摘要：本文結(jié)合一個工程實例廣東某大橋介紹了鋼纖維混凝土的配置和施工。包括鋼纖維混凝土的選材：鋼纖維、水泥、粗骨料、水和外加劑；鋼纖維混凝土的配置：鋼纖維的配合比、水灰比和施工中的配合比的確定；鋼纖維混凝土的施工：供料、拌和、運(yùn)輸、振搗和澆筑、找平修整、養(yǎng)護(hù)以及在施工過程中的質(zhì)量控制。同時本文也指出了纖維混凝土施工對比與普通混凝土施工的優(yōu)點(diǎn)，特別是相對普通混凝土的質(zhì)量的改進(jìn)。

　　關(guān)鍵詞：鋼纖維，配合比，施工，水灰比，質(zhì)量控制

　　1 引言

　　鋼纖維混凝土簡稱SFRC，是在普通骨料混凝土中均勻摻入一定量短而細(xì)的鋼纖維組成的一種復(fù)合材料。它不僅可以增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度，而且能增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度，提亮其抗裂性能、耐久性，能使臉性混凝土具有較好的延性特征；另外，鋼纖維棍凝上具有較好的能量吸收能力及良好的抗沖擊能力，對結(jié)構(gòu)的抗震性能有極大改善。而且由于鋼纖維在混凝土中均勻且亂向分布，在受載過程中，限制或滯后了混凝土基體的裂縫發(fā)展，使脆性的混凝土變?yōu)榫哂辛己庙g性的水泥基復(fù)合材料，從而使混凝土具有較高抗震、抗裂、抗沖擊性能和韌性，改善混凝土抗拉、抗壓、抗剪和耐磨性能。鋼纖維破一般用于工程的重要部位，其施工質(zhì)量要求高，在施工各環(huán)節(jié)控側(cè)上與普通混凝土既有相同之處也有不同之處。目前鋼纖維混凝土在國內(nèi)主要應(yīng)用于公路路面、橋梁等工程中，在房屋建筑工程中的應(yīng)用僅限于地面、防水屋面、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件等局部位置，該文結(jié)合一些實際工程，對鋼纖維混凝土配制施工作一介紹。

　　2 鋼纖維混凝土配置和施工

　　2.1 工程概況

　　廣東某大橋橋頭為軟弱地基，經(jīng)粉噴樁處理，在橋臺連結(jié)處，路基與橋臺剛度差異較大，預(yù)計路基下沉量比橋臺下沉量要大，設(shè)計采用橋臺與路基連接處設(shè)置搭板枕梁，同時橋面和搭板枕梁采用鋼纖維混凝土，防止橋頭跳車。鋼纖維混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級C40，抗折強(qiáng)度7.2MPa，稠度30－50mm，水泥用量不超過450kg/m3。

　　2.2 鋼纖維混凝土的原材料選擇

　　2.2.1 鋼纖維

　　和普通混凝土一樣，鋼纖維在水泥砂漿的凝結(jié)下，局部形成類似鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，形成受力端點(diǎn)，起到增強(qiáng)抗折強(qiáng)度效應(yīng)。鋼纖維力學(xué)性能要求不低于一級碳素鋼的要求；鋼纖維的長度、直徑、表面形狀和長徑比等也影響鋼纖維的抗拔力，太長，影響砼質(zhì)量，太短，起不到增強(qiáng)作用；直徑太細(xì)，在拌和過程中易被彎折，太粗，則同體積含量時其增強(qiáng)效果差。根據(jù)已有經(jīng)驗，結(jié)合設(shè)計要求，經(jīng)過多次試驗，大橋用鋼纖維選用揚(yáng)州揚(yáng)中化纖廠生產(chǎn)的剪切型鋼纖維，長度3cm，抗拉強(qiáng)度400Mpa，等效直徑0.5mm。

　　2.2.2 水泥

　　選擇水泥主要為防止水泥中氯鹽含量過高腐蝕鋼纖維，優(yōu)先選用硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號大于425#，質(zhì)量符合(GB175—92)。本工程選用“萬年青”牌普通硅酸鹽水泥。同時，選用了粉煤灰作為水泥的礦物活性材料，也就是外摻料，粉煤灰按國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596—79)檢驗。細(xì)骨料砂除了各項技術(shù)指標(biāo)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ52—92)外，尚要求不含氯鹽成份，細(xì)度模數(shù)范圍2.3～3.0，我們選用福建青口產(chǎn)的淡水河砂，無貝殼，無氯鹽成份，細(xì)度模數(shù)3.0，中砂，表觀密度2680kg/m3。

　　2.2.3 粗骨料

　　粗骨料技術(shù)指標(biāo)除了符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ53—92)外，尚要求最大粒徑不超過20mm或鋼纖維長度的2 3。本橋用玄武巖加工成的碎石，最大粒徑20mm，壓碎指標(biāo)6.8%，表觀密度2730kg/m3。

　　2.2.4 水

　　地表飲用水，pH 值等于7。

　　2.2.5 外加劑

　　選用廣東湛江外加劑廠生產(chǎn)的FDN—100 高效減水劑。

　　2.3 鋼纖維混凝土的配制

　　對鋼纖維混凝土性能影響較大的因素有鋼纖維質(zhì)量、粗骨料的質(zhì)量與粒度、較大的砂率、鋼纖維摻量(Vf%)等，一旦選定鋼纖維、粗骨料，配合比設(shè)計中就應(yīng)特別關(guān)注砂率和鋼纖維摻量。

　　2.3.1 配合比設(shè)計

　　配合比設(shè)計流程圖見圖1：

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　　2.3.2 鋼纖維強(qiáng)度等級確定

　　鋼纖維混凝土特性主要表現(xiàn)在抗折和壓縮韌性上，而抗壓強(qiáng)度方面則由于鋼纖維的取向排列并不顯著，因此，配合比設(shè)計原則是抗壓強(qiáng)度按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，抗折強(qiáng)度采用設(shè)計數(shù)據(jù)[3]。

　　2.3.3 水灰比設(shè)計

　　同普通混凝土一樣，鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度主要由水灰比控制。和普通混凝土不同的是混合料在拌制過程中，由于鋼纖維的存在，容易結(jié)團(tuán)離析，并且保水性能強(qiáng)，振搗時，沁水嚴(yán)重，減少水泥砂漿對鋼纖維的包裹，影響鋼纖維的抗折、抗拉強(qiáng)度和抗裂性及韌性，所以水灰比不能太大；水灰比太小時，水泥增多，混凝土收縮增強(qiáng)，對抗裂不利。水灰比按照下式計算[1]:

　　2.3.5 施工配合比確定

　　按同等級普通混凝土配合比計算材料用量，確定初步配合比；按初步配合比試拌，調(diào)整砂率、單位用水量，確定強(qiáng)度試驗用基準(zhǔn)配合比。然后，調(diào)整水灰比和鋼纖維體積率，確定施工配合比[2]。我們選定的施工配合比為水泥:砂:碎石:粉煤灰:鋼纖維:水=1:1.54:2.77:0.01:0.21:0.4，水泥用量420kg/ m3，砂率35.7，坍落度40mm，28d 抗壓強(qiáng)度48.8MPa，抗折強(qiáng)度8.5MPa。

　　2.4 鋼纖維混凝土的施工 [Page]

　　2.4.1 供料

　　各種原材料計量允許誤差為:粗細(xì)骨料+3%，鋼纖維、水泥、和外加劑+2%，水+1%，采用自動計量裝置監(jiān)測供料。

　　2.4.2 拌合

　　鋼纖維混凝土拌合采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)二次投料法拌合，拌合時間經(jīng)試驗比普通混凝土攪拌時間要延長2～3min；鋼纖維采用機(jī)械分散加入。

　　2.4.3 運(yùn)輸

　　鋼纖維混凝土運(yùn)輸與普通混凝土的運(yùn)輸要求一樣，為保證混凝土在運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生離析，我們采用自卸車運(yùn)輸[6]，運(yùn)距100m，鋼纖維混凝土下落高度1.5m。

　　2.4.4 振搗與澆筑

　　用平板振搗器振搗，當(dāng)混凝土不再下沉，不再出現(xiàn)氣泡，表面開始泛漿時，即不再振搗，避免振動過度，影響鋼纖維的分布，不利于其抗折強(qiáng)度和壓縮韌性。振搗完畢后，表面用滾軸壓平。為保證鋼纖維的分布均勻和鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，避免裂縫出現(xiàn)，大橋橋面和搭板枕梁鋼纖維混凝土按計劃一次澆注完畢。鋼纖維混凝土流動性差，容易堆積、成團(tuán)。

　　因此對鋼纖維混凝土澆筑應(yīng)采用多個點(diǎn)分散澆筑，禁止從一個方向或側(cè)面向另一方向澆筑。并應(yīng)注意連續(xù)澆注，不宜留施工縫。因為若中斷鋼纖維沿接縫的表面排列起不到增強(qiáng)作用，易產(chǎn)生裂縫。
　　2.4.5 找平修整

　　在鋼纖維混凝土初凝前要找平修整，要求面漿均勻，不顯露鋼纖維。找平用表面帶凸棱的金屬圓筒將振搗后豎起的鋼纖維、石子壓下去，然后用金屬圓筒滾壓平整，待鋼纖維混凝土表面無泌水時用金屬抹刀抹平?；炷帘砻媸展鈺r，切不可撒水泥。必要時可使用少量干水泥砂灰，按水泥:砂﹦1:15 拌制[5]，并且水泥品種應(yīng)與混凝土的水泥品種相同。要保證混凝土表面平整、密實和光潔。

　　2.4.6 養(yǎng)護(hù)

　　鋼纖維混凝土因為鋼纖維的存在，用普通的掃把或布刷對橋面拉毛會破壞鋼纖維的分布均勻，所以橋面拉毛用壓紋器壓出。鋼纖維混凝土的養(yǎng)護(hù)和普通混凝土養(yǎng)護(hù)一樣，覆膜保濕養(yǎng)護(hù)。
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　　2.4.7 質(zhì)最控制

　　2.4.7.1 首先應(yīng)對原材料、塌落度、配合比等進(jìn)行檢查保證各種材料的質(zhì)量合格，摻量準(zhǔn)確。

　　2.4.7.2 在拌制過程中應(yīng)進(jìn)行投料、塌落度、維勃稠度和鋼纖維體積率及均質(zhì)性的檢查控制。

　　2.4.7.3 還應(yīng)分別進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度等強(qiáng)度試驗，并應(yīng)檢測其內(nèi)部鋼纖維分布（可通過x 射線探測混凝土內(nèi)部），適時留置試件以備檢驗。

　　3 總結(jié)及展望

　　3.1 鋼纖維混凝土比普通混凝土抗壓、抗拉、抗折強(qiáng)度及彎曲韌性的性能都有很大的提高，同時斷裂韌性也較普通混凝土有較大改善。因此摻入鋼纖維的混凝土能充分發(fā)揮鋼纖維的優(yōu)點(diǎn)，相對于普通混凝土較好地改善了各項力學(xué)性能指標(biāo)。

　　3.2 鋼纖維混凝土施工質(zhì)量，關(guān)鍵是控制好投料順序，攪拌方法和時間。

　　3.3 粗骨料量大粒徑對鋼纖維混凝土的抗彎強(qiáng)度有較大的影響。鋼纖維體積率在1.0%時，其影響較小。當(dāng)達(dá)到1.5%以上時則變得十分明顯，其最主要原因是由于鋼纖維混凝土抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度受到鋼纖維的平均間隔所支配。粗骨料粒徑較大，鋼纖維就不能均勻分散，引起局部混凝土中平均間隔加大，惻然導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度降低[4]。

　　3.4 從鋼纖維混凝土的破壞試驗中發(fā)現(xiàn)鋼纖維不是被拉斷，而是被拔出。因此鋼纖維與混凝土的結(jié)合還有很大的潛力。如果適當(dāng)增加相互間的磨阻力和凝結(jié)力或增加鋼纖維含量，還可研制出更高強(qiáng)度的鋼纖維混凝土。從而為發(fā)展高強(qiáng)纖維混凝土的提供了一個有效途徑。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]鋼纖維砼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程（CECS38:92）[S]. 中國建筑工業(yè)出版社.1992.

　　[2]王璋水.鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度及配合比設(shè)計.纖維混凝土的研究與應(yīng)用 [J].1992.

　　[3]鋼纖維砼試驗方法（CECS13:89）[S].1989.

　　[4]賈繼才.密筋梁鋼纖維混凝土施工質(zhì)量控制.工程質(zhì)量 [J].1999.

　　[5]嚴(yán)炯華.鋼纖維混凝土施工要點(diǎn).廣州建筑 [J] 2002，（6）.

　　[6]王一飛等.鋼纖維混凝土與泵送技術(shù) [J].建筑技術(shù)2003,(1).