時(shí)間：2023-03-29 09:25:12
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關(guān)鍵詞：鋼纖維噴射混凝土，配合比設(shè)計(jì)，耐久性能，“水泥裹砂”，“水泥裹石”
1．論文的目的和意義1.1本論文的研究目的：
1.1.1根據(jù)對(duì)各類圍巖調(diào)查與分級(jí)，提出相應(yīng)的臨時(shí)性和永久性支護(hù)的鋼纖維噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。
1.1.2通過(guò)一系列的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試噴試驗(yàn)來(lái)確定鋼纖維的加入量和鋼纖維混凝土的配合比。使其既能滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，又能滿足易于噴射施工的要求。
1.1.3對(duì)實(shí)驗(yàn)室的鋼纖維噴射混凝土各種力學(xué)性能和耐久性能測(cè)試，為現(xiàn)場(chǎng)錨噴支護(hù)工藝的安全性和耐久性做出評(píng)價(jià)。
1.2本論文的研究意義:
鋼纖維噴射混凝土是通過(guò)管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速噴射到施工作業(yè)面的一項(xiàng)技術(shù)。鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國(guó)愛達(dá)州得到應(yīng)用，其后，將其成功應(yīng)用于隧道襯墊、斜坡穩(wěn)定、涵洞、水庫(kù)等其他結(jié)構(gòu)工程。70年代，鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴混凝土襯砌,它最顯著的特點(diǎn)是大大降低了過(guò)去那種繁重耗時(shí)的鋼筋網(wǎng)制作，而代之以機(jī)械化的連續(xù)的噴射混凝土施工。70年代末，瑞典曾對(duì)鋼纖維噴射混凝土的加固作用進(jìn)行了大規(guī)模的試驗(yàn)研究,包括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固效果的比較。70年代后期和80年代初期，加拿大廣泛開展了鋼纖維噴射混凝土工藝的應(yīng)用和研究，并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應(yīng)用于巖石加固措施中。鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強(qiáng)的以水泥為粘結(jié)料的混凝土，屬于一種新型的復(fù)合材料。由于其抗裂性特強(qiáng)、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強(qiáng)度高、抗拉與抗彎強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于道路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、水工、港口、鐵路、礦山、隧道、軍事及工民建等工程領(lǐng)域。如佳密克絲鋼纖維混凝土在國(guó)外的應(yīng)用[1]及在大朝山水電站的應(yīng)用[2]，及在江口水電站地下洞室支護(hù)中的應(yīng)用[3]，1978年,上海市政工程研究所等單位對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行了研究,并把它運(yùn)用于城市的鋪裝路面工程取得了一定成果[4]。1982年9月,鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院和原武漢局共同協(xié)作,在襄渝線青徽鋪隧道病害整治中,用鋼纖維噴射混凝土加固隧道裂損拱圈的試驗(yàn),初步取得成功[4]。1984年梅山鐵礦在采用素噴射混凝土失敗后改用鋼纖維噴射混凝土加固巷道,也取得了成功[4]。
2 鋼纖維噴射混凝土原材料、檢測(cè)方法及結(jié)果2.1、混凝土的標(biāo)號(hào)及原材料的選擇2.1.1、混凝土的標(biāo)號(hào)混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為250號(hào)和300號(hào),即C25和C30。
2.1.2、原材料的選擇鋼纖維噴射混凝土的原材料包括鋼纖維和其他原材料：水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。
（1）水泥:選用產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定、早期強(qiáng)度較高的天宇水泥廠生產(chǎn)的P.O 42.5級(jí)水泥。
（2）硅灰：選用挪威?？瞎杌夜旧a(chǎn)的比表面積為645m2/g。減少混凝土干縮和徐變，降低水化熱,減少噴射混凝土的回彈，提高混凝土的后期強(qiáng)度。
（3）鋼纖維:鋼纖維的類型對(duì)加固效果有著很大的影響,為達(dá)到較好的加固效果,通過(guò)鋼纖維噴射混凝土試驗(yàn)，采用武漢新途工程纖維制造有限公司生產(chǎn)的CW03-05/30-600和CW-05/30-1000型鋼纖維，兩端彎曲。長(zhǎng)度在30mm，直徑在0.50 mm，長(zhǎng)徑比為60。抗拉強(qiáng)度為600和1000 MPa。所用鋼纖維符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA820的要求。
（4）骨料:用于噴射混凝土的骨料應(yīng)有良好顆粒級(jí)配。
（5）速凝劑:選用湖北大冶 JS-2型高效速凝劑,減少回彈防止砼脫落。
（6）抗?jié)B劑和高效減水劑：選用蒙城生產(chǎn)的UEA低堿型高效減水劑（聚羧酸系），減少收縮和回彈,降低水灰比。
3．鋼纖維噴射混凝土速凝劑摻量的選擇噴射混凝土為澆筑和振搗合一的施工工藝，不需要模板，能在臨空或狹小工作面上制成薄壁結(jié)構(gòu)，是地下工程和巖石支護(hù)工程中的一項(xiàng)重要措施。論文大全。由于使用濕噴工藝和速凝劑時(shí)作業(yè)環(huán)境好、混凝土裂縫少、表面質(zhì)量好、混凝土性能可以同不摻速凝劑混凝土一樣正常發(fā)展，因而摻速凝劑濕噴工藝的應(yīng)用越來(lái)越多，成為噴射混凝土的發(fā)展方向。
3.1、速凝劑的實(shí)驗(yàn)方法我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《噴射混凝土用速凝劑》（JC477-2005）提出的速凝劑試驗(yàn)方法為：先將400g水泥與計(jì)算加水160ml攪拌到均勻后，再按推薦摻量加入速凝劑，迅速攪拌25～30s，立即裝入圓模，人工振動(dòng)數(shù)次，削去多余水泥漿，并用潔凈的刀修平表面。從加入液體速凝劑算起操作時(shí)間不應(yīng)超過(guò)50s。用此方法測(cè)得的速凝劑初凝時(shí)間不大于5分鐘，終凝時(shí)間不大于12分鐘。
3.2、速凝劑對(duì)水泥砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響按照錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001），JS-2型高效速凝劑摻量分別為1%、2%、3%、4%、5%，分別測(cè)試水泥凈漿的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間和28天抗壓強(qiáng)度和砂漿抗裂性，表7為JS-2型高效速凝劑的摻量與水泥凝結(jié)時(shí)間的關(guān)系。
表1、速凝劑的摻量與水泥凝結(jié)時(shí)間
關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土，研究，應(yīng)用
1.鋼纖維混凝土性能
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(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)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
1.1新拌鋼纖維混凝土性能
鋼纖維有一個(gè)像砂皮般粗糙的表面,使它與水泥漿體的黏結(jié)較為牢固,可減少塌邊現(xiàn)象。論文大全。一般情況下,鋼纖維混凝土坍落度值比相應(yīng)的普通混凝土小20 mm,經(jīng)攤鋪機(jī)振動(dòng),即表現(xiàn)出與普通混凝土一樣的黏聚性。
1.2硬化后鋼纖維混凝土性能
(1)有研究表明[3]，鋼纖維摻量為30~50 kg/m3時(shí),鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度比普通混凝土提高約15%~35%,且與鋼纖維的摻量成正比。(2)抗沖擊性沖擊強(qiáng)度反映混凝土在沖擊荷載作用下的抗裂性能。將重8 kg的鋼球從25 cm高度自由落下沖擊經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的標(biāo)準(zhǔn)試件,當(dāng)試件裂縫大于0.3mm時(shí),記錄的沖擊次數(shù)即為沖擊強(qiáng)度。文獻(xiàn)表明[3]，鋼纖維混凝土抗沖擊性能隨鋼纖維摻量增加而提高。鋼纖維摻量為30~50 kg/m3時(shí),與普通混凝土相比,其抗沖擊性能可提高3~5倍。(3)抗干縮開裂性能試驗(yàn)在工地上進(jìn)行,在養(yǎng)護(hù)28 d水泥穩(wěn)定碎石基層上澆筑普通混凝土板和鋼纖維摻量為50 kg/m3的混凝土板,用碘弧燈強(qiáng)光和風(fēng)扇強(qiáng)風(fēng)來(lái)加快試板失水,隨時(shí)觀察裂縫產(chǎn)生的時(shí)間。與普通混凝土相比[3],鋼纖維混凝土裂縫產(chǎn)生時(shí)間遲,裂縫產(chǎn)生數(shù)量少。這表明鋼纖維混凝土用于路面可以延長(zhǎng)混凝土面板縮縫間距。(4)耐磨性耐磨性試驗(yàn)采用TNS-04水泥膠砂耐磨試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)前將尺寸為15 cm×15 cm×7 cm的試件在60℃烘箱中烘至恒重,然后在水泥膠砂試驗(yàn)機(jī)上磨削50轉(zhuǎn),磨損面積為0.012 5 m2。計(jì)算試件單位面積磨損量,以此作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述混凝土耐磨性。在混凝土中摻鋼纖維可顯著提
高其耐磨性能。與普通混凝土相比,鋼纖維混凝土耐磨性能提高了24.2%[3]。
2.鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土在工程中的實(shí)際應(yīng)用始于上世紀(jì)70年代,由美國(guó)Battele公司開發(fā)的熔抽鋼纖維技術(shù)為鋼纖維混凝土的應(yīng)用提供了條件。此后在加拿大、英國(guó)、瑞典、日本等國(guó)家也迅速進(jìn)行這方面的應(yīng)用研究。我國(guó)是從上世紀(jì)70年代著手對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行材料力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究，1989年頒布《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法》(CECS13: 89),1992年頒布《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS38:92), 2004年頒布《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS38: 2004)。目前纖維混凝土在結(jié)構(gòu)工程、鋪面工程、地下結(jié)構(gòu)及其他特種結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。
在結(jié)構(gòu)工程方面,那些對(duì)抗拉、抗剪、抗彎拉強(qiáng)度和抗裂、抗沖擊、抗疲勞、抗震、抗爆等性能要求較高的工程部位,若采用鋼纖維混凝土?xí)玫捷^高的抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性和抗疲勞等性能。例如在梁柱節(jié)點(diǎn)中,已有實(shí)驗(yàn)證明鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)與普通混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)相比,在強(qiáng)度、剛度、耗能能力和梁鋼筋粘結(jié)錨固方面有較大的改善,采用鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的框架與普通鋼筋混凝土框架相比,結(jié)構(gòu)的延性提高57%,耗能能力提高130%,循環(huán)次數(shù)提高15%,在框架梁柱節(jié)點(diǎn)采用鋼纖維混凝土可替代部分箍筋,既改善了節(jié)點(diǎn)區(qū)的抗震性能,又解決了節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋過(guò)密、施工困難等問(wèn)題。論文大全。
鋪面工程包括公路路面、機(jī)場(chǎng)道面、橋面、工業(yè)地面及屋面等。因鋼纖維混凝土有著優(yōu)良的抗拉,抗彎、抗裂、抗疲勞、抗沖擊、抗收縮、韌性好等一系列物理力學(xué)性能,因此,在鋪面工程領(lǐng)域中得到較廣泛應(yīng)用。論文大全。文獻(xiàn)[4]過(guò)恩施州318國(guó)道某路段的路面設(shè)計(jì)對(duì)比,采用素混凝土路面,路面板厚度為25cm；采用層布式混雜纖維混凝土路面,路面板厚度為僅為16 cm。
地下結(jié)構(gòu)所用的鋼纖維混凝土一般為鋼纖維增強(qiáng)噴射混凝土,它具有諸多特點(diǎn),強(qiáng)度高(抗拉、抗彎、抗剪)；抵抗沖擊、爆炸和震動(dòng)的性能高;韌性好；抗凍、耐熱與耐疲勞性能好；抗裂性能強(qiáng)；即使構(gòu)件已產(chǎn)生微小裂縫,也會(huì)因鋼纖維繼續(xù)抗拔而使韌性大為提高。
3.總結(jié)
鋼纖維混凝土具有優(yōu)異的特性,使其廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域,但其本身存在的問(wèn)題,也抑制了它的應(yīng)用。(1)鋼纖維造價(jià)普遍較高,國(guó)產(chǎn)的性能相對(duì)較低,難以大規(guī)模使用；(2)鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理至今也還不是很清楚,現(xiàn)行的幾種分析理論，如復(fù)合理論和纖維間距理論都并不完善。復(fù)合理論忽略了纖維復(fù)合帶來(lái)的耦合效應(yīng),纖維間距理論忽略了纖維自身的耦合作用,都有應(yīng)用局限性,需待進(jìn)一步的研究和探討。(3)目前對(duì)鋼纖維混凝土的研究多集中在物理性能方面,對(duì)于化學(xué)性能方面(比如耐久性)的研究相對(duì)較少。(4) 鋼纖維混凝土與普通混凝土相比,在相對(duì)較低的水泥用量情況下,鋼纖維混凝土具有較高的抗折強(qiáng)度和耐磨性能、良好的抗沖擊性能和抗裂性能,非常適合在重載交通路面工程和對(duì)耐久性要求嚴(yán)格的工程中應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】鋼纖維混凝土；施工技術(shù)；路橋工程；應(yīng)用；特點(diǎn)；施工工藝
新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)造成極大的影響，這也是國(guó)家重視公路橋梁建設(shè)的直接原因。路橋工程施工中材料與技術(shù)是其確保質(zhì)量的主要因素，為此，施工單位必須重視施工材料的選用與技術(shù)水平的提升。鋼纖維混凝土作為新型復(fù)合建筑材料，目前已經(jīng)在橋梁道路工程、建筑工程等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。相比普通混凝土，鋼纖維混凝土具有良好的抗拉、抗剪、抗裂及耐沖擊性能，其性能增強(qiáng)機(jī)理已經(jīng)得到了符合力學(xué)理論和纖維間距理論的證實(shí)。
一、鋼纖維混凝土的特點(diǎn)
1、具有較強(qiáng)的抗拉、抗彎及抗壓能力。據(jù)相關(guān)試驗(yàn)顯示，將適量鋼纖維拌入混凝土內(nèi)，可以對(duì)單軸抗拉極限強(qiáng)度進(jìn)行40%到50%的有效提升，而抗彎極限強(qiáng)度則可以有效提升50%到150%之間。當(dāng)鋼纖維適量摻加到混凝土后，將改變混凝土抗壓破壞的形式，遭到損壞破碎后則不會(huì)出現(xiàn)散落的現(xiàn)象，進(jìn)而達(dá)到抗壓能力提升的作用。
2、具有良好的抗沖擊能力。當(dāng)纖維摻量在0.8%到2.0%范圍時(shí)，與普通混凝土相比鋼纖維混凝土的抗沖擊能力可高出50到100倍，極大提升了抗沖擊韌性指標(biāo)。
3、抗裂、抗疲勞及抗剪性能良好。在開裂荷載與極限荷載方面，普通混凝土具有一致性，而鋼纖維混凝土產(chǎn)生開裂荷載后，則會(huì)增加其荷載。在鋼纖維體積率增大后，將增加其初裂荷載、極限荷載與韌性。根據(jù)直接剪切試驗(yàn)研究表明，基體錯(cuò)動(dòng)后，鋼纖維混凝土仍具有良好的承載能力。
二、鋼纖維混凝土施工技術(shù)在路橋工程中的施工工藝
1、工程案例
某路橋工程以水泥混凝土作為主要路面材料（圖1），需要修補(bǔ)的路段長(zhǎng)度為112米，寬度為6米。路面在修補(bǔ)前主要呈現(xiàn)出破碎、斷裂等狀況，其原有路面為普通混凝土澆筑，少量板底基層出現(xiàn)下沉等情況。為提高其質(zhì)量，先選用鋼纖維混凝土修補(bǔ)路面，選取C15素混凝土澆筑進(jìn)行基層補(bǔ)強(qiáng)，舊路面平均鑿除深度為25厘米，路面澆筑需選用厚度為12厘米的C30鋼纖維混凝土進(jìn)行施工。
2、路基處理
當(dāng)路基承載力特征值在120kpa以上時(shí)，應(yīng)先將全部雜填土清理干凈，同時(shí)開挖到底部標(biāo)高300毫米以下，碾壓時(shí)則選用壓路機(jī)（15噸）進(jìn)行3遍碾壓施工，將其速度控制在每分鐘20到25米的范圍內(nèi)，輪跡搭接寬度為20到30厘米。完成一層碾壓后，利用環(huán)刀法進(jìn)行試驗(yàn)，將基土壓實(shí)度控制在0.95以上，部分位置壓路機(jī)無(wú)法碾壓時(shí)，應(yīng)通過(guò)打夯機(jī)進(jìn)行有效夯實(shí)。
將級(jí)配碎石鋪設(shè)到上部位置，其厚度應(yīng)控制在200到300毫米，碎石粒徑則應(yīng)控制在5毫米到25毫米之間，鋪設(shè)前應(yīng)確保拌和的均勻度，碎石層覆蓋時(shí)，應(yīng)利用震動(dòng)壓路機(jī)（15噸）進(jìn)行碾壓作業(yè)，確保其密實(shí)度符合施工要求。如新填土不符合施工相關(guān)規(guī)定，應(yīng)徹底清除，隨后遵循相關(guān)規(guī)定進(jìn)行級(jí)配碎石回填施工。為避免碎石將塑料薄膜刺破，應(yīng)將一層細(xì)沙覆蓋到級(jí)配碎石上面，隨后進(jìn)行灑水作業(yè)，保持其濕潤(rùn)度。將雙層塑料膜鋪設(shè)到鋼纖維混凝土下面，起到隔水的作用，確保單層厚度在0.08毫米左右。如特殊位置，應(yīng)增加鋼筋的安裝量。
3、定位放樣與支模
對(duì)槽鋼側(cè)模標(biāo)高進(jìn)行有效控制是本工程施工定位放樣的主要目的，將混凝土設(shè)計(jì)厚度定在250到300毫米之間，并選用槽鋼側(cè)模進(jìn)行施工。首先將灰餅設(shè)置在側(cè)模下方，確保其間距在1500毫米以下，進(jìn)而對(duì)標(biāo)高進(jìn)行有效控制。掛通線應(yīng)在模板安裝前進(jìn)行，根據(jù)掛線位置在基層上進(jìn)行側(cè)模板的放置，對(duì)其位置進(jìn)行初步固定，通過(guò)水準(zhǔn)儀對(duì)模板頂部標(biāo)高的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢查，確保其與設(shè)計(jì)要求相符合，并對(duì)模板的平直度進(jìn)行詳細(xì)檢查，當(dāng)側(cè)模頂標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求相符后，利用鋼筋棍釘入地面下和側(cè)模焊接，達(dá)到槽鋼水平固定的作用。
4、鋼纖維的摻加
在現(xiàn)場(chǎng)添加鋼纖維，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)每次投放量進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量，應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)摻量進(jìn)行有效控制。確保選用的混凝土標(biāo)號(hào)與塌落度與施工要求相符合，在鋼纖維投放過(guò)程中，應(yīng)指派專人選用罐車進(jìn)行運(yùn)輸。攪拌機(jī)在鋼纖維摻加過(guò)程中處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，一般選用鋼纖維分散機(jī)與手工的方式進(jìn)行鋼纖維的摻加，將摻加速度控制在40kg/min。摻加完成后對(duì)攪拌罐進(jìn)行3到5分鐘全速轉(zhuǎn)動(dòng)。
5、鋪設(shè)鋼纖維混凝土
混凝土選用跳倉(cāng)澆筑，設(shè)置時(shí)施工縫應(yīng)與伸縮縫相結(jié)合。每個(gè)區(qū)段內(nèi)短向（6米）隔跨支模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隔跨澆筑混凝土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求符合時(shí)，將第一次澆筑的混凝土地面作為第二次澆筑混凝土的側(cè)模，并進(jìn)行第二次澆筑施工。
選用商品混凝土作為混凝土材料，按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行混凝土拌和作業(yè)，通過(guò)混凝土罐車進(jìn)行運(yùn)輸，并把混凝土自卸入模，出料與鋪筑過(guò)程中，應(yīng)在1.5米范圍內(nèi)嚴(yán)格控制卸料高度，進(jìn)而對(duì)離析狀況進(jìn)行有效控制。通過(guò)縱向分條的方式進(jìn)行鋼纖維混凝土鋪設(shè)作業(yè)，相比分隔縫，縱向分條寬度應(yīng)與其具有一致性。從端部進(jìn)行攤鋪施工，在膜內(nèi)倒入混凝土拌合物后，要集中卸料，保持較慢的速度，厚度應(yīng)比模板高出2厘米左右，特殊情況下應(yīng)增、減材料，以此確?？v橫斷面與施工要求相符，混凝土攤鋪過(guò)程中不能出現(xiàn)中斷情況，應(yīng)確保其持續(xù)性。
6、振搗鋼纖維混凝土
在澆筑混凝土?xí)r，必須振搗鋼纖維混凝土，以此提高混凝土的密實(shí)度，并確?；炷僚c鋼纖維之間的密合度。在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼纖維混凝土表面提漿作業(yè)，選用的工具一般為振動(dòng)棒與振動(dòng)梁。同時(shí)選用漿頭在混凝土初凝前將露出的鋼纖維進(jìn)行覆蓋。在振搗過(guò)程中應(yīng)對(duì)振搗時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，并確保移動(dòng)距離與插入深度符合施工要求，避免漏振與過(guò)振等情況的產(chǎn)生。
7、鋼纖維混凝土抹光和養(yǎng)護(hù)
整平、振實(shí)混凝土后，應(yīng)停止施工4小時(shí)，也可以根據(jù)具體的天氣情況、塌落度進(jìn)行時(shí)間的確定，為確定混凝土是否處于初凝狀態(tài)，可選用腳踩上面，出現(xiàn)5毫米腳印下沉為標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土表面選用抹光機(jī)進(jìn)行一到兩遍粗抹，隨后進(jìn)行提漿、搓毛及壓實(shí)作業(yè)。一次抹光作業(yè)完成后，下次抹光作業(yè)應(yīng)在混凝土表面水分蒸發(fā)后進(jìn)行，同時(shí)選用人工的方式對(duì)部分凹陷與不平整位置進(jìn)行補(bǔ)漿與抹平，隨后選用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面抹平作業(yè)。確保抹平與壓實(shí)整個(gè)面層后，應(yīng)復(fù)核其平整度，檢查工作應(yīng)在機(jī)械抹光后利用靠尺完成，進(jìn)而對(duì)面層平整度進(jìn)行良好控制。在鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)中，主要選用的材料為薄膜、草包等，確保其表面具備14天的濕潤(rùn)程度，并將其養(yǎng)護(hù)周期控制在28天。
三、路橋工程中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用
在路橋施工中，鋼纖維混凝土施工技術(shù)是重要的施工方式之一，可以有效提高路橋防腐蝕性與耐久性。鋼纖維混凝土是一種新型的優(yōu)質(zhì)水泥基復(fù)合材料，具有施工簡(jiǎn)便、性能好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于路橋工程施工中。
1、橋面鋪裝中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用
通常情況下都會(huì)選用鋼纖維混凝土進(jìn)行路橋工程橋面鋪裝作業(yè)，這種施工技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提升完成鋪裝作業(yè)橋面的舒適度、耐久性及抗裂性能，并對(duì)橋梁本身的剛度及抗壓能力進(jìn)行了有效地提升，并對(duì)路橋鋪裝的厚度、自重結(jié)構(gòu)及受力情況進(jìn)行有效降低。
2、路橋結(jié)構(gòu)加固中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用
選用二號(hào)轉(zhuǎn)子噴射機(jī)作為路橋結(jié)構(gòu)加固噴射的主要工具，鋼纖維混凝土噴射范圍為5到20厘米，進(jìn)而對(duì)動(dòng)載原因產(chǎn)生的表面剝落、橋梁墩臺(tái)等現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，這種加固技術(shù)的應(yīng)用不僅可以對(duì)路橋施工中的抗震需求進(jìn)行有效滿足，還可以起到路橋工程橋梁整體結(jié)構(gòu)加固的作用。傳統(tǒng)路橋施工中鋼纖維整修中主要選用剪切方式進(jìn)行，摻合比例為1：100，為有效提高施工前期的抗裂性能，應(yīng)選用硫鋁酸鹽與TS速凝劑進(jìn)行施工。
3、樁基礎(chǔ)加固中鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用
為增強(qiáng)路橋工程局部硬度，可選用鋼纖維混凝土對(duì)路橋施工中樁頂進(jìn)行施工，這種技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)樁的穿透性進(jìn)行極大程度的提升，還可以明顯改善打擊速度，降低錘擊的次數(shù)，并起到節(jié)約人力、物力及財(cái)力的作用。在防止樁頂破裂中，鋼纖維混凝土的應(yīng)用可以對(duì)樁尖自身的入土能力進(jìn)行有效提高，并確保打擊的質(zhì)量。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，鋼纖維在路橋混凝土施工中的摻加，可以有效提升路橋工程的抗拉性能及承載能力，進(jìn)而增強(qiáng)了路橋工程的強(qiáng)度、使用壽命及降低了工程施工的投資成本。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，要求不斷提高鋼纖維混凝土施工技術(shù)水平，規(guī)范路橋施工工藝，有效提升現(xiàn)代路橋品質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
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[論文摘要]鋼纖維混凝土是一種新型的復(fù)合建筑材料，其物理和力學(xué)性能優(yōu)于普通混凝土，通過(guò)介紹鋼纖維增強(qiáng)混凝土的基本理論，闡述鋼纖維混凝土在多個(gè)領(lǐng)域工程中的應(yīng)用。
鋼纖維混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete,簡(jiǎn)寫為SFRC）是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復(fù)合材料。它是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的復(fù)合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質(zhì)材料加工制成的短纖維，常用的有：切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴(kuò)展，從而使其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度較普通混凝土有顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善，使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復(fù)合材料。
一、鋼纖維增強(qiáng)混凝土的基本理論
（一）復(fù)合力學(xué)理論
復(fù)合力學(xué)理論是以連續(xù)纖維復(fù)合材料理論為基礎(chǔ)，結(jié)合鋼纖維在混凝土中的分布特點(diǎn)形成的。該理論是將復(fù)合材料視為以纖維為一相，基體為另一相的兩相復(fù)合材料。
（二）纖維間距理論。纖維間距理論又稱纖維阻裂理論，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出來(lái)的。該理論根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)理論解釋纖維對(duì)裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用，認(rèn)為欲增強(qiáng)混凝土這種本身帶內(nèi)部缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度，必須盡可能地減少內(nèi)部缺陷的尺寸，提高韌性，降低裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子、減少裂縫尖端的應(yīng)力集中作用，故在裂縫處用纖維連接，受拉時(shí)跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫的上下表面，使裂縫處材料仍能繼續(xù)承載，這樣，因裂縫的出現(xiàn)孔邊應(yīng)力集中程度就緩和，隨著橋接裂縫纖維數(shù)目的增多，纖維間距越小，緩和裂縫尖端應(yīng)力集中程度越大，對(duì)裂縫尖端產(chǎn)生的反向應(yīng)力場(chǎng)也越大，當(dāng)纖維數(shù)量增加到密布于裂縫時(shí)，應(yīng)力集中就會(huì)消失，進(jìn)一步表明纖維的阻裂效應(yīng)，即在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形成和受力破壞的過(guò)程中，有效地提高了復(fù)合材料受力前后阻裂引發(fā)與擴(kuò)展的能力，達(dá)到鋼纖維對(duì)混凝土增強(qiáng)與增韌目的。
（三）界面應(yīng)力傳遞的剪滯理論。鋼纖維混凝土中鋼纖維周圍的水泥基體結(jié)構(gòu)與自身結(jié)構(gòu)是不相同的，即在鋼纖維與基體之間存在著界面層。鋼纖維混凝土的性能主要取決于混凝土基體性能、鋼纖維含量以及它們之間的界面特性。假定界面是一層厚度可以忽略的薄層，但具有一定的力學(xué)性能。當(dāng)荷載作用于鋼纖維混凝土?xí)r，荷載一般先施加于低彈性的基體，然后通過(guò)纖維-基體的界面，把一部分荷載傳遞給高彈模的纖維，使纖維和基體共同承擔(dān)荷載，從而起到增強(qiáng)的作用。
二、鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料，以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等物理力學(xué)性能，目前已被廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機(jī)場(chǎng)道面工程、鐵路公程、管道工程、內(nèi)河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。（一）水利工程
鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用比較廣泛，主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復(fù)雜的部位，如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護(hù)坡等。這些部位對(duì)混凝土材料自身的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及抗裂性能的要求都比較高，也正發(fā)揮了鋼纖維混凝土的自身優(yōu)勢(shì)。我國(guó)在實(shí)際工程中應(yīng)用的有：三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
（二）建筑工程。鋼纖維混凝土在建筑工程中的影響越來(lái)越廣泛，一般應(yīng)用于房屋建筑工程、預(yù)制樁工程、框架節(jié)點(diǎn)、屋面防水工程、地下防水工程等工程領(lǐng)域中。如抗震框架節(jié)點(diǎn)中使用鋼纖維混凝土，能代替箍筋滿足節(jié)點(diǎn)對(duì)強(qiáng)度、延性、耗能等方面的要求，而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用，并解決節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問(wèn)題；鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性，可使構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載下處于彈性階段而不裂，不出現(xiàn)應(yīng)力的重分布；用鋼纖維混凝土制成的自防水預(yù)應(yīng)力屋面板，不僅提高了自防水預(yù)應(yīng)力屋面板的抗裂性能，同時(shí)也減少了縱向預(yù)應(yīng)力筋的配筋率，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應(yīng)用實(shí)例有：福州東方大廈、沈陽(yáng)市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽(yáng)市中醫(yī)院、遼陽(yáng)市食品公司辦公樓等工程。
（三）道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中，包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長(zhǎng)，使用性能提高，維修費(fèi)用減低，壽命延長(zhǎng)。面層較普通混凝土可減少30-50%，公路伸縮縫間距可達(dá)30-100m，機(jī)場(chǎng)跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。用于路面及橋面修補(bǔ)時(shí)，其罩面厚度僅為3-5cm。在實(shí)際工程中有：北京東西環(huán)路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題，使用效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（四）鐵路工程。在鐵路工程方面，鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數(shù)萬(wàn)次的振動(dòng)，所以要求混凝土必須具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有：沈陽(yáng)鐵路局長(zhǎng)達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，使維修工作量大為減少，并提高了線路的使用壽命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問(wèn)題，所以有待進(jìn)一步研究，但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂(lè)部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無(wú)銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海洋平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。我國(guó)江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。
除了上述領(lǐng)域外，還有很多鋼纖維混凝土的應(yīng)用的實(shí)例，如承受重級(jí)工作制造工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)地面、薄壁蓄水結(jié)構(gòu)、預(yù)制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結(jié)構(gòu)、各類建筑物和構(gòu)筑物的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固、抗震加固等。
三、結(jié)束語(yǔ)
鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件水利工程、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)跑道和停機(jī)坪、橋梁隧道以及各種構(gòu)筑物等方面的應(yīng)用前景將是十分廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 鋼纖維混凝土凍脹 推廣應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
鋼纖維混凝土是一種新型的優(yōu)質(zhì)水泥基復(fù)合材料，是當(dāng)今世界各國(guó)普遍采用的混凝土增強(qiáng)材料。它具有抗裂、抗沖擊性能強(qiáng)、耐磨強(qiáng)度高、與水泥親合性好，可增加構(gòu)件強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。由于優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工工序簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量易于保證，而且進(jìn)度快、工期短、補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡，以及工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。
⑴ 鋼纖維混凝土的特性
① 力學(xué)強(qiáng)度
根據(jù)各國(guó)鋼纖維混凝土資料分析,鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度不顯著,統(tǒng)計(jì)資料表明,鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度僅提高了10%左右,但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在,增大了混凝土的壓縮變形,提高了破壞時(shí)的韌性;試驗(yàn)表明,鋼纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均比普通混凝土有大幅度的提高。
② 鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能
韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質(zhì)?？沽研允侵镐摾w維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質(zhì)。混凝土中摻入鋼纖維后,可減少收縮和變型,并且荷載作用時(shí),隨著荷載繼續(xù)增加,超過(guò)混凝土所能承受的壓力時(shí),應(yīng)力通過(guò)混凝土與鋼纖維的粘結(jié)力傳遞給鋼纖維,混凝土受到鋼纖維的約束作用,限制了新裂縫的發(fā)生,推遲了裂縫的擴(kuò)展,因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。
③ 鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性
混凝土中摻入鋼纖維后,其耐磨性能得到了很大提高。國(guó)內(nèi)采用了標(biāo)號(hào)為C35 和CF35的普通混凝土和鋼纖維混凝土5cm×5cm×5cm的試件在國(guó)產(chǎn)耐磨機(jī)上做等條件磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明,鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍融性等均較普通混凝土好。
⑵ 鋼纖維混凝土的施工技術(shù)
① 鋼纖維混凝土拌和
為防止鋼纖維混凝土在攪拌時(shí)纖維結(jié)團(tuán),在施工時(shí)每拌一次為攪拌量的80%。采用滾動(dòng)式攪拌機(jī)拌和,在攪拌混凝土過(guò)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(zhì)量,采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時(shí)間為:粗集料鋼纖維(干拌1min) 細(xì)集料水泥(干拌1min) ,其中鋼纖維在拌和
時(shí)分三次加入拌合機(jī)中,邊拌和邊加入鋼纖維,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(shí)間不超過(guò)6min ,超攪拌會(huì)引起濕纖維結(jié)團(tuán)。按此程序拌出的混合料均勻。若在拌和中,先加入水泥和粗、細(xì)集料,后加鋼纖維則容易結(jié)團(tuán),而且纖維團(tuán)越滾越緊,難以分開,一旦發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團(tuán),就必須剔除掉,以防影響混凝土的質(zhì)量。
② 鋼纖維混凝土的澆搗
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣,澆搗是施工中的重要環(huán)節(jié),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(dòng)性較差,在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩。因此,邊角部分可先用搗棒搗實(shí)。邊角采用插入式振動(dòng)器振搗,然后用夯梁板來(lái)回整平。
⑶ 鋼纖維混凝土在灌區(qū)使用前景
河套灌區(qū)建筑物主要為小型的農(nóng)田水利樞紐，包括水閘、橋梁、渡槽、涵洞及泵站等。由于河套灌區(qū)屬于北方地區(qū)，冰凍時(shí)間較長(zhǎng)，凍深較大，而產(chǎn)生的凍脹破壞，是影響灌區(qū)建筑物使用壽命的因素之一。鋼纖維混凝土具有良好的韌性、抗裂性等良好的力學(xué)性能，可以減輕凍脹破壞對(duì)灌區(qū)建筑物壽命的影響。
目前，鋼纖維混凝土在《黃河內(nèi)蒙古河套灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造》中的公廟子分干溝揚(yáng)水站、南二分干溝揚(yáng)水站中使用，工程項(xiàng)目運(yùn)行2年，效率良好，混凝土表面并無(wú)除險(xiǎn)裂縫、剝蝕等破壞現(xiàn)象。
鋼纖維混凝土在河套灌區(qū)算是新的材料、新工藝，受傳統(tǒng)觀念的影響，新事物的產(chǎn)生到推廣應(yīng)用需要經(jīng)歷一定的時(shí)間。隨著工程的進(jìn)展，相信鋼纖維混凝土?xí)玫綇V泛推廣應(yīng)用的。
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鋼纖維混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，簡(jiǎn)寫為SFRC）是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復(fù)合材料。它是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的復(fù)合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質(zhì)材料加工制成的短纖維，常用的有：切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴(kuò)展，從而使其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度較普通混凝土有顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善，使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復(fù)合材料。
一、鋼纖維增強(qiáng)混凝土的基本理論
（一）復(fù)合力學(xué)理論
復(fù)合力學(xué)理論是以連續(xù)纖維復(fù)合材料理論為基礎(chǔ)，結(jié)合鋼纖維在混凝土中的分布特點(diǎn)形成的。該理論是將復(fù)合材料視為以纖維為一相，基體為另一相的兩相復(fù)合材料。
（二）纖維間距理論。纖維間距理論又稱纖維阻裂理論，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出來(lái)的。該理論根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)理論解釋纖維對(duì)裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用，認(rèn)為欲增強(qiáng)混凝土這種本身帶內(nèi)部缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度，必須盡可能地減少內(nèi)部缺陷的尺寸，提高韌性，降低裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子、減少裂縫尖端的應(yīng)力集中作用，故在裂縫處用纖維連接，受拉時(shí)跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫的上下表面，使裂縫處材料仍能繼續(xù)承載，這樣，因裂縫的出現(xiàn)孔邊應(yīng)力集中程度就緩和，隨著橋接裂縫纖維數(shù)目的增多，纖維間距越小，緩和裂縫尖端應(yīng)力集中程度越大，對(duì)裂縫尖端產(chǎn)生的反向應(yīng)力場(chǎng)也越大，當(dāng)纖維數(shù)量增加到密布于裂縫時(shí)，應(yīng)力集中就會(huì)消失，進(jìn)一步表明纖維的阻裂效應(yīng)，即在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形成和受力破壞的過(guò)程中，有效地提高了復(fù)合材料受力前后阻裂引發(fā)與擴(kuò)展的能力，達(dá)到鋼纖維對(duì)混凝土增強(qiáng)與增韌目的。
（三）界面應(yīng)力傳遞的剪滯理論。鋼纖維混凝土中鋼纖維周圍的水泥基體結(jié)構(gòu)與自身結(jié)構(gòu)是不相同的，即在鋼纖維與基體之間存在著界面層。鋼纖維混凝土的性能主要取決于混凝土基體性能、鋼纖維含量以及它們之間的界面特性。假定界面是一層厚度可以忽略的薄層，但具有一定的力學(xué)性能。當(dāng)荷載作用于鋼纖維混凝土?xí)r，荷載一般先施加于低彈性的基體，然后通過(guò)纖維-基體的界面，把一部分荷載傳遞給高彈模的纖維，使纖維和基體共同承擔(dān)荷載，從而起到增強(qiáng)的作用。
二、鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料，以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等物理力學(xué)性能，目前已被廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機(jī)場(chǎng)道面工程、鐵路公程、管道工程、內(nèi)河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。
（一）水利工程
鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用比較廣泛，主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復(fù)雜的部位，如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護(hù)坡等。這些部位對(duì)混凝土材料自身的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及抗裂性能的要求都比較高，也正發(fā)揮了鋼纖維混凝土的自身優(yōu)勢(shì)。我國(guó)在實(shí)際工程中應(yīng)用的有：三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
（二）建筑工程。鋼纖維混凝土在建筑工程中的影響越來(lái)越廣泛，一般應(yīng)用于房屋建筑工程、預(yù)制樁工程、框架節(jié)點(diǎn)、屋面防水工程、地下防水工程等工程領(lǐng)域中。如抗震框架節(jié)點(diǎn)中使用鋼纖維混凝土，能代替箍筋滿足節(jié)點(diǎn)對(duì)強(qiáng)度、延性、耗能等方面的要求，而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用，并解決節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問(wèn)題；鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性，可使構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載下處于彈性階段而不裂，不出現(xiàn)應(yīng)力的重分布；用鋼纖維混凝土制成的自防水預(yù)應(yīng)力屋面板，不僅提高了自防水預(yù)應(yīng)力屋面板的抗裂性能，同時(shí)也減少了縱向預(yù)應(yīng)力筋的配筋率，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應(yīng)用實(shí)例有：福州東方大廈、沈陽(yáng)市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽(yáng)市中醫(yī)院、遼陽(yáng)市食品公司辦公樓等工程。
（三）道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中，包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長(zhǎng)，使用性能提高，維修費(fèi)用減低，壽命延長(zhǎng)。面層較普通混凝土可減少30-50%，公路伸縮縫間距可達(dá)30-100m，機(jī)場(chǎng)跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。用于路面及橋面修補(bǔ)時(shí)，其罩面厚度僅為3-5cm。在實(shí)際工程中有：北京東西環(huán)路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題，使用效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（四）鐵路工程。在鐵路工程方面，鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數(shù)萬(wàn)次的振動(dòng)，所以要求混凝土必須具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有：沈陽(yáng)鐵路局長(zhǎng)達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，使維修工作量大為減少，并提高了線路的使用壽命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問(wèn)題，所以有待進(jìn)一步研究，但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂(lè)部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無(wú)銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海洋平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。我國(guó)江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。
除了上述領(lǐng)域外，還有很多鋼纖維混凝土的應(yīng)用的實(shí)例，如承受重級(jí)工作制造工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)地面、薄壁蓄水結(jié)構(gòu)、預(yù)制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結(jié)構(gòu)、各類建筑物和構(gòu)筑物的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固、抗震加固等。
三、結(jié)束語(yǔ)
鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件水利工程、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)跑道和停機(jī)坪、橋梁隧道以及各種構(gòu)筑物等方面的應(yīng)用前景將是十分廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換層大梁大體積混凝土配制；施工控制
廣州某花園4#樓地下室一層，地面30層，建筑面積3.6萬(wàn)m²,在二層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換層為粱式結(jié)構(gòu),主要有三種梁規(guī)格，即900×3500、1800×2350、10000×2150，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，設(shè)計(jì)要求摻12％UEA補(bǔ)償混凝土收縮，1800×2350粱再摻0.8％鋼纖維予于增加抗裂性和抗剪強(qiáng)度，轉(zhuǎn)換大粱幾何尺寸大，混凝土標(biāo)號(hào)高、組份多，配制和施工這部分混凝土成為整個(gè)主體工程的關(guān)鍵。本文介紹該轉(zhuǎn)換層大粱大體積混凝土的配制與施工。
1 混凝土的配制
1.1 原材料的選擇
轉(zhuǎn)換層大粱截面尺寸大，混凝土標(biāo)號(hào)高，單方水泥用量多，水泥水化產(chǎn)生的熱量大，容易引起較大的溫度梯度。為避免出現(xiàn)溫度裂縫，我們對(duì)原材料進(jìn)行優(yōu)選，同時(shí)采用摻粉煤灰和高效堿水劑多摻技術(shù)，盡可能降低水泥用量。我們選用的原材料：
1.1.1 水泥：大體積混凝土宜采用低水化熱水泥，如礦渣或粉煤灰水泥，但因條件限制，只能選用525#普通硅酸鹽水泥。
1.1.2 粉煤灰：火電站I級(jí)粉煤灰。此灰具有較好的活性，能替代部分水泥量，同時(shí)可改善混凝土可泵性。
1.1.3 鋼纖維：在混凝土基體中，鋼纖維的破壞是由基體中撥出而不是拉斷，因此鋼纖維的增強(qiáng)效果與其外觀形式、長(zhǎng)度、直徑、長(zhǎng)徑比等幾何參數(shù)有關(guān)。長(zhǎng)徑比大，增強(qiáng)效果好，但纖維太長(zhǎng)影響拌合物質(zhì)量，直徑太細(xì)易在拌合過(guò)程中被彎折，太粗則在同樣體積含量時(shí)其增強(qiáng)效果差。為此我們用選剪切型直條鋼纖維，長(zhǎng)度28mm，長(zhǎng)徑比約6O。
1.1.4 石子：由于轉(zhuǎn)換大粱混凝土量大．需采用泵送施工，同時(shí)1800×2350粱為鋼纖維混凝土，鋼纖維在基體中的分布有沿粗骨料界面取向的趨勢(shì)，若骨科粒徑大而纖維短，鋼纖維所起的作用就不明顯。因此我們選用0.5-2.0cm碎石。
1.1.5 徽膨脹劑：福州市建科所生產(chǎn)的uEA。
1.l.6 堿水劑：根據(jù)施工工藝，轉(zhuǎn)換梁混凝土需采用泵送連續(xù)澆搗，拌合物初凝時(shí)間要求不早于5小時(shí)。為此我們選用福建省建研院生產(chǎn)的Tw 一6高效緩凝泵送劑，減水率大于15％，緩凝3-4小時(shí)。
1.2 配合比的確定
由于混凝土組份多，為盡快找到各組份間的最佳配合，我們運(yùn)用正交設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。采用的因素水平見表一。
因素水平表 表一
注：(1)粉煤灰、堿水劑，UEA的摻量均為占水泥量的重量百分比。(2)鋼纖維摻量為混凝土中所占體積率。
根據(jù)因素水平表進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，得到各組份間的最佳匹配，出具混凝土配合比(見表二)。
注：(1)混凝土初凝時(shí)坷6-8小時(shí)；(2)拌合物坍落度16-18cm 3.鋼釬維體積率0.8％。
2 混凝土施工
2.1 混凝土澆搗工藝
2.1.1 900×3500轉(zhuǎn)換大梁同時(shí)跨越兩層樓板(即夾層樓板和二層樓扳)，混凝土量大，鋼筋密集，混凝土不容易澆搗，因此我們?cè)谌〉迷O(shè)計(jì)同意后，運(yùn)用疊合原理將該粱分二次澆搗，施工縫設(shè)在距梁底1.5m 高處。第一擻澆搗1.5m高度以下和夾層粱板棍混凝土，在梁中形成疊合面，并通過(guò)在疊合面設(shè)置企口，進(jìn)一步保證了此粱的完整性。第二次澆搗900×3500余下部分及其它粱和二層板混凝土。此部分混凝土由二臺(tái)泵完成，每臺(tái)泵負(fù)責(zé)5個(gè)區(qū)，最長(zhǎng)搭接時(shí)間2.5小時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)施工冷縫。澆搗程序見圖一。
2.1.2 疊合面處理：因該疊合面處原設(shè)計(jì)就配有l(wèi)4 Ø 25鋼筋，足夠用來(lái)作疊合面抗裂筋，故無(wú)需另加配抗裂鋼筋。疊合面混凝土在初凝后終凝前需用鋼絲刷刷毛，待終凝后再次將松動(dòng)的砂粒刷除干凈，并鑿除松動(dòng)的石子和松散混凝土。
2.1.3 節(jié)點(diǎn)處理：鋼纖維混凝土粱與其它梁的交接處澆筑鋼纖維混凝土。
混凝土澆搗順序圖
2.2 混凝土質(zhì)量保證措施
2.2.1 混凝土的拌制：拌制微膨脹混凝土?xí)r，攪拌時(shí)問(wèn)比普通混凝土延長(zhǎng)1―1.5min。拌制鋼纖維混凝土?xí)r，采用先干拌后濕拌法，即將鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料、UEA先干拌均勻而后加水和減水劑濕拌，干拌時(shí)間不少于1.5min，濕拌時(shí)間不少于2min。
2.2.2 振搗：混凝土采用機(jī)械振搗，振搗時(shí)間以混凝土能密實(shí)為準(zhǔn)，不宜過(guò)振。因?yàn)殂~纖維有沿振搗棒插入方向排列的趨勢(shì)，振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起鋼纖維下沉和取向不利
2.2.3 澆搗中質(zhì)量抽查：除按GBJ50204 -92(混凝土結(jié)構(gòu)工程及驗(yàn)收規(guī)范)留置試塊和抽查拌合物坍落度外，在拌制地點(diǎn)和澆筑地點(diǎn)檢查鋼纖維體積率，每臺(tái)班至少二次。
2.2.4 溫度監(jiān)測(cè)
（1）測(cè)溫點(diǎn)的布置：由于轉(zhuǎn)換粱混凝土量大，標(biāo)號(hào)高，水泥水化易產(chǎn)生較高溫升。為此我們選取具有代表性的部位布置測(cè)溫點(diǎn)，對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)混凝土量和粱的截面尺寸，我們?cè)?00 x 3500及1800×2350二根粱內(nèi)部可能產(chǎn)生最大應(yīng)力部位(即梁中)各布置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每點(diǎn)沿梁高度方向均勻埋設(shè)5個(gè)熱電偶。為監(jiān)測(cè)1800×2350粱二側(cè)與中心的溫度差，在梁中橫向布置一個(gè)測(cè)溫電點(diǎn)，也均布5個(gè)熱電偶。
（2）監(jiān)測(cè)程序：混凝土澆筑后1-5天，每2小時(shí)測(cè)一次：5一l0天每4小時(shí)測(cè)一次：10―30天，每8小時(shí)測(cè)一次。
（3）控制標(biāo)準(zhǔn)：混凝土里外溫差不大于25℃，每天降溫不大于1.5℃ 。
2.2.5 保溫保濕措施
為保證混凝土有足夠的濕度和內(nèi)外最大溫差和降溫速率符舍要求，我們采取 下措施：
（1）轉(zhuǎn)換粱底模采用松木板制作，在澆混凝土前將底模充分濕潤(rùn)，并在底模下鋪設(shè)一層塑料薄膜，以便保持松木板中的水分和起保溫隔熱作用。因膠合板具有良好的保溫保濕性能，故我們采用膠合板作邊模。若此措施不滿足溫控要求，再在模外側(cè)釘掛草簾或用碘鎢燈照射。
（2）混凝土表面覆蓋料薄膜和草袋，根據(jù)實(shí)際需要增減塑薄膜和草袋的層數(shù)。
3 體會(huì)
3.1 配制多組份混凝土，采用正交試驗(yàn)法，能以較少試驗(yàn)次數(shù)探清各組份間的最佳匹配，可節(jié)約大量物力，人力。
3.2 TW一6泵送減水劑具有增塑，緩凝，低引氣等特點(diǎn)，可防止混凝土拌合物在泵送管道中離析或阻塞，改善泵送性能，同時(shí)能在不同程度上降低混凝土成本。
3.3 鋼纖維混凝土的施工關(guān)鍵在確保鋼纖維在基體中分布均勻，澆搗不得留置施工縫。因?yàn)殇摾w維有沿界面分布的趨勢(shì)。
3.4 轉(zhuǎn)換層大梁大體積混凝土的施工，只要方案可靠，方法正確，組織周密合理，完全可避免溫度裂縫的出現(xiàn)，混凝土質(zhì)量就有保證。
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