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4017
Steel Fiber

 

   用于公路混凝土路面和桥面的钢纤维除应满足《混凝土用钢纤维》 (YB / T151) 的规定外,还应符合下列技术要求:
  1 、单丝钢纤维抗拉强度不宜小于 600MPa 。
  2 、钢纤维长度应与混凝土粗集料最大公称粒径相匹配,最短长度宜大于粗集料最大公称粒径的 1/3 ;最大长度不宜大于粗集料最大公称粒径的 2 倍;钢纤维长度与标称值的偏差不应超过± 10 %。
   3 、路面和桥面混凝土中,宜使用防锈蚀处理的钢纤维;宜使用有锚固端的钢纤维。不得使用表面磨损前后裸露尖端导致行车不安全的钢纤维;不宜使用搅拌易成团的钢纤维。

钢纤维混凝土单位用水量选用表

拌合物条件

粗集料种类

粗集料最大公称粒径 Dm(mm)

单位用水量( kg/m 3 )

长径比 L?/d?
ρ? =0.6%
坍落度 20mm
中砂,细度模数 2.5 ,水灰比 0.42~0.50

碎石

9.5 、 16.0

215

19.0 、 26.5

200

卵石

9.5 、 16.0

208

19.0 、 26.5

190

注: (1) 钢纤维长径比每增减 10 ,单位用水量相应增减 10kg /m 3 ;
   (2) 钢纤维体积率每增减 0.5 %,单位用水量相应增减 8kg /m 3 ;
   (3) 坍落度为 10~ 50mm 变化范围内,相对于坍落度 20mm 每增减 10mm ,单位用水量相应增减 7kg /m 3 。
   (4) 细度模数在 2.0~3.5 范围内,砂的细度模数每增减 0.1 ,单位用水量相应减增 1kg /m 3 。

钢纤维混凝土满足耐久性要求最大水灰(胶)

比和最小单位水泥用量

公路等级

高速、一级公路

二级公路

三、四级公路

最大水灰(胶)比

0.47

0.49

0.50

抗冰冻要求最大水灰(胶)比

0.45

0.46

0.48

抗盐冻要求最大水灰(胶)比

0.42

0.43

0.46

最小单位水泥用量( kg/m 3 )

42.5 级

360

360

350

32.5 级

370

370

365

抗冰(盐)冻要求最小单位水泥用量( kg/m 3 )

42.5 级

380

380

375

32.5 级

390

390

385

掺粉煤灰时最小单位水泥用量( kg/m 3 )

42.5 级

320

320

315

32.5 级

340

340

335

抗冰(盐)冻掺粉煤灰最小单位水泥用量( 42.5 级水泥)( kg/m 3 )

330

330

325

    Steel fiber,φ0.64mm,长32mm,球痕形。掺量一般体积率为0.6~2%,抗拉强度可提高40~80%,抗弯强度可提高60~120%,抗剪强度可提高50~100%,提高抗韧性2~7倍,提高抗弯韧性几十倍到上百倍,冲击韧性可提高几倍到几十倍。但是弹性模量和抗压强度提高不多。符合《钢纤维混凝土》JG/T3064-1999。即用量40~140kg/m 3 。常用于桥梁、公路修补混凝土。

一、适用范围
  1、公路桥梁:公路路面、桥面铺装,箱形拱桥拱圈、连续箱形梁浇筑;2、水工大坝:地下厂房、水工隧洞衬砌,水流冲刷磨损部位、闸门、闸槽、渡漕、大坝防渗面板;3、铁路工程:预应力铁路轨枕,双块式铁路轨枕;4、港口及海洋工程:钢管桩防蚀层、码头设施、海底混凝土设施;5、隧道及矿井工程:水工隧洞衬砌、矿井巷道、铁路、公路隧道衬砌。6、管道工程:离心管、振动和挤压管、泵管、钢衬钢纤维混凝土压力管;7、其它建筑工程:房屋建筑、预制桩、框架节点,屋面/地下防水,重负荷工业厂房地面/仓库地面,簿壁蓄水结构/料仓,维修加固工程,地下电缆/管道井盖,下水道水蓖,矿井巷道,机场道面。《混凝土用钢纤维》YB/T151-1999

二、施工建议
    1、根据工程混凝土强度要求,每方混凝土钢纤维体积率为0.5%~2.0%,水灰比为0.45~0.5。2、钢纤维混凝土搅拌工艺:(1)先投入骨料,将钢纤维分散投入干拌30~60s,使钢纤维分散均匀,不致结团。(2)再将砂、水泥投入干拌30~60s,确保获得最高强度。(3)加水,搅拌3min左右。(4)运至施工现场浇筑。

三、包装: 覆膜复合纸袋, 20kg/袋、25kg/袋或按顾客要求。
    常用的钢纤维长度不大于40㎜,;因此本标准规定粗骨料粒径不应大于20㎜。

    5 ㎜骨料 10 ㎜骨料 20 ㎜骨料

骨料粒径对纤维分布的影响

四、运输贮存: 本产品运输及储存过程中不得重压和淋雨,以防产品变形及锈蚀。

五、钢纤维混凝土的定义及钢纤维
  
在普通混凝土中掺入适量钢纤维配制而成的混凝土称为钢纤维混凝土或钢纤维增强混凝土 (steel fiber reinforced concrete , SFRC) 。
   由于大量很细的钢纤维均匀地分散在混凝土中,钢纤维与混凝土的接触面积很大,如钢纤维尺寸为 ф 0.25mm × l 2.7mm ~ ф 0.5mm × 30mm ,按 2 % ( 体积比 ) 掺入混凝土时,每立方米混凝土中约有钢纤维 267 万~ 3200 万根,表面积约 160 ~ 320mm 。与同样质量的钢筋相比,钢材表面积约增加 32 ~ 64 倍,因而在所有方向都能使混凝土得到增强,即具有各向同性的增强,大大地改善了混凝土的各项性能,并使钢纤维混凝土作为一种新的复合材料,具有普通混凝土所不具备的各项性能。
   用于配制钢纤维混凝土的钢纤维,按钢质品种可分为:低碳钢纤维;不锈钢纤维,后者仅当工程处于潮湿环境中才采用。按纤维形状分成:圆形,直径一般为 0.15~ 0.6mm ,长径比为 60~100 ;扁平形,断面尺寸 ( 厚× 宽 ) 为 (0.2 ~ 0.4)mm × (0.25~0.9)mm ,长为 12 ~ 50mm ;规则变形纤维,有波形、变截面形、两端带钩等。按表面涂覆与否可分成:表面不涂覆纤维与表面涂覆纤维,镀锌、铜、锡、铬等,以提高纤维与基体的黏结力和提高纤维的防腐能力。

六、钢纤维混凝土的性能及应用
  
下表为钢纤维掺入率 2 %的钢纤维混凝土的物理力学性能。从表中可以看出,与普通混凝土相比,各种强度均有较大的提高,其韧性和耐冲击性提高最明显,其他性能也有所改善或显著改善。

钢纤维混凝土的性能(钢纤维掺入率为 2%

钢纤维混凝土

与普通混凝土比较

钢纤维混凝土

与普通混凝土比较

抗压强度

抗拉及抗弯强度

早期抗裂强度

抗剪强度

疲劳强度

耐冲击强度

1.0 ~ 1.3 倍

1.5 ~ 1. 8 倍

1.0 ~ 2.0 倍

1.0 ~ 2.0 倍

0.5 倍

5~10 倍

耐破损性能

延伸率

韧性

耐热性

抗冻性

有所改善

约 2 倍

40 ~ 200 倍

约 2 倍左右

2~8 倍

  至于钢纤维混凝土的弹性模量、泊松比、徐变、收缩等特性,与普通混凝土相比基本无多大差别。
  但值得一提的是,虽然钢纤维的掺入不能有效地提高混凝土的抗压强度,却能大幅度地提高抗压破坏时的韧性,显著改善构件的破坏形式。如对掺入钢纤维的混凝土构件进行抗压试验,其破坏多呈现许多裂纹,外形能保持原状而无碎块崩裂现象。
  目前,钢纤维混凝土主要用于以下工程中:罩面结构,如公路、飞机跑道及桥面面层,可使路面寿命提高 2~4 倍;薄板及壳体结构,有各种薄壁构件、壳体、船体等;承受冲击和长期振动或重复荷载的部件,如机械设备基础、预制桩、厂房地面;防爆防裂或安全上有特殊要求的结构,如军火库、银行金库拱顶、军事工程构筑物;承受高温或低温的工程结构物,如原子能反应堆的压力容器、耐火炉、冷冻仓库;各种工业及民用承重和非承重构件,如防波堤、水池、海洋工程构筑物等。

七、钢纤维混凝土的施工
  
在施工时,关键是搅拌中使钢纤维均匀分散于混凝土拌合物中,特别是当钢纤维掺量较多时,如不能使其充分地分散,很容易同水泥浆或砂子一起结成球状的团块,将极大地降低增强效果。根据钢纤维混凝土搅拌的实践经验,目前常用的一般认为较好的搅拌方法有“先混法”和“后混法”两种。
  “先混法”是先将钢纤维与粗、细骨料在搅拌机中搅拌均匀 ( 干料搅拌 ) ,然后再将水泥水掺入搅拌均匀即可。
  “后混法”是先将水泥、水和骨料在搅拌机中搅拌均匀,然后再将钢纤维掺入混凝土中搅拌均匀即可。  一般说来,钢纤维愈细、愈长和掺量愈大,则其分散性愈差。为提高钢纤维的分散性,在搅拌钢纤维混凝土时,掺加适量的非离子表面活性剂是比较有效的。其搅拌强度比普通混凝土要大,搅拌时间也比普通混凝土长,搅拌机多倾向于强制搅拌机。
   搅拌后的钢纤维混凝土的流动性,即使掺加非离子表面活性剂,也会随着钢纤维掺量的增加而大幅度下降。其原因是钢纤维相互摩擦和相互缠绕而形成空间网结构,抑制了内部水及水泥浆的流动所致,所以钢纤维混凝土成型所需要的能量比普通混凝土要大,一般应选用普通的振动台或表面振动器。为了防止振捣时将纤维折断,不宜选用内部振动器。
   生产中对钢纤维混凝土基材的要求有如下几个方面。
   1 、一般选用强度等级为 42.5MPa 、 52.5MPa 的普通硅酸盐水泥,配制高强度钢纤维混凝土时,可选用强度等级 62.5 MPa 以上的硅酸盐水泥或矾土水泥。
   2 、砂子的粒径为 0.15 ~ 5.0mm ,石子的最大粒径一般不宜大于 15mm ,钢纤维喷射混凝土则不宜大于 l 0mm 。
   3 、为降低混凝土的水灰比,改善拌合物的和易性,单位体积水泥用量应适当增加,必要时可掺加减水剂或超塑化剂。配制钢纤维喷射混凝土时,则需掺入适量的速凝剂。
   4 、为保证钢纤维混凝土拌合物具有良好的和易性,砂率一般应不低于 50 %。水泥用量一般比未掺钢纤维的混凝土高 10 %左右。

0035-1型钢纤维0045-2型钢纤维
0055-3型钢纤维001W-4A型钢纤维
0025-5型钢纤维S-4型钢纤维

    聚丙烯纤维 Poly propylene fiber 聚丙烯腈纤维 Acrylic fiber

    钢纤维混凝土 Steel fiber reinforced concrete 钢纤维体积率 Steel fiber fraction in volume

双钢混凝土在复合桥面铺装中的应用

  钢纤维增强混凝土 (Steel Fiber Reinforced Concrete 简称 SFRC) ,是一种性能优良、应用广泛的复合材料。钢纤维在混凝土中乱向分布,有效地阻碍了基体混凝土内部微裂缝的开展及宏观裂缝的产生发展。与普通素混凝土相比,在静荷载作用下,钢纤维的掺人对混凝土力学性能的提高幅度是有限的;然而,在动荷载作用下,钢纤维混凝土的主要力学性能 ( 如抗冲击性能及抗疲劳性能 ) 有显著提高。国内外大量应用实践也充分表明,钢纤维混凝土具有卓越的抗冲击性能、低收缩性能、抗疲劳性能及良好的耐久性能。

1 、本工程钢纤维及钢纤维混凝土的技术要求
   国家黑色冶金行业标准《混凝土用钢纤维》 (YB/T 151 — 1999) 将钢纤维定义为:用钢材料经一定工艺制成,能随机地分布于混凝土中的短而细的纤维,该标准还详细规定了钢纤维的分类、代号、尺寸,及重量允许偏差、试验方法和检验规则。业主在相关文件中规定,用于本工程的钢纤维必须是铣削型,外形为端勾形或波纹形,强度等级不低于 800MPa 。钢纤维混凝土强度等级为 CF50 ,抗弯拉强度 6.0MPa 。

2 、钢纤维混凝土配合比设计
  2.1 设计依据
1) 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30 — 2003)
2) 《公路工程桥涵施工技术规范》 (JTJ40 — 2000)
3) 《混凝土用钢纤维》 (YB/T151 — 1999)
4) 《增强纤维混凝土用钢纤维》 (ASTMA820 — 1990)
5) 《纤维混凝土结构技术规程》 (CECS38 : 2004)
6) 《公路工程水泥混凝土路面设计规范》 (JTJ041 — 2000)

2.2 原材料选择
2.2.1 水泥
由于技术原因,目前水泥早期强度的提高一般由较高 C 3 A 含量和水泥细度来实现,其后果必然导致水泥水化热大,达到同样流动度的需水量大,与高效减水剂相容性差。因此根据钢纤维混凝土桥面铺装的工程性质及施工要求,选择了某水泥公司采用大型干法旋窑工艺生产的质量稳定、流变性好的低碱普通硅酸盐水泥,其强度等级为 42.5 级。本水泥试验结果见表 1 。

表 1 水泥的物化特征

凝结时间
( min )

28 天强度
( MPa )

SO3
(%)

MgO
(%)

烧失量
( % )

碱含量
(%)

安定性

初凝

终凝

抗压

抗折

2.53

2.18

1.94

0.52

合格

151

206

7.1

50.3

2.2.2 掺合料
   粉煤灰中的光滑颗粒微珠以球形效应在水泥混凝土中发挥润滑作用,可提高新拌水泥混凝土的和易性及可泵性。粉煤灰的微集料效应不但具有缓凝作用,可延缓水泥混凝土水化热的释放,降低水化热;还可填充水泥石及骨料间的空隙,提高水泥混凝土的密实度、强度及耐久性。粉煤灰的火山灰活性使粉煤灰的活性成分同水泥水化生成的氢氧化钙缓慢的发生二次水化反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,从而提高水泥混凝土的后期强度。故选择干排 I 级粉煤灰作为掺合料。试验结果见表 2 。

表 2 干排 I 级粉煤灰的基本性能指标

细度( % )

需水量比( % )

含水量比( % )

烧失量( % )

SO 3 ( % )

10

92

0.8

3.45

1.27

2.2.3 粗集抖
   级配优良、洁净、坚硬密实的机轧碎石不但可使水泥混凝土获得良好的工作性和易密性,而且可改善水泥混凝土的宏观力学性能。因此粗集料选择了 5 ~ 25mm 连续级配机轧碎石。试验结果见表 3 。

表 3 碎石的物化基本性能指标

表观密度
( kg/m 3 )

含泥量
( % )

针、片状含量
( % )

碱活性

压碎值
( % )

石料强度
( MPa )

2770

0.2

4.2

9.9

88.2

2.2.4 细集料
   选择级配良好、洁净的白河河砂。试验结果见表 4 。

表 4 砂的物化基本性能指标

表观密度
( kg/m 3 )

堆积密度
( kg/m 3 )

含泥量
( % )

细度模数

泥块含量
( % )

碱活性

2660

1490

1.0

2.60

0.2

2.2.5 拌和水
   拌和水采用达到饮用水标准的地下水。试验结果见表 5.

表 5 混凝土用水基本性能指标

PH 值

总硬度( mg/L )

硫酸盐( mg/L )

氯化物锈蚀( mg/L )

7.0

174.2

39.9

9.0

2.2.6 外加剂
   外加剂选择缓凝高效减水剂。试验结果见表 6 。

表 6 缓凝型高效减水剂的基本性能

减水率( % )

凝结时间差( min )

抗压强度比( % )

钢筋锈蚀

18.7

+190

139

2.2.7 钢纤维
   钢纤维混凝土破坏时,钢纤维是从基体混凝土中拔出而不是拉断。钢纤维本身抗拉强度过高对钢纤维混凝土无实际意义。抗拉强度达 800MPa 的钢纤维已经足够满足工程需要。
   钢纤维本身与基体混凝土的界面黏结强度决定钢纤维混凝土的性能。就钢纤维而言,界面黏结强度取决于钢纤维的外形及截面形状。美国材料与试验协会标准 ASTMA820 — 1990 《增强纤维混凝土用钢纤维》中,要求钢纤维直径细、重量轻、不易结团、流动性好、握裹力强、黏结性好。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30 — 2003) 中规定,路面及桥面混凝土中,宜使用有锚固端的钢纤维。因此,业主对钢纤维外形的要求是正确的。
  《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTG F30 — 2003) 中规定,为满足钢纤维混凝土路面和桥面便于机械摊铺、避免成团等要求,必须降低钢纤维掺量。《公路工程水泥混凝土路面设计规范》 (JTJ041 — 2000) 规定,钢纤维水泥混凝土桥面铺装,宜符合现行中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土结构技术规程》的规定,其中对于长径比为 50 的钢纤维规定最小掺量为 40kg / m 3 ,对于端勾形等异型钢纤维,体积掺量不宜低于 0.25 %。因此,钢纤维掺量应在 20 ~ 60 kg / m 3 之间经试验确定。
   公路水泥混凝土路面施工技术规范》( JTGF30-2003 )中对于钢纤维的长度规定为,钢纤维最短长度宜大于粗集料最大公称粒径的 1/3 ;钢纤维最大长度不宜大于粗集料最大公称粒径的 2 倍。
   综上所述,选择铣削型钢纤维,规格 Ami04-38-800 ,外形为宽波纹形,铣削面粗糙,光面有压痕。试验结果见表 7 。

表 7 铣削型钢纤维的基本特征

抗拉强度
( MPa )

长度偏差
( % )

形状合格率
( % )

等效直径偏差
( % )

长径比偏差
( % )

弯曲性能

890

4.6

99.4

6.0

10.0

合格

2.3 配合比设计法则
   以正确的配合比设计法则结合丰富的实践经验为指导是完善配合比设计的前提。此次的钢纤维混凝土配合比设计应用了《公路工程桥涵施工技术规范》 (JTJ40 — 2000) 中的双掺技术,并依据水胶比法则、硼实体积法则、最小单位用水量法则、最小水泥用量法则进行配合比参数设计。值得注意的是,《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30 — 2003) 中规定,钢纤维混凝土砂率宜在 38 %~ 50 %之间,这一规定是欠妥的。首先,浆集比决定水泥混凝土的收缩徐变性质,浆集比越大,水泥混凝土的收缩徐变越大;第二,砂率应当按照水泥混凝土的工作性,依据密实体积法则及填充理论,通过计算或试拌确定砂率。

2.4 配合比设计参数
  1) 试配抗压强度 59.9MPa ,试配抗弯拉强度 6.5MPa 。
  2) 水泥用量 410kg / m 3 ,粉煤灰用量 90kg / m 3 。
  3) 水胶比 0.32 ,用水量 160kg / m 3 。
  4) 砂率 32 % ~38 %。
  5) 外加剂掺量 0.7 %,用量 3.5kg / m 3 。
  6) 钢纤维用量 20 ~ 60kg / m 3 ,体积率 0.25 ~ 0.76 %。
  7) 坍落度 80 ~ 120mm 。

2.5 试拌确定最佳配合比
   首先对钢纤维掺量与混凝土强度增长关系进行试验,试验结果见表 8 、表 9 。
   从以上两表的试验结果可知,同强度等级的混凝土,掺入钢纤维,抗压强度提高率大致为 7.7 %,并不随钢纤维掺量提高呈线性关系,钢纤维最佳掺量大致为 40kg / m 3 ;然而钢纤维的掺入对混凝土弯拉强度的提高比较明显,且大致与钢纤维掺量成正比,故将钢纤维最佳掺量定为 60kg / m 3 。
   第二,通过试拌确定合理砂率,试验结果见表 10 。

表 8 钢纤维掺量与抗压强度关系

强长等级

钢纤维掺量( kg/m 3 )

抗压强度( MPa )

强度增长率( % )

7d

28d

7d

28d

CF50

0

49.8

61.1

0

0

20

50.6

63.2

1.6

3.4

40

52.8

65.8

6.0

7.7

60

51.7

63.7

4.3

4.3

表 9 钢纤维掺量与抗弯强度关系

强度等级

钢纤维掺量( kg/m 3 )

抗弯拉强度( MPa )

强度增长率( % )

7d

28d

7d

28d

6.5

0

4.84

6.06

0

0

20

6.22

7.27

28.5

20.0

40

6.30

8.14

30.2

34.4

60

6.36

8.85

31.4

46.0

  根据施工条件及施机械的要求,按照钢纤维混凝土工作性选择坍落度为 80~ 120mm ,由表 10 可知满足工作性及和易性要求的最佳砂率为 38%.
  第三,按照试验确定的最佳钢纤维掺量及最佳砂率进行验证试验,试验结果见表 11 。

表 10 砂率与混凝土工作性关系

水灰比

砂率( % )

坍落度( mm )

和易性描述

0.32

32

75

有离析现象,砂浆裹覆度不足

34

90

轻微离析

36

105

和易性较好

38

115

和易性良好

表 11 确定最佳的配合比

水泥
(kg/m3 )

粉煤灰
(kg/m3 )


(kg/m3 )

碎石
(kg/m3 )


(kg/m3 )

HHJ
(kg/m3 )

钢纤维
(kg/m3 )

坍落度(mm)

28d
抗折 / 压强度

410

90

670

1100

160

3.5

60

110

8.78/65.5

3 、双钢混凝土桥面铺装施工
3.1 钢纤维混凝土拌和
   钢纤维混凝土拌和采用卧轴式 HL750 型强制搅拌机,投料顺序为:粗集料、细集料、钢纤维。钢纤维准确称量后投入料仓,通过皮带输送至搅拌机内;拌和机自动计量水泥、粉煤灰后自动投入搅拌机。干拌 5s 后,自动计量并加水搅拌,加水完毕人工称量、人工进行外加剂投料后,湿拌 60s 结束。按此工艺拌和的钢纤维混凝土工作性稳定,钢纤维分散均匀。表 12 为各原材料计量允许偏差。  

表 12 原材料计量允许偏差

材料名称

钢纤维

胶结材料

粗、细骨料

外加剂

允许偏差( % )

± 2

± 2

± 3

± 2

± 2

3.2 钢纤维混凝土运输
   钢纤维混凝土采用罐车运输,罐车运输过程中保持低速旋转,以避免钢纤维在运输过程中振动下沉,影响均匀性。

3.3 桥面清理
   施工前,应凿除梁板浮浆、超高部位、污染部位,之后用水彻底清洗。

3.4 钢筋网铺设
   人工进行钢筋网片铺设,搭接方式采用扣搭法,绑扎和搭接长度应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30 — 2003) 的要求。另外,为保证足够的混凝土保护层厚度及双钢混凝土铺装层与梁板的整体性,按每平方米设置六处钢筋网片锚固架立钢筋。

3.5 钢纤维混凝土浇筑
   钢纤维混凝土铺筑采用三辊轴机组铺筑。工艺流程为:布料、三辊轴震动整平、精平饰面、拉毛、养生。
   1) 布料采用小型龙门吊车配合人工进行。以预先布置的 28mm 圆钢标高轨道作为布料厚度基准,在此基础上人工布料高出标高轨道 5 ~ 10mm ,并人工进行整平。
   2) 震动整平作业由三辊轴整平机组完成,见表 13 。

表 13 三辊轴整平机组技术参数

轴直径( mm )

轴速( r/min )

轴长( m )

行走速度( m/min )

振动功率( kW )

219

300

8

8

17

  三辊轴振动整平采用前进振动,后退静滚方式作业。第一遍振动整平完毕,立即对低洼及过高处进行人工找补,之后继续进行振动整平,直到混凝土表面均匀出现 3mm 水泥浮浆,振动整平作业结束。 ( 考虑当天气温、风力、混凝土工作性综合影响,震动整平遍数为两遍。 )
   3) 精平饰面采用铝合金长为 6m 的直尺配合木抹刀进行。 6m 直尺在纵、横两个方向进行两遍精平,木抹刀配合饰面。
   4) 拉毛在混凝土二次收浆同时进行。二次收浆在混凝土临近初凝时采用人工木抹刀完成,之后立即人工拉毛。
   5) 钢纤维混凝土终凝前应当喷雾状水保持表面湿润;混凝土终凝后采用覆盖洒水养生,养生天数不少于 7 天。 ( 桥面混凝土强度达到设计强度的 80 %后开放交通。 )

3.6 裂缝控制
3.6.1 裂缝产生的原因
   桥面净宽 15.75m ,一联最小长度 150m ,桥面铺装厚度 0.08m ,是典型的板块结构。表面积与体积比之大,会因结构表面及内部温湿度之差使结构产生裂缝。最常见的裂缝就是由于混凝土湿度的不均匀变化诱发的收缩应力所引起的。

3.6.2 裂缝控制措施
   1) 在混凝土配合比设计方面,应当充分考虑抗裂性能,采取掺加减水剂及粉煤灰来降低水灰比及水泥用量的方法,在源头上控制因混凝土水化、水分蒸发产生结构湿度差引起的塑性裂缝。
   2) 在施工方面,首先控制好原材料质量及混凝土的拌和质量;其次在摊铺后要加强振捣,保证混凝土密实。如果混凝土浇筑后 2 ~ 4 小时出现塑性裂缝,采取再次收面压光处理。
   3) 加强混凝土的养护,尤其是夏季高温施工时,在混凝土覆盖养生前为避免混凝土表面水分蒸发,在混凝土表面喷洒雾状水保持湿润。

3.7 铺装效果
   钢纤维混凝土桥面铺装总体静态平整度以 3m 直尺检测,合格率 92.8 %,钢纤维混凝土 28 天抗压强度代表值 60.6MPa , 28 天弯拉强度代表值 7.2MPa ,满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTGF30 — 2003) 的要求。

                  钢纤维的规格型号

名称

长度 mm

等效直径 mm

长径比 1/d

成形率 %

90o 弯曲

抗拉强度 MPa

波纹型钢纤维

32

0.34

60

98

2

480

压痕型钢纤维

32

0.4

58

98

2

480

盾铃型钢纤维

35

0.6

50

96

3

700

端钩型钢纤维

35

0.5

52

100

5

1000


1 、钢纤维井盖型号有 ф 600 、 ф 7000 、 ф 800

2 、承载有 60T 、 50T 、 40T 、 30T 、 20T 、 10T 、 5T 、人行道、绿地。

3 、颜色有红、黄、绿、兰、黑、水泥色。

4 、备有雨、污、水、电等 28 种字。

5 、可根据用户设计的各种图案和字体制做井盖。

一、产品图示、类型与说明:

产品图示

类型

产品说明

图片

钢丝粘接型钢纤维

此类产品采用了用水溶性胶水将单根钢纤维粘结成排的技术,可保证钢纤维在混凝土中分散均匀、极易搅拌、杜绝结团等现象。由于钢纤维的粘结成排技术,钢纤维在混凝土中能均匀的分布,使混凝土结构受到冲击时钢纤维能吸收大量的冲击能量,减少了应力集中,有效地控制裂缝在混凝土内部的产生和发展,延长结构寿命。

钢丝盾铃型钢纤维

两头压扁的形状有助于提升它的轴向、径向铆固力,加之钢丝材料固有的高强度使之成为一种散度极好,施工特别方便且性能不错的钢丝型钢纤维产品。

图片

钢丝型钢纤维

这是综合效果最好的产品,以其高强度 ( 大于 1100MPa) ,抗折 ( 十次以上不断 ) 且铆固力最强的端钩形态来最佳组合,其产品可谓钢纤维家族中的“老大”。

铣削型钢纤维

它是一种抗折效果良好,单根强度很好的产品,施工方便,散落度好,易拌和,掺量小, ( 最少 1 5 ㎏ /m 3 即可 ) 经济性高,一般形状为波浪形,也可加工成其它各种形状。

剪切型钢纤维

此类产品的轴向、纵向铆固力很好,适用于一些薄壁的水泥结构件或抗冲击混凝土部件。

端钩型钢纤维

与其它形状的钢纤维相比,它的抗拉、抗压、抗折强度以及铆固力都较高,适用于一些重点工程、抗震抗爆结构等。

盾铃型钢纤维

本产品结构合理,强度高,实现了“锚固”与“镦粗强化”的双重效果,适用于高强度高性能砼工程,使增强、增韧、阻裂、军事防爆效果更加显著。

二、钢纤维体积率选用范围:

钢纤维混凝土结构类别

钢纤维体积率

钢纤维用量

一般浇筑成型的结构

0.3 5 ~ 2.0

2 7 ~ 156 ㎏ /m 3

局部受压构件、桥面、预制桩、桩顶、桩尖

1. 0 ~ 1.5

7 8 ~ 117 ㎏ /m 3

铁路轨枕、刚性防水屋面

0. 8 ~ 1.2

6 2 ~ 93 ㎏ /m 3

喷射钢纤维

0.3 5 ~ 0.5

2 7 ~ 39 ㎏ /m 3

  根据国内外应用的经验,钢纤维常用体积率一般在 0.35 %~ 1.5 %,最大不宜超过 2 %。

注:当采用粘结性能好的异形钢纤维时,钢纤维体积率范围可比表中值适当降低,但不应低于 0.25 (19 ㎏ /m 3 )( 选自机械工业出版社出版的《纤维混凝土结构》第 40 ) 上表为建议掺量,具体掺量应参考设计施工要求

三、钢纤维混凝土工业建筑地面施工技术要求:

1 、钢纤维混凝土配合比:

一般工程配合比

钢纤维含量( % )

砂率( % )

水灰比

塌落度(㎝)

单位用量( ㎏ /m 3 )

钢纤维

水泥

砾石

1 ~ 1.2

40

0.45

3 ~ 5

78

450

1233

819

180

重要工程配合比

钢纤维含量( % )

砂率( % )

水灰比

塌落度(㎝)

单位用量( ㎏ /m 3 )

钢纤维

水泥

砾石

1. 5 ~ 1.8

46

0.45

3 ~ 5

120

450

1210

1035

200

2 、施工技术要求:

(1) 水泥标号不得低于 425 号。水灰比不得大于 0.5 。
(2) 粗骨料粒径长度应不超过钢纤维长度的 2/3 。
(3) 钢纤维混凝土的钢纤维体积不应小于 0.5 %,一般在 0.5 ~ 2 %。
(4) 拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂、严禁掺加氯盐。
(5) 除上述规定外,钢纤维混凝土所用其他材料,应符合现行规范中关于钢筋混凝土所用原料规定。
(6) 钢纤维混凝土的稠度可参考同类工程对普通混凝土所要求的稠度来确定。其塌落度值可比相应普通混凝土要求值小 20mm ,其维勃稠度值与相应普通混凝土要求值相同。
(7) 缩缝为平头缝构造的钢纤维混凝土垫层兼面层在垫层下没有铺灰土等地基加强层并同时符合下列条件时:①折减前垫层兼面层厚度不大于 130mm ;②地基加强层的厚度大于垫层厚度。其厚度可乘于折减系数 0.75 ,但不得小于 50mm .

3 、投料要求:

(1) 先将钢纤维及粗骨料投入拌和机搅拌 30 秒,使钢纤维分散在石子中,不结团。
(2) 再将砂及水泥投入拌和机干搅拌 30 秒。
(3) 再在转动着的搅拌机中加水,并使机子再搅拌 3 分钟左右。

4 、压实:
   钢纤维混凝土浇筑时,随拌随用,连续浇捣,不到分格缝不得甩施工缝。浇捣时应振密实。
   抹面,压纹
   钢纤维混凝土具有集粗料细,砂率大,纤维乱向分布的特点。采用机械抹平,阻止纤维外露。采用压纹器压纹工艺还可以避免拉毛产生纤维外露现象。
   经 24 小时后,应按常规及时养护,夏天应用草包之类覆盖,寒天注意保温。

钢纤维混凝土施工及检验

  钢纤维混凝土应用于许多工程领域,包括无筋钢纤维混凝土,也包括钢筋钢纤维混凝土。钢纤维混凝土是将钢纤维掺入到普通混凝土中而形成的一种“特殊”混凝土,因此,钢纤维混凝土工程施工与普通混凝土工程的施工有许多相同之处。
   钢纤维混凝土拌合物及钢纤维混凝土的力学性能试验方法,应按现行中国工程建设标准化协会标准《钢纤维混凝土试验方法》 CECSl3 的规定执行。

原材料

1 、钢纤维的品种、规格、性能和质量对钢纤维混凝土性能有重要影响,慕湖公司生产的各种类钢纤维从原料的使用上,以及生产过程全部按国家标准统一执行,并在生产过程中全程严格抽样检测,确保产品质量。

2 、混凝土氯离子含量较高时会引起混凝土中钢材锈蚀。为慎重起见,暂规定不得用海水、海砂拌制钢纤维混凝土,严禁掺加氯盐。

当配制高强钢纤维混凝土时,对砂的质地、细度模数和含泥量等提出了要求;对粗骨料的质地、级配合含泥量也提出了要求。这些要求是保证钢纤维混凝土具有较高质量所必须的。

3 、当将钢纤维掺到混凝土拌合料中时,随着纤维掺量的提高其稠度显著降低。为了得到所需稠度,增加单位用水量会影响钢纤维混凝土强度和质量,而使用优质减水剂或引气剂才是提高质量的有效途径。引气剂对钢纤维混凝土抗冻性能的提高效果十分显著。为了保证工程质量,对所用减水剂和引气剂的质量必须严格检查,并经试验合格后方可使用。

配合比设计

1 、钢纤维混凝土的配合比设计,必须满足设计要求的拌合料性能和硬化混凝土性能。钢纤维混凝土的强度设计值由结构设计要求确定,通常为抗压强度、抗拉强度 ( 或弯拉强度 ) 、弯曲韧度比。弯曲韧度比是衡量钢纤维土质量的一项重要指标。为提高钢纤维混凝土的韧性,应用与混凝土握裹力较高的钢纤维,如表面粗糙的钢纤维、变形钢纤维、带有弯钩的钢纤维等。

2 、钢纤维混凝土配合比的设计步骤与普通混凝土配合比设计步骤大体相同,不同点主要有三:

第一是强度的双控制标准 ( 抗压、抗拉或抗压、抗折 ) 和韧度要求:

第二是纤维体积率的确定方法;

第三是砂率和单位用水量与纤维体积率有关。
   钢纤维混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度、韧度以及与钢筋的粘结强度等力学性能都与钢纤维体积率有关。本规程规定,对于不同结构,分别根据抗拉强度 ( 或弯拉强度、弯曲韧度比 ) 的要求确定钢纤维体积率。体积率同抗拉 ( 或弯拉 ) 强度以及弯曲韧度比的关系,随使用材料、施工方法等而变化,因此应通过试验确定。

3 、钢纤维混凝土的抗压强度与相同水灰比的普通混凝土相近。因此,试配抗压强度的取值可与普通混凝土相同,由《混凝土强度检验评定标准》 GBJl07 的有关规定确定。但该标准未对抗拉强度、弯拉强度作出规定,目前只能参照抗压强度的施工配制强度提高系数,来确定抗拉或弯拉强度施工配制强度的提高系数。

4 、钢纤维混凝土的水灰比可采用与普通混凝土相同的方法,按《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ 55 给出的公式计算。最大水灰比和水泥用量的规定是根据国内的应用情况,并参照国外规范确定的。水灰比过大或水泥用量过低,虽然可能满足抗压强度的要求,但由于钢纤维周围未能充满砂浆而影响对抗拉、抗折、韧性和抗裂性能等的提高。

由于钢纤维混凝土属细石混凝土,故水泥用量较多。因水泥用量过多。混凝土收缩大,对抗裂不利,故亦应限制用量。

5 、钢纤维的影响主要体现在钢纤维体积率和钢纤维长径比。根据国内外文献资料和试验研究,认为当钢纤维体积率为 0.5 %~ 1.5 %时,最佳砂率为 40 %~ 50 %,单位用水量增加 1 0 ~ 20 % kg 。对于长径比的影响,国内尚缺少试验数据,参照国外一些试验数据在条款中规定,在长径比为 3 5 ~ 55 范围内,钢纤维体积率每增加 0.5 %,单位体积用水量应增加 8kg ,砂率增加 4 %。

6 、在混凝土中加入钢纤维后拌合料比普通混凝土干涩,测得的塌落度值减小 20mm 左右。试验也证明,经振捣后钢纤维混凝土拌合料的和易性与未加钢纤维时变化不大。因此,当采用塌落度值作为钢纤维混凝土稠度指标时,塌落度的取值可比普通混凝土规范中规定的塌落度值小 20mm 。当采用 VB 稠度作钢纤维混凝土的稠度指标时,可与相应的普通混凝土取相同值。

7 、试配合施工配合比的确定与普通混凝土基本相同,可按现行标准《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ 55 的规定执行。其中,试验抗拉强度 ( 弯拉强度 ) 时,钢纤维体积率改变量规定为± 0 . 2 %是便于拉开档次而又不产生大的偏离。
   将测得的抗拉强度 ( 或弯拉强度 ) 与钢纤维体积率的关系绘成曲线,按给定的试配强度确定钢纤维体积率。
   在强度试验中,改变水灰比或钢纤维体积率时,若要保持拌合料的稠度不变,只调整砂率有时很难达到,因此,条款中规定也可适当调节单位用水量和水泥用量。

1 、钢纤维混凝土施工的各个环节,不论是投料、搅拌、运输还是浇筑和振捣,都要尽可能使钢纤维在混凝土基体中均匀分布,或按所要求的方向排列,以保证材料的均质性和方向性,这是施工中要注意的主要问题。
   搅拌是保证钢纤维在混凝土中均匀分布的重要环节,因此。条文规定宜采用机械搅拌。搅拌时要防止产生下属四种情况:纤维结团,纤维产生弯曲或折断,搅拌机因超负荷而停止运转,出料口堵塞。
   搅拌钢纤维混凝土可以使用普通混凝土搅拌机。国内外实践证明,强制式搅拌机的搅拌效果较好,其中水平双轴型搅拌机更适于搅拌钢纤维混凝土。为避免超载,条文规定一次搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量 80 %。自落式搅拌机一般不会超载,但应注意投料顺序,防止纤维结团。

2 、为了保证钢纤维混凝土的质量,必须对各种材料准确计量。全部材料都按重量计算,其允许偏差是参照《混凝结构工程施工质量验收规范》 GB50204 和《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55 确定的。
   称量钢纤维的允许偏差规定为 2% ,是考虑目前的计量方法及对钢纤维混凝土质量的影响程度确定的。

3 、投料顺序和方法与施工条件及钢纤维形状、长径比、体积率等有关,应通过施工现场实际搅拌试验确定。一般有两种方式:一是先将钢纤维与干料半均匀,再加水湿拌:二是将钢纤维以外的材料湿拌,在拌合过程中边加入钢纤维,这时宜采用分散机投放钢纤维。

4 、国内一些小工程也有采用人工拌合塑性钢纤维混凝土的,实践证明也可满足施工和强度要求。采用人工拌合是应特别注意质量控制,并应经过试拌。

运输、浇筑和养护

1 、应尽量缩短运送钢纤维混凝土的时间和距离,以避免运输中的振动使钢纤维下沉,影响拌合料的均匀性。运输过程中钢纤维混凝土坍落度和含气量的变化程度与普通混凝土基本相同。相同稠度的钢纤维混凝土和普通混凝土可以采用相同运输工具。

2 、在规定的连续施工区段内的钢纤维混凝土必须连续浇筑。如若中断,由于钢纤维沿接缝表面排列将起不到增强作用,容易生产裂缝。
   由于钢纤维混凝土中水泥含量较高,初凝时间较短,坍落度损失较快,因此,规定从出料到浇筑完毕不宜超过 30min 。这是参照美国、日本规范,并根据国内的工程实践确定的。
   稠度相同的钢纤维混凝土比普通混凝土干涩,但经振捣后仍表现出较好的和易性。因此,规定严禁在浇筑时往拌合料中加水。

3 、与普通混凝土一样,浇筑和振捣是施工中的重要环节,直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。如果拌合料稠度相同,则浇筑和振捣钢纤维混凝土所需的能量与普通混凝土相近。因此,振捣工具可参照普通混凝土的施工要求选择。
   由于振捣作用,钢纤维在于浇筑方向垂直的平面内又成二维分布的趋势,有沿模板面取向的趋势和沿振捣棒插入方向排列的趋势。振捣时间过长还会引起钢纤维下沉而分布不均。因此,在振捣过程中应避免因振捣方法不当而产生的对钢纤维分布和取向不利的影响。对于流态混凝土可以采用振捣棒振捣,因为振捣棒拨除后不会产生纤维的“空洞”,而对干硬性或半干硬性钢纤维混凝土则不可用振捣棒振捣,因为振捣棒拨除后会产生纤维的“空洞”。

4 、为防止钢纤维外露或竖直伸出表面,以保证车辆和行人安全,在路面或道面等工程整平前可采用具有凸棱的金属压滚或其他方法,将竖起的钢纤维和外露的钢纤维压入后再整平:抹面和刻槽时也不得将钢纤维带出。

5 、钢纤维混凝土构件的棱角和尖角处钢纤维容易集中和外露,设计模板时应将其修圆,以避免出现这种现象。用附着式振捣器振动的模板,可迫使钢纤维离开模板,有效地防止钢纤维外露。

6 、由于钢纤维混凝土的早期强度较高,应加强早期湿养护,并保持一定的养护湿度。

7 、泵送钢纤维混凝土在国外应用比较普通,国内也有若干工程应用的实例。泵送钢纤维土只要保证钢纤维分散均匀,不结团和必要的流动度,就能保证正常施工。

8 、在结构中采用钢纤维混凝土局部增强是很有效的,只是施工比较困难。现场采用小型搅拌机拌合,用运输搅拌车拌合,甚至可以接取泵送的混凝土再添加钢纤维进行二次拌合,都是解决问题的办法。要特别注意的是混凝土和钢纤维的准确计量。

质量检验

1 、对钢纤维混凝土组成材料质量和用量的检验.与普通混凝土要求相同。分别在拌制地点和浇筑地点检查拌合料的稠度和钢纤维的体积率。

2 、检验钢纤维混凝土强度质量应根据工程要求做抗压强度试验和抗拉强度试验,或抗压强度和弯拉强度试验以及韧度试验。如确认抗压强度远高于设计要求时,可不做抗压强度试验。

3 、按照条文说明计算得到的钢纤维混凝土的轴拉强度与实测劈拉强度的比值见表 1 ,和对照的素混凝土一样,计算轴拉强度与实测劈拉强度的比值都近似等于 0.90 ,两者可靠度水平相近。因此,检验钢纤维混凝土的抗拉强度时,可以保守地取用 0.85 倍钢纤维混凝土劈拉强度代替。

表 1 计算轴拉强度与劈拉强度的比值

混凝土种类

钢纤维混凝土

对照素混凝土

比值

0.895

0.898

组数

119

27

 

?应用实例 1 ?

钢纤维混凝土在民建结构中的应用

  钢纤维混凝土适用于对抗拉、抗弯、抗裂、抗冲击、抗疲劳和耐磨等性能要求较高的工程和部位。与普通的钢筋混凝土相比,钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度、抗裂性能和耐磨性能,其韧性和抗疲劳性能为同等级普通混凝土的数倍。
  钢纤维增强混凝土的应用起始于 20 纪 60 年代。由于纤维的形状、施工技术的提高和改进,从 70 年代起,钢纤维混凝土成为商品并得到应用,其使用范围也在不断扩展。通过对 80 年代钢纤维混凝土试验工程的检查和考评,肯定了其应用于工程的优越性。目前,钢纤维混凝土主要用于工业厂房地坪、隧道衬砌、公路路而、桥梁以及机场跑道、滑行道和停机坪,并逐步扩展到民用建筑结构中。温州市解放南路 16 号、 17 号、 19 号地块高层商住楼在转换层结构设计中采用了该项技术。现就钢纤维混凝土在施工过程中的质量控制要点简述如下。

1 、工程概况
  
19 号地块商住楼总建筑而积为 28647m 2 ,基础为机械成孔钢筋混凝土灌注桩,主体为框剪结构,地下 1 层,地上 30 层,第 4 层为结构转换层,以上为标准层。除转换层框支梁采用钢纤维混凝土外,其余均为普通混凝土。为了防止大体积混凝土在水泥水化过程中产生的内外温差引起混凝土收缩裂缝,在转换层框支梁及梁柱结点部位的混凝土中掺加了钢纤维。

2 、结构设计要求
  
采用钢纤维混凝土的范围为:转换层所有的梁以及梁柱节点 ( 即梁高范围的柱段 ) ,设计等级为 C40 。钢纤维采用铣削型,长径比 L/D 为 40 ,长度为 30 ~ 50 ㎜ ,抗拉强度≮ 380 MPa ,混凝土中的体积含量为 0.6 %。

对钢纤维混凝土的技术要求如下:
(1) 水灰比 W/C 宜采用 0.45 — 0.5 ,稠度可参照同类工程对普通混凝土所要求的稠度确定,其坍落度值可比相应的普通混凝土的要求值小 2 0 ㎜。
(2) 钢纤维试配配合比确定后,应进行拌合物的性能试验,检验其稠度、粘聚性、保水性是否满足施工要求。若不满足要求,则应在保持水灰比不变的条件下,调整用水量或砂率直到满足要求为止,并据此确定用于强度试验的基准配合比。
(3) 检查拌合物中钢纤维是否分散均匀,有无结团现象;测定钢纤维的体积含量 ( 水洗法 ) 和钢纤维混凝土的密度,并经常在出料检查拌合物的和易性。
(4) 进行钢纤维混凝土的抗压和抗拉强度试验。设计要求抗压强度设计值 f fc =19. 5 × 1.16= 22.6 MPa ,抗拉强度设计值 f fc =1.1 8 × 1.25= 2.25 Ml'a 。

3 、施工过程的质量控制

3.I 钢纤维的选择
  钢纤维选用北京慕湖外加剂有限公司生产的铣削型钢纤维,其横截面呈三角形,具有两个粗糙面和一个光滑面,径向扭曲,两端有带钩的锚尾。由于铣削型钢纤维具有特殊的外形以及本身的抗拉强度高,使其对混凝土的增强效果更显著;同时这种钢纤维还具有掺量低、不结团、易施工等优点。
  在钢纤维混凝土的施工中,对钢纤维的选择至关重要。剪切型钢纤维不具有铣削型钢纤维独特的外形,为了使其在搅拌过程中不结团、分布均匀,在拌制前要与砂石进行干拌,既使这样仍难保证质量。而铣削型钢纤维混凝土的搅拌、运输、浇注和养护基本与普通混凝土相同,只要稍加注意就能达到设计和规范要求。  钢纤维混凝土的质量检验,除应对原材料、配合比、施工等主要环节按混凝土结构工程施工与验收规范的规定执行外,还应包括以下检查项目:一是钢纤维的掺量,每班至少检查 2 次;同时采用水洗法在浇注点取样检查钢纤维的体积率,每班至少检查 1 次。二是钢纤维混凝土的质量检验,根据工程要求,分别进行抗压强度与抗拉强度或抗压强度与抗弯强度试验。

3.2 钢纤维混凝土生产过程的质量控制
  钢纤维混凝土配合比 ( 质量比 ) 为:水泥:水:砂:石:粉煤灰:减水剂:钢纤维 =1 : 0.46 : 1.6 : 2.23 : 0.15 : 0.003 4 : 0.11 。
  钢纤维混凝土应严格按配合比生产,钢纤维掺量的允许偏差按± 2 %控制,每班至少检验 2 次。铣削型钢纤维混凝土搅拌的投料方法与普通混凝土相同,依次为:砂、石子 → 钢纤维 → 水、水泥、外加剂及掺合料。铣削型钢纤维在搅拌前无需干拌,生产工艺与普通混凝土相同,只是搅拌时间较普通混凝土的搅拌时间延长 10 ~ 30s 。

3.3 钢纤维混凝土浇注过程的质量控制
  钢纤维混凝土的浇注应保证钢纤维分布的均匀性和结构的连续性,在规定连续浇注的区域内,浇注施工过程不得中断。搅拌料从拌机卸出到浇注完毕所需时间宜≯ 30 rain ,在浇注过程中严禁因拌合料干涩而加水。由于本工程转换层仅梁及梁柱节点处使用钢纤维混凝土 ( 从梁底浇至板底 ) ,其他部位为普通混凝土,因而混凝土浇捣应在垂直方向上划分为 3 个施工段,即墙柱混凝土浇捣 ( 浇至梁底 ) 、梁混凝土浇捣 ( 浇至板底 ) 和板混凝土浇捣。该工程于 2003 年 4 月 3 日 早 6 : 00 开始浇注转换层混凝土,于 14 : 30 开始浇注钢纤维混凝土。经对其坍落度及泵送时间检查,前 5 车钢纤维混凝土的坍落度分别为: 15 ㎝ 、 1 4 ㎝ 、 15 ㎝ 、 17 ㎝ 、 14 ㎝ ;泵送时间分别为: 9min 、 7 min 、 9 min 、 8min 、 7 min( 扣除停歇时间 ) ,坍落度均在设计范围之内,泵送时间与普通混凝土相差无几。在此过程中还对钢纤维的体积含量进行了测试,用水洗法对试块进行了钢纤维的掺量检验,均符合施工配合比的要求。

4 、混凝土的试块留置
  
该工程钢纤维混凝土用量为 500 m 2 ,除按 GB 50204--2002 《混凝土强度检验评定标准》要求留置抗压强度试块外,为获得钢纤维混凝土的有效数据,尚留出了备用试块,一组测 7d 抗压强度,一组测 14d 抗压强度,另一组测 28d 抗拉强度,以考核其是否达到设计要求。

5 、结语
  
目前,该工程主体即将封顶,混凝土试块 28d 抗压和抗拉试验均达到设计要求,经现场观察,未发现任何裂缝现象。而与此同期施工的相同结构的工程,其转换层梁、框支柱与梁交接部位均有不同程度的细微裂缝。所以,为了减少民用高层建筑中转换层梁或地下室剪力墙出现混凝土收缩及变形裂缝,建议在经济合理的情况下掺加钢纤维。
  钢纤维增强混凝土 (SteelFibreReinforcedConcrete 简称 SFRC) 。钢纤维混凝土具有优良的抗裂性、抗弯曲特性、耐冲击、抗疲劳等特性。特别适用于公路桥梁、机场跑道,工业地面等路面工程,具有减薄面层厚度,加大缩缝间距、延长路面使用寿命特点。

1 、规 格: 0. 3 × 3.5 截面积: 0.2mm 2 等效直径: 0. 5 ㎜
截面尺寸: 0.2 × 1.0mm 长 度: 3 5 ㎜ 形状特征:平直型

2 、钢纤维弥补了高强混凝土延性差和脆性大的缺陷,钢纤维混凝土与普通混凝土在同样强度等级的情况下,无论是抗压强度还是抗拉强度,掺有钢纤维混凝土的强度高于普通的混凝土。在混凝土工程中提供结构安全的保证;掺有钢纤维的混凝土坍落度在 18 0 ㎜ 时,相当于未掺钢纤维混凝土的 20 0 ~ 230mm ,在泵送混凝土时有良好的流动性,满足可泵送的要求;《钢纤维的使用,减少了混凝土由于干缩、温差引起的微裂缝的开展提高了结构的质量。

原材料配合比

强度等级

钢纤维

水灰比 (W/C)

砂率 (%)

混凝土用料 ( ㎏ /m 3 )

实测坍落度 ( ㎜ )

㎏ /m 3

体积比 (%)

水泥

粉煤灰

UNF-5

C50

0

0

0.38

41

450

65

 

230

CF50

80

0.4

0.41

41

450

65

 

180

钢纤维质量证明书

产品规格

I f × d f

长度

I f ( ㎜ )

等效直径
d f ( ㎜ )

长径比

I f /d f

形状合格率
%

抗拉强度 f sft (Mpa)

弯折性能 90 ℃ 弯折

杂质 %

表面有害物质有无

3 2 × 0.64

32.4

0.63

51.4

> 99

685

一次不断

铁路与隧道部分工程应用实例

工 程 名 称

简 介

普陀半升洞隧洞油库工程 浙江省石油公司

地下油库工程,洞高 22.5m ,穹顶矢高 5m ,洞跨 24m ,拱顶用锚杆钢纤维砼喷护

南昆铁路家竹箐隧道 中铁五局四处

高瓦斯、高应力、大涌水隧道,号称“天下第一险洞”,采用超长锚杆钢筋钢纤维气密性砼二次衬砌

贵州水柏铁路何家寨隧道 中铁五局四处

瓦斯、地应力,涌水隧道,隧洞喷射钢纤维砼支护

长凉山隧道 中铁一局五处

隧洞塌方抢险钢纤维砼喷护

黎南铁路复线槎路隧道 中铁十六局

隧道喷射钢纤维砼支护

西康铁路秦岭Ⅱ号隧道 中铁一局五处秦岭公司

隧道喷射钢纤维砼支护

京福高速公路美菰岭隧道 中铁十六局三处

隧道喷射钢纤维砼支护

京福高速公路竹岐隧道 中铁十五局五处

隧道喷射钢纤维砼支护

京福高速公路文山下隧道 中铁十五局五处

隧道喷射钢纤维砼支护

京福高速公路上洋隧道 中铁一局四处

隧道喷射钢纤维砼支护

三福高速公路金鸡山隧道 中铁十五局

隧道喷射钢纤维砼支护

三福高速公路罗盘基隧道 中铁一局五处

隧道喷射钢纤维砼支护

三福高速公路东楼隧道 山西路桥

隧道喷射钢纤维砼支护

三福高速公路中胜隧道 山西路桥

隧道喷射钢纤维砼支护

预应力钢筋钢纤维砼铁路轨枕 铁道部都匀桥梁厂

用于小弯曲半径的铁路轨枕

香港九广铁路西铁工程 CC — 1820 CHCQ 联合体

分离式铁路轨枕

路、桥等部分工程应用实例

工 程 名 称

简 介

芜湖市城市道路改建工程 芜湖市建委重点办

利民路、吉和街改建工程。 12cm 厚钢纤维砼路面

广州南海鲁岗桥 南海市交通局

2 × 31.7 双跨连续刚性结构桥,主梁为钢纤维钢丝网砼结构

广州内环高架工程

广州市政一公司,广铁一公司

钢迭合梁桥面铺装

江苏响水通渝河大桥 中铁十四局

单跨 60cm 钢箱梁桥面铺装

陕西武功天门大桥 中铁十五局一处

桥面铺装

温州楠溪江三桥 攀枝花路桥公司温州分公司

拱桥桥面铺装

深圳松岗公路公明桥 深圳祁佳投资有限公司

桥面铺装

山西焦晋高速公路丹河大桥

核工业中南公司十五处

单跨 146cm ,拱高 80m ,全长 425m ,桥面宽 24.5m ,桥面铺装

青海西宁公伯峡黄河大桥 中铁十九局

单跨 120m 钢管拱桥

温台甬高速公路燕居岭隧洞 武警交通一总队

钢纤维砼路面

山西大运高速公路大新线 大新高速公路指挥部

大同至新广武路段每个桥梁的桥面铺装

山西大运高速公路临候线 中铁二十局

桥面铺装

金丽温高速公路水坑隧道 武警交通一总队

钢纤维砼路面

上海市逸仙路高架工程 上海彭浦橡胶总厂

高架公路伸缩缝

广州花清高速公路

汕 [ 头路桥公司、花都毛勒桥梁附件有限公司

高速公路伸缩缝

沪杭高速公路 乍嘉苏高速公路

高速公路伸缩缝

某军用机场 广空工程局

C60 钢筋钢纤维砼,备战工程

钱塘江杭州市标准塘工程 钱塘江工程管理局

钱塘江海堤外丁坝坝面

余姚姚岭水库 松阳六都源水库

坝体严重漏水。上游坝面喷护 6 — 7cm 钢纤维砼,防渗漏

城市道路井盖、广州、从化、韶关、珠海、潮州等市政公司

窨井座、盖预制件

光纤电缆工程 广州军区中南人防

光纤电缆沟、盖预制件

 

?应用实例 2 ?

钢纤维混凝土修补

  随着城市道路和国道干线公路上车辆荷载及车辆密度的不断增大,致使路面的损坏日趋严重。路面翻修不仅投资大、施工周期长,而且严重影响交通畅通及行车安全。使用普通水泥混凝土修复路面的最大缺陷,是路面脆性大、易开裂、抗温性差及路面板块容易受弯折而产生断裂,因而要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度。用钢纤维混凝土修补路面时,钢纤维均匀地分散于基体混凝土中,通过分散的钢纤维减小因荷载在基体混凝土中引起的细裂缝端部的应力集中,从而抑制了混凝土裂缝的扩展,提高了整个复合材料的抗裂性。同时,由于钢纤维与混凝土之间有很强的界面粘结力,可将外力传到抗拉强度高、延伸率高的纤维上,使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用,从而提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率,并提高丁其韧性和抗冲击性。

1 、工程概况
  
某二级公路水泥混凝土路面修补工程段全长约 250m ,宽为 6 m 。修补前路面板呈破碎、断裂状,原为普通混凝土浇筑,部分板底基层下沉。现用钢纤维混凝土修补路面,旧混凝土路面平均凿除深度为 25 cm ( 包括基层松动部分 ) ,基层补强采用 C 15 素混凝土浇筑,路面采用厚 12 cm 的 C 30 钢纤维混凝土浇筑。

2 、原材料的选择
  
钢纤维混凝土是在普通混凝土中定量掺配短而细的钢纤维所组成的一种新型高强复合材料。钢纤维能阻滞基体混凝土裂缝的产生,而且具有良好的抗折、抗冲击、抗疲劳性能以及收缩率小、韧性好、耐磨耗性能强等特点。在施工时,钢纤维在混凝土中的掺量宜在 1.0 %~ 2 % ( 体积比 ) 之间,水泥采用 P · O42.5 或 P · O 52.5 水泥,以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。本工程采用的主要原材料如下:

(1) 钢纤维:低碳结构钢剪切扭曲型钢纤维,型号为 DN — 30 ,长度 30mm 、直径 0.60mm ,强度 >380 MPa ;

(2) 水泥: P · O42.5 水泥;

(3) 细集料:中粗砂,平均粒径在 0.35 ~ 0.48 mm ,含泥量 <2 %;

(4) 粗集料:碎石,粒径在 5 ~ 20 mm ,含泥量 <1 %,质地坚硬。

3 、配合比设计
  
钢纤维混凝土按照抗压强度和抗折强度双控标准要求,以抗折强度为主要控制指标进行配合比设计。为降低路面厚度同时保证钢纤维混凝土具有较高的抗弯强度,满足结构设计对强度等级的要求以及施工的和易性,根据经验和计算确定水泥用量、砂率及水灰比,对不同配比时的钢纤维混凝土强度进行了试验。经多次试配调整,最后确定钢纤维混凝土的最佳配合比为:水泥:砂:碎石:水 =1 : 2.16 : 2.34 : 0.48 。

4 、工艺控制

4.1 基层处理及路面浇筑
  在钢纤维混凝土浇筑前,为提高基层和垫层的刚度,必须对旧混凝土板及板底基层进行处理,凿除破损板及板底脱空破裂的旧混凝土板块。凿除深度必须满足原路面的设计要求,在对部分板底基层进行补强处理后,再将原基层的松动部分全部清除。被清除后的部位浇筑 C 15 素混凝土,待其呈半干状态时即可浇筑路面。

4.2 拌制钢纤维混凝土
  钢纤维混凝土采用滚筒式搅拌机拌制,为使钢纤维在混凝土中分散均匀,采用二次投料三次搅拌法。即先将石子和钢纤维干拌 1 min ,然后加入砂子、水泥再干拌 1 min ,最后注水湿拌 1.5 min 左右。总搅拌时间应控制在 6 rmin 以内,且每次的搅拌量应少于搅拌机公称容量的 l / 3 ,搅拌时间过长会形成湿纤维团。

4.3 钢纤维混凝土的运输与浇筑
  混凝土运输采用自卸运输车,浇筑时的卸料高度应≯ 1.5 m ,以防混凝土离析。钢纤维混凝土采用人工摊铺,即用人工将其大致摊铺整平,再用平板振动器振捣,其持续时间以混凝土停止下沉、不再冒气泡并泛山水泥浆为准,不宜过振。混凝土在振捣时辅以人工找平,整平采用振动梁振捣拖平,再用钢滚筒依次滚压进一步整平,其表面不得裸露钢纤维。做面层应分两次进行,即先找平抹平,待混凝土表面无泌水时再做第 2 次抹平,抹平后沿模板方向拉毛,其深度为 1 ~ 2 mm 。拉毛时应避免带出钢纤维,若采用滚式压纹器进行处理则效果更佳。

4.4 切缝与养护
  钢纤维混凝土设有多种切缝,不仅胀缝与路中心线要垂直,而且缝壁也必须垂直,缝隙宽度必须一致,缝中不得有连浆现象,缝隙内应及时浇灌填缝料。当混凝土达到规定强度的 25 %~ 30 %时,采用切缝机进行缩缝切割,切缝深度 3 cm ,缩缝设置为 16m /道。施工缝位置应与胀缝或缩缝设计位置相吻合,并与路中心线垂直,不设置传力杆。对胀缝、缩缝均采用 10 # 石油沥青灌式填缝。混凝土面浇灌完毕后,应及时采用湿法养护,终凝后及时覆盖草袋,并每天均匀浇水使其保持潮湿状态,养护 10 ~ 15 d 。与此同时,要做好交通封闭工作,待强度测试达到规定要求后再开放。

5 、结语
  
与普通的水泥混凝土路面相比,钢纤维混凝土不仅具有节约材料、减少工期、延长路面使用寿命、节省造价、节省养护、减少维修费用、路面质量好、接缝少等优点,还具有良好的抗弯强度、抗冲击和抗开裂性能。因此,钢纤维混凝土已在公路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用,并取得了较好的经济效益和社会效益。只要我们对钢纤维混凝土所用原材料、配合比、拌制工艺以及施工各环节进行严格的质量控制,并按规定进行强度检验,就可以使钢纤维混凝土的质量及其增强效果得到保证。

检验报告

 



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