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1、10-9 常用特种混凝土10-9-1 纤维混凝土目前发展起来的纤维增强混凝土，应用最广的是指钢纤维增强混凝土、玻璃 纤维增强混凝土和聚丙烯类纤维增强混凝土。前者在国内已经制成高强纤维混凝 土，抗压强度100llOMPa,抗弯强度也接近15MPa，抗冲击强度为普通混凝土 的3.66.3 倍。纤维混凝土与普通混凝土相比，虽有许多优点，但毕竟代替不了钢筋混凝土。 人们开始在配有钢筋的混凝土中掺加纤维，使其成为钢筋 -纤维复合混凝土，这 又为纤维混凝土的应用开发了一条新途径。10-9-1-1 钢纤维混凝土在混凝土拌合物中，掺入适量的钢纤维，可配成一种既可浇筑又可喷射的特 种混凝土，这就是钢纤维混凝土。
2、与普通混凝土相比，钢纤维混凝土抗拉、抗弯 强度及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性和抗裂、抗爆等性能都可得到提高。因为大 量很细的钢纤维均匀地分散在混凝土中，与混凝土接触的面积很大，因而，在所 有的方向，都使混凝土的强度得到提高，大大改善了混凝土的各项性能。1 钢纤维的基本要求（1）钢纤维的强度钢纤维混凝土破坏时，发现往往是钢纤维被拉断，这不是因为钢纤维抗拉强 度不足，而是因为其韧性不足造成的。因此，要提高其韧性。如果材料通过淬火 或其他急冷硬化方法获得，尽管其抗拉强度较高，但质地较脆，在搅拌过程中易 被折断，反而会降低强化效果。因此，只要不是易脆断的钢材，通常强度较高的 纤维可满足要求。一般钢纤维的
3、抗拉强度不得低于380MPa。当工程有特殊要求 时，钢纤维抗拉强度可由需方根据技术与经济条件提出。（2）钢纤维的尺寸和形状 钢纤维的尺寸，主要由强化特性和施工难易性决定。钢纤维如太粗或太短，其强化特性差，如过细或过长，则在搅拌时容易结团。为了增强钢纤维同混凝土 之间的粘结强度，常采用增大表面积或将纤维表面加工成凹凸形状，按外形可为平直形、波浪形、压痕形、扭曲形、端钩形、大头形等，见图 10-46。按横截面可为圆形、矩形、月牙形及不规则形等。=.oi_rX_JHQc Ooof I ooo图 10-46 钢纤维的外形钢纤维的标称长度指钢纤维两端点之间的直线长度，其尺寸可为 1560mm。钢纤维截面
4、的直径或等效直径宜在0.31.2mm。钢纤维长径比或标称长径比宜在30100。钢纤维混凝土结构对钢纤维几何尺寸参数的要求宜符合表 10-96的规定。钢纤维几何参数采用范围 表 10-96钢纤维馄凝土结构类别长度（mm）直径（等效直径）（mm）长径比一般浇筑成型的结构25500.30.840100抗震框架节点40500.40.850100铁路轨枕20300.30.65070喷射混凝土20250.30.54060注：钢纤维的等效直径是指非圆形截面换算成圆形截面的直径。2钢纤维的种类和特征钢纤维的种类、制造方法及特征见表 10-97。钢纤维的抗拉强度见表 10-98。 从各类钢纤维对混凝土的增强效果
5、来看，则以切断纤维、冷轧钢板剪切纤维和加 工硬度较大的铣削纤维比较好。各类钢纤维的制造方法和特征 表 10-97钢纤维种类制造方法特征存在问题断面形状表面防拔方法其他切断钢纤维将钢丝切断圆形冷拔表面压痕折弯强度高， 表面处理 容易原材料成 本高剪切钢纤维将薄钢板用旋 转刀具切断正方形 长方形压延面 切断面压痕、折 弯、扭曲可使用不 锈钢、脱 脂刀具寿命 短铳削钢纤维用平刀铳刀将 钢块或钢板进 行切削的金属 屑三角形切断面 皱纹状 粗面回 火色扭曲硬度大， 可制细纤 维，用不 锈钢刀具寿命 短熔融抽丝钢纤维熔钢粘在冷却 的圆盘上被甩月牙形氧化皮膜 回火色两端较粗淬火或回 火可用不 锈钢熔炉材料
6、的耐久性 问题各类钢纤维的抗拉强度 表 10-98钢纤维种类平均断面积（mm2）拉伸何载（N）抗拉强度（MPa）切断钢纤维0.1023023501号0.1190790剪切钢纤维2号0.251405403号0.25120460铳削钢纤维0.251807101号0.26160620熔融抽丝钢纤维2号0.231506703号0.181307603钢纤维混凝土的物理力学性能把直径为0.31.2mm,长为1560mm的钢纤维均匀地掺入混凝土中，构成 一种新的复合混凝土时，其性能改善尤为明显，见表 10-99。近年来，用喷射法 进行钢纤维混凝土施工逐渐增多，钢纤维喷射混凝土与喷射混凝土的性能比较见 表 1
7、0-100。钢纤维混凝土的性能（钢纤维掺入率为 2） 表 10-99序号钢纤维混凝土的物理力学性能与普通混凝土比较1抗压强度1.01.3 倍2抗拉强度和抗弯强度1.51.8倍3早期抗裂强度1.520 倍4抗剪强度1.52.0 倍5疲劳强度有所改善6耐冲击性能510 倍7耐破损性能有所改善8延伸率约2.0倍9韧性40200倍10耐热性能显著改善11对冻融作用的抵抗能力显著改善12耐久性密实度咼，表面裂缝宽度不大于0.08mm,有所改善，暴露于大气中的面层钢纤维产生锈斑钢纤维喷射混凝土的性能 表 10-100序号钢纤维喷射混凝土的物理力学性能与喷射混凝土的比较1抗压强度1.31.5倍2抗拉强度1.
8、51.8倍3抗弯强度1.82.0倍4韧性30300 倍5耐冲击性860倍6收缩0.50.8倍影响力学性能的因素除钢纤维的掺量直接影响混凝土的物理力学性能外，尚 有钢纤维形状尺寸、配制方向及分散程度等因素。4钢纤维混凝土的配制（1）配制要求 为了获得高强度的钢纤维混凝土，必须满足以下条件：1）具有足够数量和匀质的高强钢纤维；2）在整个工艺过程中，钢纤维仍保持自身的大部分强度；3）纤维同混凝土的粘结力较好，纤维同砂浆接触部分的密实度较高；4）纤维应均匀分布在基体材料的整个体积中；5）基体材料对纤维应是化学惰性的；6）基体材料应具有足够的抗剪强度。（2）组成材料1）水泥：一般使用32.5 级、42.
9、5 级普通硅酸盐水泥；配制高强钢纤维混凝 土，可使用 52.5 级以上的硅酸盐水泥。采用硅酸盐水泥配制的钢纤维混凝土， 可掺用矿物掺合料。2）骨料:砂的粒径为0.155mm；卵石或碎石的最大粒径一般不宜大于20mm, 对钢纤维喷射混凝土，则不宜大于 10mm。3）外加剂:掺外加剂是为了降低水灰比，从而改善拌合物的和易性。可使 用减水剂或高效减水剂。配制钢纤维喷射混凝土，则需掺入适量速凝剂。对抗冻 性有要求的钢纤维混凝土，宜用引气型减水剂。4）砂率:保证钢纤维混凝土拌合物的和易性，混凝土的砂率一般不应低于45。水泥用量一般较未掺纤维的混凝土高 10左右。（3）配合比设计钢纤维混凝土配合比除满足普
10、通混凝土一般要求外，还应满足抗拉强度或抗 折强度、韧性及施工时拌合物和易性和钢纤维不结团的要求。在某些条件下还应 满足对抗冻性、抗渗性的要求。对有耐腐蚀和耐高温要求时的结构物，应选用不 锈钢钢纤维。钢纤维混凝土配合比设计，可按下述步骤进行：1）根据强度标准值或设计值以及施工配制强度提高系数，确定试配抗压强 度与抗拉强度或试配抗压强度与抗折强度，按普通混凝土配合比设计规程（JGJ 55-2000）的规定采用。2）根据试配抗压强度计算水灰比；3）根据试配抗拉强度或抗折强度或韧性与耐久性要求，按表10-101 选用或 根据已有资料确定钢纤维体积率；钢纤维体积率采用范围 表 10-101钢纤维混凝土结
11、构类型钢纤维体积率（）一般浇筑成型的结构0.52.0局部受压构件、桥面、预制柱顶1.01.5铁路轨枕、刚性防水屋面0.81.2喷射钢纤维混凝土1.01.54）根据施工要求的稠度，通过试验或按已有资料确定单位体积用水量，如掺用外加剂时应考虑外加剂的影响；5）根据稠度和钢纤维体积率或参照已有工程经验确定砂率；6）按绝对体积法或假定质量密度法计算材料用量，确定初步配合比；7）按初步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 强度试验用的基准配合比；8）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。钢纤维混凝土水灰比宜选用 0.450.50，每立方米的水泥用量宜为 36040
12、0kg 当钢纤维体积率较大时，水泥用量可适当增加，但不应大于500kg。钢纤维混凝 土单位体积用水量可通过试验或根据已有经验确定。钢纤维混凝土坍落度可比相 应普通混凝土要求值小 20mm。钢纤维混凝土初步配合比确定后，应进行拌合物性能试验，检查其稠度、粘聚性、保水性是否满足施工要求，若不满足，则应在保持水灰比和钢纤维体积率 不变的条件下，调整单位体积用水量或砂率，直到满足要求。参考配合比见表 10-102。钢纤维混凝土配合比 表 10-102序号軒堆参量（%）吭宦蝇度（MPa）抗弯强鹰（MPa）At准配含比 木淀；Ek；石：水备注2d56d9&d10243.23ri,982H26：Q.5坏维骼
13、At (mm)t0,25X0,562530.27.662a41*95.9768.21=2.5-2.78=0.5探瓏土医孕2,制cm|场39.310.1912.441-2.45-2. 7?-0.5303.86t-K9B：2r26i).5程辦土厚3.81cm1,197.56404网59.71：2.56：2.780-5程駐土板料3.8icmLZ655.856.3l：2.6-2.79：0-551.2290.71:2,352.75鶴瓏上骸耳LUWe60221：2：L.9：O.4|5平直歼堆(mmh0.5X250.64524如R0727.2411.502845S37048.Q1-2.72-1.71ID.5L平直軒堆卜稱粉煤板30%51.97,78】d56 19.21.5:0.950.499037 01.2-2.5-0.52由钩野址(tntrt)：0.5 K 301.04101C0L：L +0：2.20.47播转娥嚴33%,Ou5mm X 25mm0価46060,951.07”4E27.2H0.950.+6rSt 2,04：0.S7：0.51觸粉煤决31%.乎l.S49.67.9
