
钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
+
钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
+
钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
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钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
+
钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
+
钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
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钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
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钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。


钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
+
钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
大厂家 产品好 价格低
厂家生产 厂家销售 厂家施工
厂家电话:1-3-6-1-5-4-8-8-1-0-9
钢纤维以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为30~100的纤维。
因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。
为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。
钢纤维的种类划分
钢纤维问世的时间不长,但应用领域越来越广泛,与此相应,钢纤维的品种也再不断增多。
⒈按外形划分有:
平直形钢纤维(a)、压棱形钢纤维(b)、波形钢纤维(c)、弯钩形钢纤维(de)、大头形钢纤维(f)、双尖形钢纤维(g)、集束钢纤维(h)等等。
2.按截面形状划分有:
圆形(a)、矩形(b)、槽型(c)、不规则性(d)
3.按生产工艺划分有:
切断钢纤维(用细钢丝切断);
剪切钢纤维(用薄钢板、带钢剪切);
切削钢纤维(用厚钢板或钢锭切削);
溶抽钢纤维(用熔融钢水抽制)。最有前途的是溶抽钢纤维,价格最低。
4.按材质划分有:
普碳钢纤维(抗拉强度一般在300~2500MPa);
不锈钢纤维(按材质有304,310,330,430,446等);
其他金属纤维(铝纤维、铜纤维、钛纤维以及合金纤维)。
⒌按表面涂覆状态划分有:
无涂覆层,表面涂环氧树脂,镀锌等。工业上大量使用的是无涂覆层的普通钢纤维。
⒍按施工工艺分类有:
喷射用、浇注用。
⒎按直径尺寸分类有:
普通钢纤维(直径d>0.08mm);
超细钢纤维(直径d≤0.08mm);
超细钢纤维主要用于增强塑料及石棉摩擦材料。
钢纤维混凝土的基本理论
(一)混合定律
混合定律是将钢纤维混凝土简化为由钢纤维、混凝土基体组成的两相复合材料,复合材料的各项性能为基体性能和纤维性能的加权和。
(二)纤维间距理论
纤维间距理论认为,钢纤维混凝土的增强效果与混凝土基体中纤维的平均间距有关,该理论得出了混凝土裂缝尖端应力集中因子与纤维间距的关系。
(三)复合材料剪滞理论
刘永胜根据复合材料剪滞理论,从两相复合材料的界面性能人手,分析了纤维--混凝土基体界面上的应力传递,从而从细观界面力学的角度分析了纤维对混凝土基体的增强机理,是纤维混凝土的增强机理复合材料界面力学的另一依据。
钢纤维混凝土的施工技术
(一)钢纤维混凝土配合比
钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄,其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度,以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度,以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下顺序进行。根据强度设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗折强度,钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm为钢纤维混凝土抗折强度设计值;ftm为与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值;atm为钢纤维对抗折强度的影响系数(试验确定);Pf 为钢纤维体积率;Lf/df为钢纤维长径比。
根据试配抗压强度计算水灰比,根据试配抗压强度,确定钢纤维体积率,一般浇筑成型的结构范围在0.5%~2%之间;计算混合材料用量,确定试配配合比;按照试配配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用基准配合比;根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比。
(二)钢纤维混凝土拌和
为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团,在施工时每拌一次为搅拌量的80%。采用滚动式搅拌机拌和,在搅拌混凝土过程中必须保证钢纤维均匀分布。为保证混凝土混合料的搅拌质量,采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为:粗集料→钢纤维(干拌1min) →细集料→水泥(干拌1min) ,其中钢纤维在拌和
时分三次加入拌合机中,边拌和边加入钢纤维,再倒入黄砂、水泥,待全部料投入后重拌2min~3min ,最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min ,超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。若在拌和中,先加入水泥和粗、细集料,后加钢纤维则容易结团,而且纤维团越滚越紧,难以分开,一旦发现有纤维结团,就必须剔除掉,以防影响混凝土的质量。
(三)钢纤维混凝土的浇捣
钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样,浇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。不同之处就是其流动性较差,在边角处容易产生蜂窝。因此,边角部分可先用捣棒捣实。边角采用插入式振动器振捣,然后用夯梁板来回整平。
1、价格便宜
该产品主要原材料来源广泛,制造成本比铸铁窨井盖低,综合造价低于同型号铸铁井盖,可降低成本15-30%,经济效益显著。
2、强度高,适用范围广
该产品的钢架结构采用特殊工艺加工而成,并在高强度中加入钢纤维,是产品强度高,韧性好
3、耐久性好,使用时间长
该产品窨井盖不会生锈,使用年限可达25年以上,铸铁窨井盖容易生锈易偷
4、外形美观,具有个性
外形美观。经特有工艺处理,井盖表面凸起的防滑花纹和字样清晰,光滑耐磨,经进一步处理,可使井盖表面色彩与安装场所地面的色彩相协调,并可抗强酸、强碱及苛性有害气体腐蚀,亦可抗冷冻和高温。
5、结构合理。
抗折、抗压、抗冲击、抗疲劳性能和承载力均有显著提高,强度比复合材料窨井盖、水箅盖提高5-7倍,可满足大型、重型车辆行驶道路的要求。
6、具有节能环保的特点。
属于国家经贸委、建设部重点推广产品,产品经国家检测中心检测符合要求。
7、安全可靠
因其韧性好,不易破碎,不易造成恶性事故,同时,回收利用价值极小,窃贼盗之无用,很好的解决了铸铁窨井盖被盗产生的城市陷阱这一难题,是道路井盖防盗的理想选择。
8、钢纤维窨井盖目前执行国家建材行业标准。
9、可按照顾客要求定做各种规格的钢纤维窨井盖。
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钢纤维混凝土在路桥面中的应用分析
由于钢纤维混凝土比普通混凝土有诸多的优点,在路桥工程中的预应力梁、桥面铺装层、路面、桥梁的维修加固中得到应用。但由于钢纤维混凝土施工要求高,单方造价高,而设计、施工人员对钢纤维混凝土的特性缺乏了解,在工程中应用受到限制。
由于钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗弯、耐冲击、耐疲劳等特性,在路面、桥面中应用可降低维修费用,延长使用期限,并且可以减少面层厚度,因此可降低综合造价。在公路和城市道路中,路面破坏比较严重,经常有拆除重做的现象。相比之下,在原有水泥路面上做钢纤维混凝土“罩面”将更为经济、合理、有效。
在应用领域,钢纤维混凝土多用于路桥面工程。对于新修的路面、桥面按有关《水泥混凝土路面设计规范》采用,其厚度估计可按水泥混凝土路面板厚度的50%~60%考虑,并将水泥混凝土的强度和其他有关参数用钢纤维混凝土的代替。
剪切波浪型钢纤维:一般工程用此钢纤维较多,性价比高,具有施工方便,锚固点多,轧力好等特点,且价格相对较低。
剪切波浪型钢纤维
长度:15-50mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
剪切平直型钢纤维:这是外形最为简洁的钢纤维,加工方便,以细长平直状加工成超强韧度的钢纤维。
剪切平直型钢纤维
长度:20-30mm
直径:0.5-0.9mm
强度:380-800MPa
钢纤维的使用技术
施工技术要求:
1.水泥标号不得低于425号,水泥比不得大于0.5.
2.粗骨颗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%内选择.
4.拌制钢纤维混凝土不得采用海水、海砂,严禁惨加氯盐.
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的规定.
6.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.
7.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.
投料要求:
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.
2.再将砂及水泥投入拌和机干搅拌30秒.
3.再在转动着搅拌机中加水,并再搅拌3分钟左右.
压实: 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.
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.
钢纤维使用——搅拌是关键
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. 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:
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。
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。
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)。
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)
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。
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。
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。
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。
钢纤维混凝土基本性能
国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量研究,现归纳如下:
1.强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。
2.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,其抗拉强度提高25%~50%,抗弯强度提高40%~80%,抗剪强度提高50%~100%。
3.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。
4.收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量高,钢纤维混凝土较一般混凝土的压缩值下降7%~9%。
5.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皆有较大改良
6.耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显区别外,由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好,因此耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和腐蚀性均有显著提高。如:掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度降低约20%,而其余条件相共的普通混凝土却降落60%以下,通过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍坚持完整。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土耐磨损失要低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀性能较同等标号的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和淡水中皆呈现良好的耐腐蚀性,暴露在污水和淡水中5年后的试件碳化深度小于5mm,只有表层的钢纤维出现锈斑,内部钢纤维并未被锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。
钢纤维混凝土的应用
1.水利工程。钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如泄水孔、溢洪道、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比较高,也正发挥了钢纤维的混凝土的自身优势。
2.建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的比重也越来越大,一般用于房屋建筑工程、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:抗震框架中使用钢纤维混凝土,能替代筘筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求,而且还能提供类似筘筋约束混凝土的作用,并解决节点区筘筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题。
3.道路和桥梁工程。钢纤维混凝土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。它可以使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.铁路工程。在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要应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震动,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。
5.港口及海洋工程。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,但在日本使用经验是令人鼓舞的。如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。
除了上述领域外,还有很多钢纤维混凝土的应用的实例,如承受重量级工作制造工业厂房呵仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和建筑物的修补、补强加固、抗震加固等。