钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料,钢纤维具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好,可增加构件强度,延长使用寿命等优点.
钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维主要作用是阻碍混凝土内部微裂的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展.在爱荷(拉、弯)初期,水泥基料与纤维共同承受外力,当混凝土开裂后,横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者,因此钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的物理和力学性能.具体表现在:
- 具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度
在混凝土中掺入适量钢纤维,其抗压强度提高10%-80%(C50以上混凝土提高幅度显著),抗拉强度提高50%-100%,抗弯强度提高50%-80%,抗剪强度提高50%-100%.
- 具有卓越的抗冲击性能
材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能,称为冲击韧性,在通常的纤维掺量下,冲击抗压韧性可提高2-7倍,冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍.
- 收缩性能明显改善
在通常在纤维掺量下,钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%-9%.
- 抗疲劳性能显著提高
钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命1×10的六次方次时,应力比为0.68,而普通混凝土仅为0.51;当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×10的六次方次时,应力比为0.92,而普通混凝土仅为0.56.
- 耐久性能显著提高
由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高.
掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度下降20%,而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上;经过200次冻融循环,钢纤混凝土仍保持完好.
钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势
- 在同等强度下可减少混凝土量30％-50％；
- 可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径1-2mm;
- 可缩短施工周期25％以上，特别适用于要求连续、快速浇灌混凝土的较大工程；
- 与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备。
钢纤维几何参数参考范围
钢纤维混凝土工程类别 | 长度/mm | 直径或等效直径/mm | 长径比 |
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一般浇筑钢纤维混凝土 | 20～60 | 0.3～0.9 | 30～80 |
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钢纤维喷射混凝土 | 20～35 | 0.3～0.8 | 30～80 |
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钢纤维混凝土抗震框架节点 | 35～60 | 0.3～0.9 | 50～80 |
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钢纤维混凝土铁路轨枕 | 30～35 | 0.3～0.6 | 50～70 |
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层布式钢纤维混凝土复合路面 | 30～120 | 0.3～1.2 | 60～100 |
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| 钢纤维的使用技术 | ||||||||||||
| 钢纤维混凝土配合比 |
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| 一般工程配合比： |
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| 钢纤维含量 | 砂率（%） | 水灰比 | 塌落度（cm) | 单位用量（公斤/每立方米） | ||||||||
| 钢纤维 | 水泥 | 砾石 | 砂 | 水 | ||||||||
| 1—1.2 | 40 | 0.45 | 3—5 | 78 | 400 | 1233 | 819 | 180 | ||||
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| 重要工程配合比： |
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| 钢纤维含量 | 砂砾（%） | 水灰比 | 塌落度（cm) | 单位用量（公斤/每立方米） | ||||||||
| 钢纤维 | 水泥 | 砾石 | 砂 | 水 | ||||||||
| 1.5—1.8 | 46 | 0.45 | 3—5 | 120 | 450 | 1210 | 1035 | 200 | ||||
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| 施工技术要求： |
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| 1.水泥标号不得低于425号，水泥比不得大于0.5. |
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| 2.钢纤维混凝土的钢纤维体积不应小于0.5%，一般在0.5—2%内选择. |
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| 3.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂，严禁惨加氯盐. |
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| 4.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的规定. | ||||||||||||
| 5.钢纤维混凝土的稠度可参与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. |
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| 6.缩缝为平头缝构造的钢纤维混凝土层兼面层在垫层下没有铺灰土等地基加强并同时符合下列条件时：1， | ||||||||||||
| 拆减前垫层兼面层厚度不小于130cm；2.地基加强层的厚度大于垫层厚度，其厚度可秉于拆减系数0.75， | ||||||||||||
| 但不得小于50cm. |
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| 投料要求： |
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| 1.现将钢纤维及粗骨料投入拌和机拌30秒，使钢纤维分散在石子中，不致团结. |
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| 2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒. |
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| 3.再在转动着搅拌机中加水，并再搅拌3分钟左右. |
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| 压实： |
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| 钢纤维混凝土浇注时，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. |
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| 抹面压纹： |
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| 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 | ||||||||||||
| 工艺还应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 | ||||||||||||
| 应注意保温. |
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| 钢纤维使用——搅拌是关键 |
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| 钢纤维产品在使用过程中，搅拌是非常重要的一环，决定了最终钢纤维混凝土的所有理化性能.因此，必须 | ||||||||||||
| 以科学的方式进行搅拌才能最大深度地发挥钢纤维混凝土的性能，使之达到并超过设计要求. |
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| 在一般的钢纤维使用方面，无外于手工拌和、机器拌和两种.手工拌和一般在小的修补工程上，总的混凝土 | ||||||||||||
| 方量不会太多.所以，一般只要设法将钢纤维与混凝土完全均匀的搅拌即可。（具体操作时切忌：砂、石、 | ||||||||||||
| 水泥、钢纤维必须先干拌完全均匀再加适量水，否则难以拌匀）而在机械拌和混凝土的过程中需加钢纤维 | ||||||||||||
| 产品。搅拌可以按以下的顺序进行： |
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| 1.一般的搅拌站有大有小，但基本功能都是一致的，所以钢纤维加入的程序也要基本一致。 |
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| 2.在传输带上，一般先递入料斗的是干砂，石，按设计比例先递入搅拌斗。 |
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| 3.在干料中加入适量的钢纤维（钢纤维的加入量根据设计要求，详见使用配比）。 |
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| 4，当砂、石、钢纤维全部倒入料斗后，就可以进行干拌（千万不要加水），一般干搅一分钟至二分钟即可。 | ||||||||||||
| 5，再加水进行（适量水）进行混凝土搅拌（请注意水的掺量切勿过量，否则钢纤维容易结团） |
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| 6.将拌和好的钢纤维水泥混凝土装车，就可以运到施工现场使用了。 |
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| 7.铺装过程可以使用大型机械，也可以手工铺装，这与普通混凝土铺装相同。 |
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| 8.铺装完毕后须用压实机振动压实，不留泡或砂眼，要保证混凝土的实在。 |
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| 9.最后对混凝土表面进行平整，人工与机械均可。注意不要将钢纤维露到表面来。 |
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