(duì)聚丙烯纖維混凝土質(zhì)量要求很高，澆筑量大，且要保證連續(xù)澆注，因此選擇離施工現(xiàn)場(chǎng)近、交通便利、質(zhì)量穩(wěn)定的商品混凝土攪拌供。

②本工程聚丙烯纖維混凝土要求最大泵送長(zhǎng)度80m，將采用HBT100高壓混凝土泵，其最大泵送混凝土壓力可達(dá)到16MPa，最大理論輸送距離垂直350m、水平1500mm。開(kāi)始泵送時(shí)，混凝土處于慢速、勻速并隨時(shí)可反泵的狀態(tài)。泵送速度，先慢后快，逐步加速。同時(shí)，觀察混凝土泵的壓力和各系統(tǒng)的工作情況，待各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利后，方可以正常速度進(jìn)行泵送。

③泵送前，應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿輸送管內(nèi)壁。預(yù)計(jì)泵送間歇時(shí)間超過(guò)45min或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即用壓力水或其他方法沖洗管內(nèi)殘留的混凝土。

④從構(gòu)件底部開(kāi)始澆筑，澆筑前須先清理模板內(nèi)垃圾，保持模內(nèi)清潔、無(wú)積水。混凝土澆筑時(shí)，振搗的方法應(yīng)能充滿模板，達(dá)到流平、密實(shí)的程度，減少表面氣泡。

⑤混凝土振點(diǎn)應(yīng)從中間開(kāi)始向邊緣分布，且布棒均勻，層層搭扣，并應(yīng)隨澆筑連續(xù)進(jìn)行。振搗棒的插入深度要大于澆筑層厚度，插入下層混凝土中50-100mm，使?jié)仓幕炷列纬删鶆蛎軐?shí)的結(jié)構(gòu)。

⑥聚丙烯纖維混凝土下料不宜太快，一般將混凝土攤鋪高出20mm-40mm后，用插入式振動(dòng)器振搗后，再用平板振動(dòng)器振動(dòng)、搶平。

⑦一般采用一刮、二滾、三縱、四抹的方法，確保混凝土平整度。振動(dòng)棒的操作要做到“快插慢拔”，以便更有效的排出混凝土中的氣體，使之更加密實(shí)；振動(dòng)棒插點(diǎn)應(yīng)均勻有序，插點(diǎn)間距宜為500mm左右，每點(diǎn)振搗時(shí)間宜為5s-15s左右，以混凝土面不再下降，表面出現(xiàn)浮漿為止。在柱、梁與板變截面結(jié)構(gòu)宜分層澆筑。

⑧在纖維混凝土初凝前，必須對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，并對(duì)纖維混凝土表面拍打振實(shí)。收漿在聚丙烯纖維混凝土剛初凝開(kāi)始，并在終凝前完成。

（3）聚丙烯混凝土的養(yǎng)護(hù)。在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)天氣的冷熱狀況，風(fēng)力大小等具體情況進(jìn)行收漿，收漿過(guò)早或過(guò)晚，都有可能影響平整度或出現(xiàn)早期裂縫等。最后一次抹面應(yīng)在剛初凝，并在終凝前完成，目的是將表面裂紋全部消除。混凝土凝固前應(yīng)保持表面濕潤(rùn)狀態(tài)，防止水分蒸發(fā)。在終凝后立即用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。纖維混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于14d，施工放樣后，也必須立即澆水并覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3、施工效果

經(jīng)上述施工后，現(xiàn)場(chǎng)檢查地下商場(chǎng)大廳、出入口結(jié)構(gòu)梁板均未出現(xiàn)較大面積裂縫，混凝土試塊按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d送檢強(qiáng)度全部合格，實(shí)踐證明纖維混凝土具有抗裂性好、彎曲韌性優(yōu)良、抗沖擊性能強(qiáng)的特性。

三、結(jié)束語(yǔ)

目前，在國(guó)內(nèi)許多大型的混凝土工程中，為提高混凝土的抗裂性能都采用聚丙烯纖維混凝土。混凝土硬脆性能的缺陷，促成纖維在建筑混凝土的進(jìn)一步應(yīng)用，以此來(lái)改善工程的品質(zhì)，增長(zhǎng)建筑物的使用壽命。由此可見(jiàn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，聚丙烯纖維混凝土將作為今后混凝土的一個(gè)發(fā)展方向，有廣泛的應(yīng)用前景。

篇5

鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的是將組成材料，即鋼纖維、水泥、水、粗細(xì)集料及外摻劑合理配合，使配制的鋼纖維混凝土能夠最大限度的滿足施工和工程使用要求。

(1)滿足公路橋梁抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度要求，提高橋面的耐久性能；

(2)使配制的鋼纖維混凝土有較好的和易性，方便和滿足施工要求；

(3)充分發(fā)揮鋼纖維混凝土的特點(diǎn)，合理確定鋼纖維及水泥用量，最大限度地降低工程成本。

二、原材料質(zhì)量要求

鋼纖維：表面應(yīng)潔凈無(wú)銹無(wú)油，無(wú)粘結(jié)成團(tuán)現(xiàn)象，保證鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，尺寸和抗拉強(qiáng)度符合技術(shù)要求；單根鋼纖維絲的最低抗拉強(qiáng)度800N/㎜2，摻加量不超過(guò)70㎏/M3。

水泥：采用32.5級(jí)或42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

碎石：應(yīng)采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、表面粗糙，近立方體顆粒的碎石。

細(xì)集料：宜采用天然中粗砂或機(jī)制砂。細(xì)集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，機(jī)制砂以砂當(dāng)量或亞甲藍(lán)值表示，其質(zhì)量必須滿足規(guī)范的要求。

水：無(wú)污染的自然水或自來(lái)水。

外加劑：宜選用優(yōu)質(zhì)減水劑，對(duì)抗凍性有明確要求的鋼纖維混凝土宜選用引氣型減水劑。

三、鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟

鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)一樣，一般采用計(jì)算法。可按下列步驟進(jìn)行：

（1）根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)值及施工配置強(qiáng)度提高系數(shù)確定試配抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

（2）按試配抗壓強(qiáng)度計(jì)算水灰比，一般應(yīng)控制在0.45-0.50之間。可按普通水泥混凝土抗壓強(qiáng)度、水泥標(biāo)號(hào)、水灰比的關(guān)系式求得。

（3）根據(jù)試驗(yàn)抗折強(qiáng)度，按規(guī)定計(jì)算鋼纖維體積率。一般體積率選1.0～1.5%。

（4）根據(jù)施工要求通過(guò)試驗(yàn)確定單位體積用水量(摻用外加劑時(shí)應(yīng)考慮外加劑的影響)。

（5）根據(jù)試驗(yàn)確定合理砂率(現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)材料品種，鋼纖維纖維體積率，水灰比等適當(dāng)調(diào)整),一般應(yīng)控制在1.1-1.6%之間.

（6）按體積法計(jì)算材料用量確定試驗(yàn)配合比。

（7）按配合比進(jìn)行拌和物性能檢測(cè)，調(diào)整確定施工配合比。

四、鋼纖維混凝土的拌和

(1)必須使用滾動(dòng)式混凝土拌和設(shè)備。當(dāng)鋼纖維體積率較高，拌和物稠度較大時(shí)，應(yīng)對(duì)拌和量進(jìn)行控制，一般應(yīng)不超過(guò)設(shè)備拌和量的60%。

(2)注意拌和料的投放順序，一般按水泥、鋼纖維、細(xì)集料、粗集料、水的順序進(jìn)行，先進(jìn)行干拌后再加水濕拌，同時(shí)，鋼纖維應(yīng)分2-3次投放，保證鋼纖維在拌和機(jī)內(nèi)不結(jié)團(tuán)，不彎曲或拆斷。

(3)應(yīng)根據(jù)拌和物的粘聚性、均勻性及強(qiáng)度穩(wěn)定性要求通過(guò)試拌確定合理的拌和時(shí)間。先干拌后濕拌，一般按干拌時(shí)間不少于80秒，濕拌時(shí)間不少于100秒（總拌和時(shí)間必須控制在300秒以內(nèi)）。

五、鋼纖維混凝土的施工與養(yǎng)護(hù)

（1）清除垃圾，清潔橋面，灑水濕潤(rùn)，澆灑水泥漿（水泥漿可按重量比水：水泥=1∶1配制）。

（2）檢查橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)片擺放位置的正確性及鋼筋網(wǎng)片的搭接情況。

（3）鋼纖維混凝土卸料后應(yīng)用人工攤鋪找平，振搗密實(shí)，振平板粗平（不宜使用振動(dòng)梁拉動(dòng)找平），振平板每次重疊1/2。

（4）用鋼管提漿滾滾動(dòng)碾壓數(shù)遍，使用提漿滾滾平提漿，避免鋼纖維外露。

（5）使用3米長(zhǎng)鋁合金方尺從鋼模板一側(cè)向外刮平（精平），每次刮平時(shí)方尺應(yīng)交叉1/3以上。

（6）鋼纖維初凝后人工拉毛處理，使橋面粗糙。

（7）混凝土完成初期可噴灑養(yǎng)生劑，噴灑均勻，表面無(wú)色差，初凝后使用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，保持土工布濕潤(rùn)。土工布覆蓋養(yǎng)生7天，灑水養(yǎng)生14天。

（8）如果橋面鋪裝鋼纖維混凝土為C60時(shí)，因混凝土標(biāo)號(hào)較高，水泥凝固快，應(yīng)集中設(shè)備、人員突擊施工，力爭(zhēng)使鋼纖維混凝土從拌和到精平完成的時(shí)間控制在4小時(shí)以內(nèi)。

六、鋼纖維混凝土質(zhì)量控制

（1）鋼纖維的質(zhì)量檢驗(yàn)

一是鋼纖維的長(zhǎng)度偏差不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的10%，每批次至少隨機(jī)抽查10根以上；

二是鋼纖維的直徑或等效直徑合格率不得低于90%，可采取重量法檢驗(yàn)，每批次抽檢100根，用天平稱量，卡尺測(cè)其長(zhǎng)度，要求得到的等效平均值滿足規(guī)定；

三是鋼纖維的抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)，要求其抗拉強(qiáng)度不低于380MPA；

四是鋼纖維的抗彎拆性能，鋼纖維應(yīng)能經(jīng)受直徑3㎜鋼棒彎拆90°不斷，每批次檢驗(yàn)不少于10根；

五是雜質(zhì)含量，鋼纖維表面不得有油污，不得鍍有有害物質(zhì)或影響鋼纖維與混凝土粘接的雜質(zhì)。

（2）原材料的檢驗(yàn)

必須滿足上述原材料的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按照公路工程施工技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）鋼纖維混凝土的檢驗(yàn)

應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)鋼纖維混凝土的和易性、塌落度和水灰比等，同時(shí)必須現(xiàn)場(chǎng)目檢鋼纖維在混凝土的分布情況，發(fā)現(xiàn)有鋼纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象應(yīng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間。

七、注意事項(xiàng)

（1）由于鋼纖維混凝土拌和時(shí)對(duì)水灰比的控制有嚴(yán)格要求，不宜在陰雨天氣或風(fēng)力較大的條件下進(jìn)行施工。應(yīng)選擇晴好天氣時(shí)進(jìn)行，遇雨必須停止施工，并及時(shí)使用土工布覆蓋尚未硬化的混凝土橋面，必要時(shí)可搭建臨時(shí)施工防雨棚，在防雨棚下盡快完成剩余作業(yè)。

（2）根據(jù)氣溫、風(fēng)力大小及時(shí)調(diào)整鋼纖維混凝土拌和用水量，保證混凝土的和易性，建議施工時(shí)間應(yīng)安排在氣溫不高于22℃時(shí)進(jìn)行。

（3）氣溫較高或大風(fēng)條件下應(yīng)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)生劑的噴灑量，噴灑養(yǎng)生劑后應(yīng)及時(shí)覆蓋土工布，混凝土初凝后立即在土工布上灑水濕潤(rùn)，防止橋面混凝土發(fā)生收縮開(kāi)裂。

（4）在通行條件下橋梁加寬使用鋼纖維混凝土橋面鋪裝時(shí)，除做好現(xiàn)場(chǎng)施工保通外，由于舊橋車輛通行振動(dòng)對(duì)橋面鋼纖維混凝土的開(kāi)裂有很影響，建議將新舊橋橋面間保留30㎝寬暫時(shí)不做鋪裝，待新格面鋪裝完全成型后補(bǔ)做。

八、結(jié)束語(yǔ)

鋼纖維混凝土可以較好地解決普通混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問(wèn)題，對(duì)提高橋面的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)橋面的使用壽命十分有利。在公路舊橋加固改造、橋面修補(bǔ)、橋梁缺陷修復(fù)等方面的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

[摘要]鋼纖維混凝土克服了普通混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、脆性等缺點(diǎn),具有優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐疲勞、高韌性等性能,通過(guò)在橋面鋪裝中的應(yīng)用，總結(jié)了鋼纖維混凝土施工方法，技術(shù)要求及有關(guān)注意事項(xiàng)，為鋼纖維混凝土的推廣應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

[關(guān)健詞]鋼纖維配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

參考文獻(xiàn):

[1]鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)與施工規(guī)程.中國(guó)工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn).

篇6

纖維瀝青混凝土配合比的確定至關(guān)重要，在配合比的設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行取樣和分析，明確各熱料倉(cāng)的材料配比。同時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)冷料倉(cāng)的材料配比進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，使供料平衡。

2施工技術(shù)

2．1纖維瀝青混凝土的拌制

2．1.1纖維的添加纖維瀝青混凝土的制作工藝主要是在瀝青混凝土的攪拌過(guò)程中添加纖維，在添加纖維的過(guò)程中需要兩名以上的員工在熱倉(cāng)口人工添加。首先，按照拌合混合料的數(shù)量，準(zhǔn)確的稱量纖維的使用量。在集料干拌開(kāi)始投入適量的纖維，干拌30s，并在濕拌開(kāi)始前，投放完畢，以保證纖維能夠均勻的混合在瀝青中。

2．1.2拌合溫度加入博尼維纖維之后，瀝青混凝土材料會(huì)出現(xiàn)溫度流失加快的現(xiàn)象，為了能夠保障施工溫度，需要對(duì)拌合溫度進(jìn)行控制，在拌合時(shí)，瀝青混凝土的溫度應(yīng)當(dāng)控制在160到170℃之間，出廠溫度也應(yīng)當(dāng)控制在這一溫度之間，當(dāng)瀝青混凝土的溫度超過(guò)正常溫度30℃時(shí)，應(yīng)當(dāng)廢棄。每輛料車在出廠時(shí)都應(yīng)當(dāng)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，可以將溫度計(jì)直接插入料車中，如此反復(fù)多次，使料車溫度始終控制在160℃到175℃之間，并對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整。但是，不能對(duì)溫度進(jìn)行大幅度的調(diào)整，會(huì)造成材料溫度的穩(wěn)定性降低，在調(diào)節(jié)溫度時(shí)應(yīng)當(dāng)小幅度的調(diào)整，并且，并不能僅在剛開(kāi)始混合時(shí)測(cè)量溫度，在拌合過(guò)程中也要對(duì)溫度加以控制。

2．2纖維瀝青混凝土的運(yùn)輸

2．2.1裝料在裝料過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)瀝青混凝土粗細(xì)顆粒分離的現(xiàn)象，為減少這種情況的發(fā)生，通常采用縮短出料口與運(yùn)輸車輛之間的距離，并且，每裝一斗料，車輛都要移動(dòng)一次位置。

2．2.2運(yùn)輸車輛的清潔運(yùn)輸車輛的車廂應(yīng)當(dāng)經(jīng)常清洗，時(shí)刻保持車廂內(nèi)的清潔，嚴(yán)禁有其他泥沙或者殘留物殘留在車廂中，為避免瀝青混凝土與車廂粘連，可以在車廂中均勻的涂抹一定比例的食用油與洗滌劑混合液。

2．2.3運(yùn)輸運(yùn)輸車輛在運(yùn)料的途中應(yīng)盡量勻速行駛，避免突然剎車和加速，車輛的行駛路線要按照事前的計(jì)劃，不能隨意停留和修改路線，在瀝青混凝土卸料之后要對(duì)車廂進(jìn)行及時(shí)的清理，防止殘料在車廂內(nèi)硬結(jié)。

2．3瀝青混合料的攤鋪低溫條件對(duì)瀝青混凝土的攤鋪要求較高，需要高溫度和高粘度的混合料。由于鋪斷面較寬，在攤鋪的過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)瀝青混合料的離析問(wèn)題，因此在施工的過(guò)程中可以采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后交錯(cuò)使用的方法，同時(shí)還要注意路面的碾壓技術(shù)。低溫環(huán)境，且攤鋪的厚度較薄的情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)混合料的溫度進(jìn)行控制，具體的施工溫度應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。在攤鋪的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證工作的連續(xù)性，對(duì)攤鋪速度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，不能夠隨意的在攤鋪過(guò)程中停頓。

2．4瀝青纖維混合料的壓實(shí)

2．4.1在進(jìn)行碾壓工作時(shí)要分清主次首先要進(jìn)行輕碾，然后再進(jìn)行重碾，而且對(duì)于碾壓的方向也有所要求，要由外向內(nèi)碾壓，而且其碾壓速度要和攤鋪機(jī)的速度相協(xié)調(diào)，這樣才能保證碾壓的工作量。相鄰碾壓的距離一般都在1/3輪寬以上，1/2輪寬以下，壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向幅度不宜過(guò)大，只能在35度角以內(nèi)。經(jīng)過(guò)初次碾壓的路面不能出現(xiàn)推移、開(kāi)裂等現(xiàn)象，這不僅影響美觀，更降低了道路質(zhì)量。而且，經(jīng)過(guò)復(fù)壓的路面必須平整，避免出現(xiàn)輪痕。最終碾壓完成后，路面必須是完整的，而且平滑，甚至連路面的顏色都要求均勻一致。與此同時(shí)，道路施工還應(yīng)處理好粘輪與水隔離的關(guān)系，為防止出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，可以適時(shí)的在膠輪上人工涂抹隔離劑，但是這一環(huán)節(jié)禁止柴油的使用。值得注意的是，在低溫環(huán)境下要減少水的用量，避免出現(xiàn)急劇降溫的現(xiàn)象。

2．4.2碾壓時(shí)還應(yīng)注意將驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)在碾壓過(guò)程中不宜出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備突然變向的情況，這樣會(huì)減少因方向改變而產(chǎn)生的路面推移。壓路機(jī)在啟動(dòng)以及停止的時(shí)候都要緩慢進(jìn)行，行動(dòng)不宜太快，尤其要注意的是避免在已完成或正在碾壓的道路上進(jìn)行急剎車，這樣就會(huì)提高路面的完工率。另外，在混合料接縫處要實(shí)行橫縫橫壓，冷熱搭接處也是如此。

2．4.3碾壓的長(zhǎng)度要適當(dāng)碾壓路程太短不易于出效果，相反，則容易出現(xiàn)溫差大幅度變化，這樣就造成路面的不平整，由此看來(lái)，碾壓長(zhǎng)度必須控制在一定的范圍內(nèi)，一般是30～50m。

3結(jié)束語(yǔ)

篇7

Abstract： Steel fiber reinforced concrete has characteristics of strong crack resistance， resistance to impact toughness and resistance to the fatigue limit. This paper describes the properties of steel fiber reinforced concrete material and the application of highway road surface and deck construction， which provides a theoretical basis and engineering practice for the application of steel fiber reinforced concrete material in road works.

關(guān)鍵詞： 公路路面；鋼纖維混凝土；路面修補(bǔ)

Key words： highway pavement；steel fiber concrete；pavement repair

中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—4311（2012）28—0142—02

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，路面的損壞程度隨著汽車運(yùn)力和流動(dòng)密度及載荷的增大而日益加劇。對(duì)于傳統(tǒng)的水泥路面的損壞，需要修補(bǔ)的費(fèi)用高，工期長(zhǎng)，容易影響交通和人們的需求。與普通混凝土材料相比，鋼纖維混凝土能夠明顯地改善路面的抗扭、抗剪、抗磨和抗裂的性能，可以增強(qiáng)斷裂韌性和抗沖擊性，顯著提高結(jié)構(gòu)的疲勞性能以及耐久性能，在施工中等到廣泛的應(yīng)用。

1 鋼纖維混凝土材料性質(zhì)分析

鋼纖維混凝土就是按照一定的配比方法，依據(jù)公路的使用級(jí)別，將一定數(shù)量的體積比較小的鋼纖維復(fù)合材料摻配在一般普通混凝土中。根據(jù)根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，力學(xué)性能明顯提高，對(duì)普通路面的修補(bǔ)具有重要的額作用，能夠明顯的改善道路的使用功能，抗拉強(qiáng)度是普通路面的2倍左右，抗彎強(qiáng)度是2.5～3.5倍，抗沖擊強(qiáng)度的效果更為明顯，可達(dá)混凝土的5倍以上，甚至可達(dá)20倍之多，這種優(yōu)越的性能在施工上已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

1.1 鋼纖維的類型 鋼纖維按材質(zhì)可分為通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維，但是通碳鋼鋼纖維的用途最為廣泛；按外形分有長(zhǎng)直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形等多種形狀；按截面形狀分有圓形、矩形和不規(guī)則形等；按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型等類型；按道路的施工用途分為澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維。

1.2 鋼纖維的特征參數(shù) 為實(shí)現(xiàn)鋼纖維的增強(qiáng)效果和滿足道路施工的要求，一般情況下，鋼纖維的特征參數(shù)為：鋼纖維長(zhǎng)度為15～60mm，直徑或等效直徑為0.3～1.2mm，長(zhǎng)徑比為30～100，纖維的體積摻t為0.5%～2%，在施工的用途上以滿足施工的要求為主，不能出現(xiàn)不符合系統(tǒng)的要求。

1.3 鋼纖維混凝土材料的性能指標(biāo) 主要體現(xiàn)在強(qiáng)度和重量比值大，具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度。抗拉強(qiáng)度提高25%～50%，抗彎強(qiáng)度提高40%～80%，抗剪強(qiáng)度提高50%～100%，這能夠明顯的體現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)越性能。

1.4 鋼纖維混凝土澆搗 鋼纖維混凝土澆搗質(zhì)量的好與壞，將會(huì)影響鋼纖維混凝土的自身屬性，使其整體性和致密性下降，直接影響道路的使用性能。不同之處就是其流動(dòng)性較差，在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩，因此，鋼纖維混凝土澆搗可以采取不同的辦法來(lái)進(jìn)行，邊角部分可先用搗棒搗實(shí)，然后用夯梁板來(lái)回找平，注意清除冒出路面的鋼纖維，和不符合路面要求的鋼纖維。

2 鋼纖維混凝土在舊路面修補(bǔ)工程中的應(yīng)用

在這里，以施工的某二級(jí)公路水泥混凝土路面為例，在修補(bǔ)前，公路遭到損壞呈破碎、斷裂狀，現(xiàn)用鋼纖維混凝土進(jìn)行修補(bǔ)路面，擬采用10cm厚，C30鋼纖維混凝土對(duì)路面進(jìn)行修補(bǔ)。其施工處理的方法采用基層處理及路面澆注，鋼纖維混凝土攪拌鋼纖維的投人以及混凝土振搗的控制。

2.1 施工所需原材料

2.1.1 普通的435#硅酸鹽水泥；含泥量

2.1.2 鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)。依據(jù)道路的施工要求，鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)按照抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度7.3MPa、抗壓強(qiáng)度41MPa，配比方案經(jīng)試驗(yàn)確定，通過(guò)實(shí)驗(yàn)之后選用合適的配比進(jìn)行施工。

2.2 道路施工的工藝

篇8

【關(guān)鍵詞】 鋼纖維混凝土 性能 施工

鋼纖維混凝土之所以比普通混凝土的性能更好，主要是亂向分布的短鋼纖維能夠起到有效阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，從而大大的改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊以及抗疲勞等性能，具有了較好的延性，發(fā)揮了其在各項(xiàng)工程中的作用。

一、鋼纖維的品種和特性

鋼纖維混凝土性能最重要的一個(gè)因素就是鋼纖維與基體的粘結(jié)性能是否良好。高強(qiáng)鋼絲切斷端鉤型纖維、鋼錠銑削端鉤型纖維、剪切異型纖維、低合金鋼熔抽型纖維，由于有很好的性能并且在國(guó)內(nèi)已有工程經(jīng)驗(yàn)，所以將其列入規(guī)程。剪切直型、微扭型和波紋型，其優(yōu)點(diǎn)是它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而成本相對(duì)較低，并由于表面不規(guī)則而有利于與基體粘結(jié)，故規(guī)程中仍保留。注意到低碳鋼板剪制的纖維，在基體開(kāi)裂后其扭曲或波紋很容易拉直，其增強(qiáng)增韌效果與直形差別很小，故使用中可劃歸一類。

二、鋼纖維幾何參數(shù)和摻量范圍

在施工中如果是有特殊要求的，則鋼纖維不宜太長(zhǎng)摻量也不宜太高；而對(duì)那些對(duì)韌性有較高要求的，則可以鋼纖維宜長(zhǎng)些，摻量也高些。

有一點(diǎn)是要特別注意的：鋼纖維的長(zhǎng)度應(yīng)該能夠和基體混凝土所用骨料的粒徑相匹配，鋼纖維的長(zhǎng)度應(yīng)不小于骨料粒徑的1.5倍。骨料粒徑最好不要超過(guò)20mm，如果粒徑大于20mm 時(shí)應(yīng)通過(guò)專門(mén)試驗(yàn)確定鋼纖維的品種、尺寸和摻量。下表給出的是參考范圍，具體的應(yīng)通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和纖維混凝土試驗(yàn)確定。（表1）

三、鋼纖維混凝土的基本性能

1. 鋼纖維混凝土的力學(xué)性能

鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%-2%之間，所以要比普通混凝土的抗拉強(qiáng)度提高50%-80%，而且抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度分別提高60%-110%和50%-100%，相對(duì)來(lái)講抗壓強(qiáng)度提高的幅度是最小的，通常都是在0-20%之間，但抗壓韌性的提高幅度卻較大。

2. 鋼纖維混凝土抗折、抗壓強(qiáng)度大

由于鋼纖維混凝土比普通混凝土的抗剪強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度有很大的提高，所以鋼纖混凝土要比普通混凝土更適用于做市政道路的路面維修。

3. 降低變形性能

鋼纖維混凝土和混凝土相比韌性有了很大改善。在一般的纖維摻量下，彎曲沖擊韌性能夠給提高2 -4 倍，抗壓韌性能夠提高2 -7倍以上，而抗彎韌性甚至能夠提高幾十倍，極好的韌性性能使其變形大大降低。

4. 減薄面層厚度、加大縮縫間距

鋼纖維混凝土耐疲勞、強(qiáng)度高、抗沖擊等良好性能，使得在同樣使用條件下比普通混凝土，減薄鋪設(shè)厚度大概50%-60%。而且一般的縮縫間距是4m-6m 之間， 但如果滲入2%的鋼纖維后， 縮縫的間距就就會(huì)加大到30m 左右，這樣就大大減少了維修費(fèi)用，另外還在很大程度上減輕了車輛通過(guò)縮縫時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。

5. 延長(zhǎng)路面使用壽命

鋼纖維混凝土在道路路面的使用中，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗裂能力和變形能力，且有很好的抗凍融性能。以上優(yōu)點(diǎn)都有利于延長(zhǎng)處于重要地位的道路路面的使用壽命。

四、鋼纖維混凝土在道橋施工中的應(yīng)用

1.路面修補(bǔ)

普通混凝土路面斷裂或者是破損了可以用鋼纖維混凝土進(jìn)行局部的修補(bǔ)。在澆筑鋼纖維混凝土之前，應(yīng)把破損或斷裂的舊混凝土板塊鑿除掉，并對(duì)局部的板底基層做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)處理。

2.支護(hù)工程

由于鋼纖維混凝有良好的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，以及抗沖擊和抗開(kāi)裂性能且能承受較大的壓力而保持一定的連續(xù)性和整體性，基于這些優(yōu)點(diǎn)可以將其用于隧洞支護(hù)和山體護(hù)坡等工程中。

3.處于腐蝕環(huán)境中的構(gòu)件

鋼纖維混凝土的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是抗腐蝕性比較強(qiáng)，所以可以把鋼纖混凝土使用在易腐蝕的環(huán)境中，例如：把它用作輸水管道的防蝕層或結(jié)構(gòu)層，能有效降低輸水管道被腐蝕的時(shí)間利于延長(zhǎng)管道的使用。

4.應(yīng)力復(fù)雜部位

鋼纖維在混凝土中像各個(gè)方向的不均勻分布，使得其沿各個(gè)方向都有很強(qiáng)的韌性，除此之外鋼纖維在混凝土中的分布使其容易澆筑成型，這一優(yōu)勢(shì)要比鋼筋更能適應(yīng)一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。

5.橋梁與隧道工程

在橋梁表面或者隧道工程中使用鋼纖維混凝，能夠有效的減少橋面出現(xiàn)裂縫，從而增強(qiáng)了橋面的抗壓能力和防水能力，很大程度上降低了鋼筋銹蝕的速度并延長(zhǎng)了使用的時(shí)間。

五、施工控制要點(diǎn)

施工質(zhì)量是影響鋼纖維混凝土路面質(zhì)量的一個(gè)重要因素，不容忽視。那么鋼纖維混凝土路面的整個(gè)施工過(guò)程，在滿足普通混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)外還要注意以下問(wèn)題：

1.設(shè)置鋼纖維分散裝置

如果將鋼纖維直接一次性的投入到攪拌機(jī)中，則非常容易出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，所以需要在攪拌機(jī)上安裝振動(dòng)式鋼纖維分散機(jī)（功率1kW，分散能力40kg/min），能有效避免鋼纖維結(jié)團(tuán)。當(dāng)然這種也存在一定的弊端，就是會(huì)增加攪拌的時(shí)間，從而降低生產(chǎn)效率。

2.攪拌投料的順序和時(shí)間

攪拌投料的順序和時(shí)間都要嚴(yán)格按程序就行，通常按砂—鋼纖維—石子—水泥的順序投放到料斗中。遵照先干后濕的工藝進(jìn)行，首先干拌1-2分鐘，然后再濕拌2-3分鐘，整體的攪拌時(shí)間控制在6分鐘之內(nèi)不易過(guò)長(zhǎng)，另外每次的攪拌量應(yīng)保持在攪拌機(jī)容量的1/3 以下。

3.攤鋪與振搗

在澆注鋼纖維混凝土的時(shí)候應(yīng)避免出現(xiàn)明顯的澆注接頭，在倒料的時(shí)候每次都要相壓20cm左右，這樣能夠保證鋼纖維混凝土的連續(xù)性。鋼纖維混凝土的路面通常都是以攤鋪機(jī)攤鋪為主，人工整平為輔。為保證鋼纖維的均勻分布，應(yīng)使用平板振動(dòng)器將其振搗成型。

4.抹面、壓紋

首先應(yīng)把外露的鋼纖維壓入混凝土中，并在鋼纖維混凝土抹平的表面采用滾式壓紋機(jī)進(jìn)行壓紋l-2mm，壓紋方向應(yīng)沿路線橫斷面；其次在鋼纖維混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)，用切割機(jī)進(jìn)行切縫，切縫的深度為3cm，并和舊縫要對(duì)齊，并保持施工縫和脹縫或縮縫設(shè)計(jì)位置完全吻合。

結(jié)束語(yǔ)

總之，鋼纖維混凝土越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在路面、橋面和機(jī)場(chǎng)跑道等工程中，也日益得到了社會(huì)的好評(píng)和認(rèn)可，這主要源于它有很好的抗彎強(qiáng)度、抗沖擊性、抗開(kāi)裂性能等等，而更重要的是運(yùn)用鋼纖維混凝土比用普通的混凝土早期強(qiáng)度高，實(shí)現(xiàn)了提前通車的目的，可以說(shuō)鋼纖混凝土的廣泛應(yīng)用取得了豐厚的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：混凝土；聚丙烯長(zhǎng)纖維；性能

中圖分類號(hào)： TV331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言：建筑行業(yè)的發(fā)展，也加大了對(duì)建筑材料的研究。這是因?yàn)榻ㄖ牧鲜墙ㄖY(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)。混凝土材料因其原料豐富、價(jià)格低廉等性能已經(jīng)被建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中。伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)混凝土材料也逐漸進(jìn)行了改良。通過(guò)在混凝土中添加聚丙烯長(zhǎng)纖維發(fā)現(xiàn)復(fù)合混凝土材料表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。推廣其應(yīng)用到建筑行業(yè)中具有很大的意義。

1聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀

聚丙烯纖維多為長(zhǎng)度在19到50毫米之間的單絲或網(wǎng)形狀的纖維。聚丙烯纖維無(wú)毒不溶于水，具有很好的彈性模量和抗拉強(qiáng)度。因此，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改性處理其可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域當(dāng)中。聚丙烯纖維的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，在混凝土當(dāng)中，不與混凝土當(dāng)中的其他材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只需要通過(guò)改變混凝土的物理性能來(lái)改變混凝土的性能。同時(shí)，聚丙烯纖維對(duì)于混凝土的攪拌設(shè)備也沒(méi)有特殊的要求。在施工過(guò)程當(dāng)中，只需要提高一下攪拌時(shí)間，就能使混凝土的粘聚性能增強(qiáng)。聚丙烯長(zhǎng)纖維能夠抑制混凝土的塑性收縮引起的裂縫提高混凝土的抗裂能力。聚丙烯長(zhǎng)纖維優(yōu)良的不溶于水的性能,能在一定程度上提高混凝土的抗水能力。混凝土當(dāng)中，加入一定量的聚丙烯纖維，同時(shí)能在一定程度上提高混凝土的抗凍能力和抗摩擦能力。自1985年開(kāi)始 美國(guó)的軍事工程當(dāng)中就開(kāi)始使用了聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土來(lái)保障混凝土的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)不斷的研發(fā)改進(jìn)，美國(guó)聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用到了民用工程及地下防水工作當(dāng)中。在我國(guó)，纖維混凝土是從玻璃纖維上演變而來(lái)。直到20世紀(jì)90年代初，我國(guó)才從外國(guó)進(jìn)口有機(jī)聚丙烯長(zhǎng)纖維運(yùn)用于制備聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土，才開(kāi)始得到推廣運(yùn)用到工程建筑中。

2聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土的工作機(jī)理

2.1纖維間距理論

在1963年外國(guó)學(xué)者最初提出了纖維間距理論，這一理論是建立在彈性斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)之上的。當(dāng)材料結(jié)構(gòu)不均性時(shí)，在受到外力作用的情況下，會(huì)出現(xiàn)裂縫，隨著壓力的增大，裂縫會(huì)逐漸變大，直到裂縫使材料的物理表面結(jié)構(gòu)破壞。如果在材料當(dāng)中加入了聚丙烯長(zhǎng)纖維之后，纖維的存在會(huì)改變材料的結(jié)構(gòu)，約束材料在外界壓力的條件下裂縫的形成。材料受到拉力之時(shí)，聚丙烯長(zhǎng)纖維會(huì)產(chǎn)生反向應(yīng)力場(chǎng)，降低裂縫處所受到的拉力，使材料的強(qiáng)度和韌性增強(qiáng)。同時(shí)纖維產(chǎn)生的反向應(yīng)力場(chǎng)與纖維之間的距離和纖維的數(shù)量有一定的關(guān)系。聚丙烯長(zhǎng)纖維之間的距離越短和聚丙烯長(zhǎng)纖維的數(shù)量越多，這種作用力越大。

2.2復(fù)合材料理論

復(fù)合材料理論最初也是由外國(guó)專家先提出來(lái)的。這一理論主要是表明復(fù)合材料的混合率能夠把復(fù)合材料的性能視為各個(gè)部分之間性能之和。聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土多為纖維及混凝土二種相結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的性能就是把這些相結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行疊加。纖維的不同又可以把復(fù)合材料理論分為定向連續(xù)纖維復(fù)合材料混合定律和亂向非連續(xù)纖維復(fù)合材料混合定律。定向連續(xù)纖維復(fù)合材料是纖維在混凝土中均勻排列，并且與混凝土的荷載方向是一致的。亂向短纖維復(fù)合材料對(duì)其進(jìn)行分析研究時(shí)，要考慮到纖維的亂向分布對(duì)反向應(yīng)力場(chǎng)的影響與混凝土當(dāng)中其他材料之間的影響。

2.3聚丙烯纖維的作用機(jī)理

首先要對(duì)混凝土早期微裂縫的形成機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)單的敘述。混凝土在早期形成裂縫多是在其硬化期間和承載期間產(chǎn)生的。混凝土在硬化期間產(chǎn)生的裂縫是比較復(fù)雜的，在這時(shí)期的裂縫也是后期能夠用肉眼看到巨大裂縫的開(kāi)始。加入高彈性模量的聚丙烯長(zhǎng)纖維能夠提高混凝土的彈性模量，依靠纖維與混凝土材料之間的作用力，能大大增大材料抗拉強(qiáng)度，降低材料表面的裂縫的形成。纖維加到混凝土當(dāng)中，在混凝土硬化之間就能夠制止住微裂縫的形成。聚丙烯長(zhǎng)纖維的低密度性，能使其加入到混凝土當(dāng)中，減小混凝土當(dāng)中孔隙的大小，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度,提高混凝土的耐久性。聚丙烯纖維經(jīng)過(guò)特殊處理之后，能與混凝土當(dāng)中其他的材料之間形成強(qiáng)的粘結(jié)力，能有效的抑制裂縫的產(chǎn)生。另外,聚丙烯長(zhǎng)纖維均勻分布在混凝土中起到“承托”骨料的作用。總之，聚丙烯纖維通過(guò)其自身及與混凝土其他材料之間形成優(yōu)良的作用保障了聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土優(yōu)異性能。

3聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土性能研究

3.1聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土拌合物性能研究

高性能混凝土中需要保障混凝土具有高的流動(dòng)性、穩(wěn)定性及易密性性能。這樣就能保障混凝土在攪拌下能與施工方法相適應(yīng)。流動(dòng)性是混凝土的一個(gè)主要指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外主要是通過(guò)坍落度試驗(yàn)對(duì)其性能進(jìn)行研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨著聚丙烯長(zhǎng)纖維的添加量的增大，混凝土坍落度降低。當(dāng)纖維添加量大于1.5kg/m3時(shí)，纖維對(duì)坍落度影響最大。因此，可以通過(guò)控制纖維的添加量來(lái)調(diào)控混凝土滿足工作性能的需要。混凝土的保水性主要是指在施工過(guò)程中保證混凝土有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水現(xiàn)象。可以通過(guò)對(duì)混凝土測(cè)試其泌水率來(lái)測(cè)定其保水性。隨著聚丙烯長(zhǎng)纖維量的增大，混凝土的泌水率有所降低，同時(shí)也能夠保障了混凝土的流動(dòng)性。

3.2聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土力學(xué)性能研究

混凝土的重要性能是力學(xué)性能，在實(shí)際應(yīng)用中也是主要考察的性能。混凝土的抗壓指標(biāo)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮的指標(biāo)。因此，聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土考察的性能指標(biāo)也是抗壓強(qiáng)度。可以通過(guò)研究聚丙烯纖維的增加量來(lái)研究混凝土的抗壓強(qiáng)度變化。改善混凝土抗拉、彎曲韌性、抗沖擊性能。因此，高性能聚丙烯纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度、彎曲韌性和抗沖擊性能成為體現(xiàn)其優(yōu)越性的主要性能。研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土當(dāng)中添加適量比例的聚丙烯纖維，能保障混凝土的這些優(yōu)異性能。

3.3聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土耐久性能研究

混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。其影響因素包含著物理因素和化學(xué)因素。混凝土的耐久性實(shí)質(zhì)上就是抵抗這種劣化作用的能力，產(chǎn)生劣化作用的內(nèi)部潛在因素是混凝土中的化學(xué)成份,外部條件是環(huán)境中侵蝕介質(zhì)和水的存在,必要條件是外部侵蝕性介質(zhì)和水能逐漸浸入混凝土的內(nèi)部。混凝土中摻入聚丙烯纖維, 減少混凝土的收縮裂縫,降低了混凝土的孔隙率,大大提高了混凝土的抗?jié)B性能。聚丙烯纖維的添加阻礙了混凝土攪拌和成型過(guò)程中的內(nèi)部空氣的溢出,使混凝土的含氣量增加, 有益于混凝土低溫環(huán)境下的強(qiáng)度增長(zhǎng)和抗凍融耐久性的提高。

結(jié)論：

聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土就是在原有混凝土成分的基礎(chǔ)上添加了聚丙烯纖維以使混凝土材料具有優(yōu)越的性能。聚丙烯長(zhǎng)纖維混凝土對(duì)改善建筑工程質(zhì)量、提高建筑工程中混凝土的耐久性具有很高的成效。本文介紹了聚丙烯纖維增添對(duì)混凝土性能的影響,為高性能聚丙烯纖維混凝土在工程中的應(yīng)用提供了有效價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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高性能混凝土及其應(yīng)用專題研討會(huì)論文集.福州.2002

篇10

1界面應(yīng)力傳遞機(jī)理

采用數(shù)字光彈性實(shí)驗(yàn)分析鋼纖維界面的殘余應(yīng)力，總結(jié)鋼纖維在混凝土中的應(yīng)力傳遞機(jī)理，為研究增強(qiáng)機(jī)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(xiàn)明顯的條紋，離著原理鋼纖維的距離的增加條紋的數(shù)量逐漸表少，表明應(yīng)力逐漸表小，數(shù)字光彈法計(jì)得到的應(yīng)力等色線級(jí)數(shù)3D分布可以看出遠(yuǎn)離鋼纖維區(qū)域的級(jí)數(shù)逐漸表小并趨向于零，鋼纖維端的條紋級(jí)數(shù)最高，表現(xiàn)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(xiàn)明顯的條紋，離著原理鋼纖維的距離的增加條紋的數(shù)量逐漸表少，反應(yīng)鋼纖維附近的應(yīng)力較為集中，數(shù)字光彈法計(jì)得到的應(yīng)力等色線級(jí)數(shù)3D分布可以看出鋼纖維端的條紋級(jí)數(shù)最高，表現(xiàn)為紅色，鋼纖維附近的應(yīng)力變化較為突出，說(shuō)明該位置的應(yīng)力傳遞較快，傳遞的范圍較小。鉤形纖維在拔出時(shí)候消耗能量較大，纖維的抗拔能力較強(qiáng)，鋼纖維在形狀改變的位置較容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，讓該位置的混凝土出現(xiàn)脫粘、開(kāi)裂，鋼纖維彎折形狀和角度的不同，應(yīng)力集中程度也會(huì)發(fā)生變化。

2鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理

為研究鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，本文從理論角度分析聚合物混凝土的力學(xué)模型，通過(guò)設(shè)計(jì)一定配合比的混凝土，加入不同體積率、長(zhǎng)徑比鋼纖維以及在混凝土的排列情況，分析對(duì)混凝土的性能的影響。根據(jù)上述分析可知，長(zhǎng)徑比是影響鋼纖維混凝土的重要因素之一，本文將對(duì)三維亂向分布的鋼纖維混凝土進(jìn)行力學(xué)分析。當(dāng)鋼纖維的長(zhǎng)徑比為定值時(shí)，采用抗拔實(shí)驗(yàn)得到的聚合物混凝土的力學(xué)性能如表1，隨著鋼纖維含量的增加，聚合物混凝土的力學(xué)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(qiáng)，載荷分布更加均勻，減小了薄弱的截面上裂紋的出現(xiàn)，三維亂向分布的鋼纖維本身增強(qiáng)了混凝土的斷裂應(yīng)變。在進(jìn)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(jié)力繼續(xù)傳遞應(yīng)力，使應(yīng)力達(dá)到重新分布，混凝土能夠繼續(xù)承受荷載，載荷增加到破壞荷載的時(shí)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(shí)驗(yàn)還對(duì)鋼纖維的含量一定時(shí)，研究不同長(zhǎng)徑比的鋼纖維配制聚合物混凝土的力學(xué)性能。由表2可得，在相同的鋼纖維的摻量時(shí)，聚合物混凝土的力學(xué)強(qiáng)度與長(zhǎng)徑比成正比。鋼纖維長(zhǎng)徑比相差不大，混凝土的力學(xué)強(qiáng)度較為接近，長(zhǎng)徑比增加到88時(shí)，力學(xué)強(qiáng)度增加較為顯著，當(dāng)增加在100時(shí)，鋼纖維對(duì)混凝土的的增強(qiáng)效果下降，造成這種現(xiàn)象的原因是纖維的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，施工中較為困難，達(dá)不到的理想的效果，在實(shí)際工程中，盡量控制鋼纖維長(zhǎng)徑比在40~80之間。

3鋼纖維聚合物混凝土的界面應(yīng)力有限元分析

在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)MARC有限元軟件分析直線形和端鉤形鋼纖維界面殘余剪應(yīng)力分布情況，在進(jìn)行有限元建模時(shí)候，假定鋼纖維與混凝土的粘結(jié)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(yīng)力分析圖5（a）中鋼纖維的直徑為1mm并保持不變，當(dāng)鋼纖維埋入聚合物混凝土的長(zhǎng)度改變后，有限元模擬的界面應(yīng)力具有相似的分布規(guī)律，界面應(yīng)力極值在鋼纖維埋入端和埋入末端，界面應(yīng)力最大值沒(méi)有隨著鋼纖維埋入長(zhǎng)度的增加而發(fā)生很大的變化，但最大值的位置向鋼纖維中部移動(dòng)。這表明鋼纖維在保持直徑不變的時(shí)候，纖維長(zhǎng)度的改變對(duì)界面應(yīng)力的影響不大。圖5（b）鋼纖維埋入長(zhǎng)度為17mm并保持不變，改變鋼纖維的直徑，界面應(yīng)力有限元數(shù)值模擬結(jié)果表明，鋼纖維直徑的增加，界面應(yīng)力極值在鋼纖維埋入端，界面應(yīng)力最大值沒(méi)有隨著直徑的改變而改變。彎鉤形鋼纖維界面應(yīng)力分析圖6（a）中鋼纖維的直徑為1mm并保持不變，當(dāng)彎鉤形鋼纖維埋入聚合物混凝土的長(zhǎng)度改變后，有限元模擬的界面應(yīng)力具有相似的分布規(guī)律，應(yīng)力極值出現(xiàn)在鋼纖維埋入端和埋入末端彎折處，鋼纖維埋入長(zhǎng)度的增加，界面應(yīng)力最大值變化較小，表明鋼纖維直徑不變，纖維長(zhǎng)度的改變對(duì)界面應(yīng)力影響不大。圖6（b）中彎鉤形鋼纖維埋入長(zhǎng)度為24mm并保持不變，改變鋼纖維的直徑，界面應(yīng)力最大值沒(méi)有隨著直徑的改變而改變。表明鋼纖維埋入長(zhǎng)度不變，鋼纖維直徑對(duì)界面應(yīng)力影響不大。

4結(jié)論