钢纤维混凝土

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1、钢纤维混凝土路面质量的优劣，在很大程度上取决于施工质量。因此，钢纤维混凝土路面施工，除了满足普通 混凝土的施工要求外，还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题。施工时除了将原有的混凝土补强填平外， 重点注意以下几个方面的问题。设置钢纤维分散装置。由于钢纤维一次性直接投入搅拌机易出现结团现象，为使钢纤维充分分散，在搅拌 机上安装上振动式钢纤维分散机，分散机功率为1.0kW，分散能力约为40kg/min。由于分散机安装在搅拌机上， 分散时间较长，增加了搅拌时间，生产效率有所降低。搅拌投料顺序和搅拌时间。为防止钢纤维结团，采取先干后湿的工艺。投料程序按砂一钢纤维一石子一水 泥的顺序投于料斗。首先在搅拌

2、机里干拌12min，再加水湿拌2min左右。总搅拌时间控制在6min内。搅拌 时间过长会形成纤维结团，且每次的搅拌量控制在搅拌机容量的1/3以下。采用强制式搅拌机。钢纤维混凝土搅拌机，使用双锥反转出料搅拌机，容量为250L。由于采用1.2%的钢 纤维掺量，且坍落度较小，为不使搅拌机超负荷工作，适当降低搅拌机的利用率。运输。钢纤维混凝土运输采用自卸运输车。由于钢纤维混凝土在运输过程中受到振动，使钢纤维下沉，坍 落度和含气量都会有损失，影响钢纤维混凝土的均匀性。因此，选择钢纤维混凝土的搅拌场地时尽量缩短运输 距离，并注意选择合适的自卸运输车辆，以保证浇筑时的卸料高度不得超过1.5m，确保混凝土卸料

3、过程中不发 生离析现象。同时，宜注意运输时的温度，避免造成混凝土的施工和易性下降。摊铺与振捣。钢纤维混凝土在浇注时，不得有明显的浇注接头，每次倒料必须相压1520cm，使钢纤维混 凝土保持整体连续性。钢纤维混凝土路面采用摊铺机摊铺，辅以人工整平。因使用插入式振动棒插入钢纤维混 凝土进行振捣，会使钢纤维朝振动着的振动棒聚集，产生集束效应，所以为确保钢纤维的二维分布，使用平板 振动器振捣成型。为保证边角混凝土密实，将振捣棒顺路线方向插入，使钢纤维成纵向条状集束，从而使钢纤 维的排列有利于抵抗板体收缩应力、温度应力，有利于荷载的传递。振捣持续时间以混凝土停止下沉、不再冒 气泡并泛出泥浆为准，同时防止

4、过振。抹面、压纹。将外露的钢纤维压入混凝土中，同时在抹平的钢纤维混凝土表面采用滚式压纹机沿路线横 断面方向压纹12mm。切缝与养护。当钢纤维混凝土养护强度达到设计强度约50%时，用切割机切缝，缝深3cm，缩缝设置为 5m/道，与旧缝对齐。并保持施工缝与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝与路中线垂直，不设置传力杆。对胀缝、 缩缝均采用10号石油沥青填缝。混凝土路面采用洒水养护，终凝后用麻袋覆盖，每天洒水养护，保持混凝土呈 潮湿状态。养护时间在1015d。待混凝土测试强度达到规定的强度再开放交通。钢纤维混凝土就是在普通混凝土中掺入适量钢纤维而成的一种新型复合材料，近年来在国内外得到迅速发展。 它克服了

5、混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧 性等性能，已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。钢纤维混凝土在水利水电工程中的应用水利工程钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部 位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部 位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优 势。以下是在水利工程中相关方面使用钢纤维混凝土列举：（1）支护工程钢纤维混凝土由于抗拉、抗弯、抗剪强度高，能承受较大的围岩和土体的变形

6、作用而保持良 好的整体性，因此可用于隧洞支护、山体护坡等工程。如浙江省开化县齐溪水电站有压隧洞在两个工程段内采 用喷射钢纤维混凝土衬砌，使围岩能在较大程度上发挥作用，减少了衬砌厚度，由原来的钢筋混凝土衬砌厚度 500mm减至钢纤维混凝土喷衬厚度60mm，省去了钢筋加工和绑扎工程量，同时不需立模和回填灌浆，造价由 每延米1175元减至398元，施工工作量减少3/4。工程至今正常运行。（2）储水、防渗、输水管道工程钢纤维混凝土由于抗裂性能好、收缩率低，因而防水、防渗性能较好，可 用于低压输水管、蓄水池、地下室防渗等工程。而在储水和防渗结构中钢纤维混凝土可作防水层，有时也可兼 作结构层代替钢筋混凝土

7、。如浙江省余姚岭水库混凝土坝面多次出现裂缝、下游面局部出现渗水，在混凝土面 层采用喷射钢纤维混凝土，厚度50mm，达到了防渗效果，与高频振荡钢丝网水泥砂浆防渗面板相比，具有工 艺简单、施工方便、造价低等优点。（3）高速水流冲刷磨损部位钢纤维混凝土具有较高的抗冲磨、抗气蚀能力，因此可用于溢洪道、消力池、 闸底板等承受高速水流作用的部位。如：大渡河支流南桠河石棉二级电站，该电站是引水式径流电站，1965年 建成发电。当年汛期后，冲砂闸底板和护坦被冲成深槽，最深处达0.7m，埋设的28mm钢筋全部磨断，1968 年和1969年先后两次用辉绿岩铸石板、环氧混凝土、呋喃混凝土进行修补加固对比试验，除环氧

8、混凝土在一个 汛期内磨损1050mm外（后来也被冲毁了），其余材料不到一个汛期全部被砸碎冲掉。1977年在毁坏处采用 硅锰渣铸石板、改性环氧砂浆、胶乳水泥砂浆、MC尼龙板、高强混凝土、钢纤维混凝土等材料进行补强试验， 结果表明钢纤维混凝土是较好的抗冲耐磨材料。（4）处于腐蚀环境中的构件钢纤维混凝土具有良好的耐腐蚀性能，可用于海水等腐蚀环境中的闸门、输水 管道等构件的防蚀层或结构层。（5）动力荷载作用部位和抗震结构节点由于钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度、断裂韧性和抗疲劳等性能， 因此，可用于承受动力荷载的机墩、抗震结构的框架节点等部位。（6）复杂应力部位钢纤维混凝土中的钢纤维一般呈三维乱向分布，

9、沿每个方向都有增强和增韧作用。钢纤 维对混凝土结构复杂应力区增强是非常有利的，而且容易浇筑成型，比钢筋更能适应各种复杂的结构形式。此 外，钢纤维限制混凝土裂缝的作用也是钢筋不能相比的。因此，可用于大坝内廊道、泄水孔等孔口复杂应力区 和牛腿等受弯构件的抗剪以及板的抗冲切部位等。（7）部分应用钢纤维混凝土的水利水电工程浙江省淳安县河村水库泄洪洞支护，浙江省文成县百丈际水电 站引水隧洞、葛洲坝二江泄水闸、三门峡泄水排砂底孔、贵州乌江渡水电站、江西大港水电站的工程修补，湖 南省永川市向阻坝渡槽局部槽身加强，浙江省玉环县四海闸闸槽二期，三峡临时船闸闸槽二期，杭州市德胜坝 闸门门体等。钢纤维混凝土在以上工

10、程应用均取得良好效果。建筑工程方面应用和实例钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面 防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、 延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于 浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应 力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时 也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。以下是在建筑工程中使

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

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

13、层楼板底直观效果好，显得空间平整。（3）其余使用钢纤维混凝土的建筑有福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽 阳市食品公司办公楼等工程。钢纤维混凝土在道路和桥梁工程应用钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工 程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长， 使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m， 机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。以下是在道路和桥梁工程 中使用

14、钢纤维混凝土列举：（1）2002年在新乡市新辉特大立交桥工程中，桥面伸所缝处采用C50钢纤维混凝土。我们严格按照设计文 件和规定要求，选用黑龙江庆安钢铁厂生产的熔抽型碳钢纤维；天津蓟县产12cm石灰岩碎石；天津蓟县产 河砂（细度模数2.7）；天津华联外加剂厂生产的“永强”牌TD-10减水防冻剂，唐山冀东水泥厂生产的“盾石” 525普硅水泥，经过反复的试验最后确定了用于桥面伸缩缝的C50钢纤维混凝土配合比。在桥面伸缩缝施工过 程中严格按照配合比控制原材料质量搅拌，振捣和浇筑全部按规范要求进行施工，取得了很好的效果。经过工 程施工的检验，能够满足设计的要求。（2）美国陆军工程兵团所采用的混凝土或砂

15、浆表面抗磨损试验（转动切削法）方法，以分析其抗磨损性能。 其结果表明，根据转动切削试验法纤维混凝土增强抗磨损能力105%。使用纤维后增加的粗糙度，将使混凝土 在同样外露表面磨损试验条件下，抗磨损能力增加1倍。也曾与挪威高速公路试验室合作进行抗磨损试验。试 验在挪威有钉帽的轮胎测试混凝土磨损试验机上进行。其结果表明，C-75有纤维的混凝土试样比无纤维的对比 试样，其抗磨损能力增加52%，而其试件磨损损失量少34.4%。C-50纤维混凝土试样，水泥用量虽少，但所显 示比C-75对比试样的抗磨损能力增加20%，而其材料磨损损失量少17.2%。（3）其余有北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足

16、朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用 了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。钢纤维混凝土在铁路工程应用在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥 面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强 度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。钢纤维混凝土的应 用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。（1）铁路方面在西康线椅于山隧道工程采用湿喷钢纤维混凝土取得成功，由于钢纤维混凝土的抗压、抗 拉和抗剪强度大，具有很强的支护功能。湿

17、喷钢纤维混凝土工艺节省人力、物力、简化工序、降低成本。喷射 混凝土施工简便，不用模拟，只需配备一台喷射机与搅拌机，省去了支模、浇筑和折模工序，使混凝土输送、 浇筑和捣实合为一道工序，取得良好的经济效益。由于工序简化，也减少了工序间的相互干扰，加快了衬砌的 施工速度，提高了施工效率。湿喷钢纤维混凝土可通过输料软管在高空或狭小工作区间向任意方向施工薄壁结 构，机动灵活，有较广的适应性，因而在隧道施工中适用范围广，可适用于III类及其III类围岸以上的衬砌。 与干喷相比，湿喷大大减少了施工粉尘，优化了施工环境，钢纤维混凝土外有的粗糙，其小槽沟能吸收声波， 减轻回音，因而具有降低噪音的功能。（2）太行

18、山特长隧道位于石太客运专线小寨车站和盂县车站之间，通过太行山山脉的主峰越宵山，隧道 最大埋深445 m，设计为双洞单线隧道，两线线间距35 m，隧道全长27 839皿，是目前我国设计的最长山岭隧 道。该隧道进口段围岩岩体破碎，裂隙发育，条件较差，设计采用湿喷钢纤维混凝土进行初期支护。经现场试 验，7d和28d平均强度分别为18.9、25.5MPa，28d平均强度标准偏差仅为0.6MPa，变异系数为1.2%，质量稳 定优良。湿喷钢纤维混凝土在本工程的应用，大大地缓解了工期矛盾，改善了作业环境，减轻了通风压力，社 会经济效益明显。（3）其余建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工 程等工程。钢纤维混凝土在港口及海洋应用钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和 挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤 维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、 Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修 补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。