钢纤维范文10篇

钢纤维范文篇1

（一）复合力学理论

复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。

（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。

（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。

二、钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。

（一）水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、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都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。

（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、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。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝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。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。

（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要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振动，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。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。

（五）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，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。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。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、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、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献：

[1]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.89,EM3,Junal1963(pp.147-168).

[2]高丹盈，刘建秀.钢纤维混凝土基本理论[M].北京：科学技术文献出版社.1994.三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝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。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。

（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要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振动，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。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。

（五）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，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。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。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、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、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献：

钢纤维范文篇2

钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料，即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合，使配制的钢纤维混凝土能够最大限度的满足施工和工程使用要求。

(1)满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，提高桥面的耐久性能；

(2)使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性，方便和满足施工要求；

(3)充分发挥钢纤维混凝土的特点，合理确定钢纤维及水泥用量，最大限度地降低工程成本。

二、原材料质量要求

钢纤维：表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求；单根钢纤维丝的最低抗拉强度800N/㎜2，掺加量不超过70㎏/M3。

水泥：采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。

碎石：应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。

细集料：宜采用天然中粗砂或机制砂。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范的要求。

水：无污染的自然水或自来水。

外加剂：宜选用优质减水剂，对抗冻性有明确要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。

三、钢纤维混凝土配合比设计步骤

钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样，一般采用计算法。可按下列步骤进行：

（1）根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。

（2）按试配抗压强度计算水灰比，一般应控制在0.45-0.50之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。

（3）根据试验抗折强度，按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.0～1.5%。

（4）根据施工要求通过试验确定单位体积用水量(掺用外加剂时应考虑外加剂的影响)。

（5）根据试验确定合理砂率(现场应根据材料品种，钢纤维纤维体积率，水灰比等适当调整),一般应控制在1.1-1.6%之间.

（6）按体积法计算材料用量确定试验配合比。

（7）按配合比进行拌和物性能检测，调整确定施工配合比。

四、钢纤维混凝土的拌和

(1)必须使用滚动式混凝土拌和设备。当钢纤维体积率较高，拌和物稠度较大时，应对拌和量进行控制，一般应不超过设备拌和量的60%。

(2)注意拌和料的投放顺序，一般按水泥、钢纤维、细集料、粗集料、水的顺序进行，先进行干拌后再加水湿拌，同时，钢纤维应分2-3次投放，保证钢纤维在拌和机内不结团，不弯曲或拆断。

(3)应根据拌和物的粘聚性、均匀性及强度稳定性要求通过试拌确定合理的拌和时间。先干拌后湿拌，一般按干拌时间不少于80秒，湿拌时间不少于100秒（总拌和时间必须控制在300秒以内）。

五、钢纤维混凝土的施工与养护

（1）清除垃圾，清洁桥面，洒水湿润，浇洒水泥浆（水泥浆可按重量比水：水泥=1∶1配制）。

（2）检查桥面铺装钢筋网片摆放位置的正确性及钢筋网片的搭接情况。

（3）钢纤维混凝土卸料后应用人工摊铺找平，振捣密实，振平板粗平（不宜使用振动梁拉动找平），振平板每次重叠1/2。

（4）用钢管提浆滚滚动碾压数遍，使用提浆滚滚平提浆，避免钢纤维外露。

（5）使用3米长铝合金方尺从钢模板一侧向外刮平（精平），每次刮平时方尺应交叉1/3以上。

（6）钢纤维初凝后人工拉毛处理，使桥面粗糙。

（7）混凝土完成初期可喷洒养生剂，喷洒均匀，表面无色差，初凝后使用土工布覆盖洒水养生，保持土工布湿润。土工布覆盖养生7天，洒水养生14天。

（8）如果桥面铺装钢纤维混凝土为C60时，因混凝土标号较高，水泥凝固快，应集中设备、人员突击施工，力争使钢纤维混凝土从拌和到精平完成的时间控制在4小时以内。

六、钢纤维混凝土质量控制

（1）钢纤维的质量检验

一是钢纤维的长度偏差不应超过标准长度的10%，每批次至少随机抽查10根以上；

二是钢纤维的直径或等效直径合格率不得低于90%，可采取重量法检验，每批次抽检100根，用天平称量，卡尺测其长度，要求得到的等效平均值满足规定；

三是钢纤维的抗拉强度检验，要求其抗拉强度不低于380MPA；

四是钢纤维的抗弯拆性能，钢纤维应能经受直径3㎜钢棒弯拆90°不断，每批次检验不少于10根；

五是杂质含量，钢纤维表面不得有油污，不得镀有有害物质或影响钢纤维与混凝土粘接的杂质。

（2）原材料的检验

必须满足上述原材料的质量控制标准，应按照公路工程施工技术规范的要求进行检验。

（3）钢纤维混凝土的检验

应重点检验钢纤维混凝土的和易性、塌落度和水灰比等，同时必须现场目检钢纤维在混凝土的分布情况，发现有钢纤维结团现象应延长拌和时间。

七、注意事项

（1）由于钢纤维混凝土拌和时对水灰比的控制有严格要求，不宜在阴雨天气或风力较大的条件下进行施工。应选择晴好天气时进行，遇雨必须停止施工，并及时使用土工布覆盖尚未硬化的混凝土桥面，必要时可搭建临时施工防雨棚，在防雨棚下尽快完成剩余作业。

（2）根据气温、风力大小及时调整钢纤维混凝土拌和用水量，保证混凝土的和易性，建议施工时间应安排在气温不高于22℃时进行。

（3）气温较高或大风条件下应及时调整养生剂的喷洒量，喷洒养生剂后应及时覆盖土工布，混凝土初凝后立即在土工布上洒水湿润，防止桥面混凝土发生收缩开裂。

（4）在通行条件下桥梁加宽使用钢纤维混凝土桥面铺装时，除做好现场施工保通外，由于旧桥车辆通行振动对桥面钢纤维混凝土的开裂有很影响，建议将新旧桥桥面间保留30㎝宽暂时不做铺装，待新格面铺装完全成型后补做。

八、结束语

钢纤维混凝土可以较好地解决普通混凝土难以解决的裂缝、耐久性等问题，对提高桥面的使用质量，延长桥面的使用寿命十分有利。在公路旧桥加固改造、桥面修补、桥梁缺陷修复等方面的应用会更加广泛。

[摘要]钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,通过在桥面铺装中的应用，总结了钢纤维混凝土施工方法，技术要求及有关注意事项，为钢纤维混凝土的推广应用提供了经验。

[关健词]钢纤维配合比设计质量控制

参考文献:

[1]钢纤维混凝土结构与施工规程.中国工程建筑标准化协会标准.

钢纤维范文篇3

[论文摘要]钢纤维混凝土是一种新型的复合建筑材料，其物理和力学性能优于普通混凝土，通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论，阐述钢纤维混凝土在多个领域工程中的应用。

钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete,简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。

一、钢纤维增强混凝土的基本理论

（一）复合力学理论

复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。

（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。

（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。

二、钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。（一）水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、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都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。

（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、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。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。

（三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝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。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。

（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要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振动，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。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。

（五）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，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。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。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、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、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献：

钢纤维范文篇4

钢纤维混凝土性能主要与钢纤维的类型、掺量、长径比、砂率、粗骨最大粒径、减水剂、掺合料等因素有关。为了满足钢纤维的高强度性能，一般钢纤维长度是15-60mm，直径或等效直径为0.3-1.2mm，长径比为30-100，纤维体积掺量为0.5-2%。钢筋混凝土的配合比也是影响性能的因素之一。钢纤维与混凝土的配合比=素混凝土抗折强度设计值×（1+钢纤维对着强度系列×钢纤维体积率×钢纤维长径比），简化为fftm=ftm×（1+atm×pf×1f/df）。直接影响了混凝土的整体性和致密性。在施工过程中要严格控制混凝土的搅拌、浇筑和振捣、成型。搅拌需要遵循先后顺序，首先把钢纤维、水泥、粗细骨料搅拌均匀，然后加入水后再拌匀。浇筑最好在夜间进行，避免产生温度应力。钢纤维成型有粗骨料细、砂率大、纤维乱的特点，所以拆模后要及时发现纤维外露或者是漏振，出现这种情况及时用真空吸水工艺、机械磨平等工艺对钢纤维外露进行修整。对施工过程中浇筑成型的混凝土进行检测，满足工程项目设计的要求。

二、钢纤维混凝土在道路建设中的应用

钢纤维混凝土用于路桥的新建工程已经是非常普遍的了。它具有减少铺装厚度、纵缝不设或者少设、减少横向缩缝、使用寿命长等优点，完全符合路桥工程的要求。钢纤维混凝土融合了混凝土和钢纤维两大优势，在工程建设中不管是效率还是质量都得到事半功倍的效果。不仅包括路桥的新建，还包括补修工程。公路随着使用年限的增加，会出现破碎、断裂等问题。这时候如果用普通混凝土浇注会使路面的整个地基下沉。而利用厚度为12cmC30型号的钢纤维混凝土就能有效避免这个问题。它不仅能够保障原有的路基不受到损害，还能控制路面的平整度和坍落度。钢纤维混凝土在路面施工过程中要提升施工的速度，因为钢纤维混凝土凝结的时间短，硬化快，一旦超过时间，混凝土就难以塑性。在浇筑和摊铺的过程中不能加水，只能喷雾。钢纤维混凝土的面板尺寸要符合设计要求，一般尺寸在6-10m之间，面积不能>9。当钢纤维掺量较大时，取最大值；当掺量较小时，取最小值。

1新建全截面钢筋混凝土应用。全截面使用的钢纤维混凝土和普通混凝土相比会厚到50%-60%，钢纤维产量在0.8-1.2%。横缝的间距在20-50m。

2新建复合式钢筋混凝土应用。复合式是路面铺上2-3层，2层路面是在全路面板厚的上层铺上钢纤维混凝土，大概是总厚度的40%-60%。3层路面上下两层都是钢纤维混凝土，中间采用普通混凝土。这种铺设方法能够大大加强路面的承载力和使用寿命，三是铺设工序复杂、施工周期长。这种铺设方式一般在机械化设置条件较高的地区使用。

3碾压钢纤维混凝土路面。碾压钢纤维混凝土是一种比较新颖的制作方法，是把钢纤维放在碾压混凝土中来减少混凝土的裂缝够横抗弯曲骨架，从而提高路面的强度和韧性。

三、钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用

钢纤维混凝土在桥梁的运用中也有很重要的性能，一是钢纤维混凝土的耐久性、抗裂性、抗拉性都能增强桥梁桥面的耐久性、抗裂性、抗拉性，最重要的是能增加整座桥梁本身的受力强度。在上部主梁的设计中，运用钢纤维混凝土能够减轻主梁自重，减少桥梁结构的变形，使桥梁本身变得轻型。不仅能够减少上部桥梁结构原材料的费用，还能减轻桥梁下部的承载力。桥梁墩台本身就能利用钢纤维进行加固。桥梁通车时间长，对桥面和桥墩都会产生不同程度的损坏，利用钢纤维混凝土能够修补车辆对桥体造成的裂缝。同时钢纤维混凝土的粘结性让修补混凝土和原有混凝土充分粘结在一起加固了桥体。

四、结语

钢纤维范文篇5

关键词：钢纤维钢纤维混凝土

1前言

随着1824年波特兰水泥的诞生，在1830年前后出现了混凝土，作为当时的一种新型建筑材料，就广泛地应用于土木和水利工程。尤其是在19世纪中叶以后，伴随着钢铁的发展，人们把钢筋和混凝土结合起来，诞生了钢筋混凝土(ReinforcedConcrete)这种新型的复合建筑材料，大大提高了结构的抗裂性能、刚度、承载能力和耐久性，从而使建筑业经历了一场革命。尽管混凝土的固有优点是高抗压强度，然而它也有固有弱点——如构件的自重大、易于塑性干缩开裂、抗疲劳能力低、韧性差、抗拉强度低(一般仅为抗压强度的7%－14%)、易产生裂纹、抗冲击碎裂性差等，限制了在工程中的使用范围。这些弱点随着混凝土强度的提高显得尤为突出。因此，长期以来许多专家和学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增强耐久性)的各种方法和途径，于是，提出了一种以传统素混凝土为基体的新型复合材料——纤维混凝土。

2纤维混凝土的发展和现状

纤维混凝土(FiberReinforcedConcrete，简称FRC)，是纤维增强混凝土的简称，通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体，以金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀的分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期，纤维与混凝土共同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤维成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。由此可见，纤维有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。

与普通混凝土相比，FRC具有较高的抗拉、抗弯拉、抗冲击、抗阻裂、抗爆和韧性、延性等性能，同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋性等方面也有很大的贡献。

鉴于FRC具有素混凝土不具有的优点，纤维混凝土尤其是钢纤维混凝土在实际工程中日益得到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB开始用金属纤维增强混凝土；1910年，美国H.F.Porter发表了有关短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短钢纤维均匀地分散在混凝土中用以强化基体材料；1911年，美国Graham曾把钢纤维掺入普通混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结果；到20世纪40年代，美、英、法、德、日等国先后做了许多关于用钢纤维来提高混凝土耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面的研究；1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论)，从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。到目前，随着钢纤维混凝土的推广应用，因纤维在混凝土中的分布情况不同，主要有四类：钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土。

2.1钢纤维混凝土

钢纤维混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l－2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70－100Kg左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25－60mm，直径为0.25－1.25mm，长度与直径的最佳比值为50－700。

与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0－20倍，美国对钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见下表：

物理力学性质指标

普通混凝土

SFRC

极限抗弯拉强度

2－5.5MPa

5－26MPa

极限抗压强度

21－35MPa

35－56MPa

抗剪强度

2.5MPa

4.2MPa

弹性模量

2☓104－3.5☓104MPa

1.5☓104－3.5☓104MPa

热膨胀系数

9.9－10.8m/m·k

10.4－11.1m/m·k

抗冲击力

480N·m

1380N·m

抗磨指数

1

2

抗疲劳限值

0.5－0.55

0.80－0.95

抗裂指标比

1

7

韧性

1

10—20

耐冻融破坏指标数

1

1.9

我国对SFRC与普通混凝土力学性能做了比较试验，当钢纤维掺入量为15－20%、水灰比为0.45时，其抗拉强度增长50－70%，抗弯强度增长120－180%，抗冲击强度增长10－20倍，抗冲击疲劳强度增长15－20倍，抗弯韧性增长约14－20倍，耐磨损性能也明显改善。

由此可以看出：与素混凝土相比，SFRC具有更优越的物理和力学性能：(1)较高的弹性模量和较高的抗拉、抗压、抗弯拉、抗剪强度；(2)卓越的抗冲击性能；(3)抗裂和抗疲劳性能优异；(4)能明显改善变形性能；(5)韧性好；(6)抗磨与耐冻融有改观；(7)强度和重量比增大，施工简便，材料性价比高，具有优越的应用前景和经济性。

2.2混杂纤维混凝土

鉴于钢纤维混凝土有许多正是我们需要而素混凝土又不及的优点，所以很受工程界的青睐。但有关研究资料表明，钢纤维对混凝土的抗压强度并无明显促进作用，甚至还有所降低；与素混凝土相比，对于钢纤维混凝土的抗渗性、耐磨性、耐冲磨性及对防止混凝土早期塑性收缩等还存在正反(提高与降低)两方面甚至居中的观点。此外，SFRC用量较大价格较高，有生锈问题，对由于火灾引起的爆裂几乎无效等，这些问题都在不同程度影响了其应用。

目前，尽管单一纤维混凝土有着自身的优点，但是低模量合成纤维混凝土由于模量低，变形大，乱向而松散地掺入混凝土中，对提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗折强度等很不显著，这些缺点限制了低模量合成纤维适用领域。近些年来，一些国内国外学者开始将目光投向混杂纤维混凝土(HybridFiberReinforcedConcrete简称HFRC)，试图把具有不同性能和优点的纤维混杂，取长补短，在不同层次和受荷阶段发挥“正混杂效应”来增强混凝土，以适应不同工程的需要。但是关于它的各种力学性能尤其是HFRC的疲劳变形及疲劳损伤、在静、动荷载以及等幅或变幅循环荷载作用下的变形发展规律和损伤特性、纤维的最佳掺配量、混杂比例、复合材料各组份的关系、增强效果及增强机理、抗疲劳性能、破坏机理、施工工艺、配合比设计等方面的研究还有待进一步进行。

2.3层布式钢纤维混凝土

由于整体式纤维混凝土不易搅拌均匀，在搅拌过程中纤维易结团，而且其纤维用量也较大，造价比较高，所以难以获得大面积的推广应用。通过大量的工程实际和理论研究，人们提出了一种新型钢纤维结构形式——上下层布式钢纤维混凝土(LayerSteelFiberReinforcedConcrete简称LSFRC)，它是将少量的钢纤维均匀撒布于路面板的上下两个表层，而中间仍为素混凝土层。LSFRC中的钢纤维一般由人工或机械撒布，钢纤维较长，长径比一般70—120之间，呈二维分布。

在不影响力学性能的条件下，这种材料大大降低了钢纤维的用量，同时也避免了整体式纤维混凝土在搅拌时易出现纤维结团现象。试验研究表明：用体积率为0.12%的钢纤维，所配制的底面层布钢纤维混凝土的7d、28d抗折强度比同条件下的素混凝土的抗折强度分别增加了27%和26%，而与钢纤维混凝土（体积率为1.2%）的抗折强度相近，而钢纤维用量节约90%。此外，钢纤维在混凝土中的层布位置对混凝土的抗折强度影响很大，钢纤维层布在混凝土底部增强效果最佳，随钢纤维层布位置上移，其增强效果明显减弱，上下层布式钢纤维混凝土，比同配合比的素混凝土抗折强度提高35%以上，比整体式钢纤维混凝土略低，但上下层布式钢纤维混凝土可节约大量材料成本，也不存在搅拌难的问题。因此，上下层布式钢纤维混凝土是一种具有良好的社会经济效益和广阔的推广应用前景、值得在路面施工中推广的新材料。

2.4层布式混杂纤维混凝土

尽管LSFRC上下表面的一定厚度范围内得以加强，但是其中间的素混凝土层却成了薄弱环节。虽然其抗折强度和疲劳强度经试验证明都有很大提高，可其延性、韧性、抗渗性及耐久性却增长不大，一旦表层钢纤维磨出后将会存在安全隐患。

层布式混杂纤维混凝土(LayerHybridFiberReinforcedConcrete简称LHFRC)是在LSFRC基础上掺入0.1%的聚丙烯纤维，把大量细而短，具有较高抗拉强度、高极限延伸率的聚丙烯纤维均匀分布在上、下层钢纤维混凝土和中间层的素混凝土中。可以理解为是混杂合成纤维混凝土和层布式钢纤维混凝土的融合。

LHFRC在增强混凝土抗压强度方面的影响并不明显，与素混凝土相比，其对混凝土的强度提高仅为0.3%左右，且其抗压强度比层布式钢纤维混凝土低4%左右。

LHFRC在增强混凝土抗折强度有明显的提高，与素混凝土相比，其对素混凝土的抗折强度提高20%左右，与层布式钢纤维混凝土相比，其对层布式钢纤维混凝土的抗折强度提高2.6%，但对混凝土的抗折弹性模量的影响不大，层布式混杂纤维混凝土的抗折弹性模量比素混凝土的高1.3%，比层布式钢纤维混凝土低0.3%。

LHFRC在增强混凝土弯曲韧性有明显的提高，弯曲韧性指数是素混凝土8倍左右，是层布式钢纤维混凝土的1.3倍，明显提高了混凝土的韧性。

在LHFRC中，由于两种或多种纤维在混凝土中的表现不同，我们可以根据工程的需要，利用合成纤维、钢纤维在混凝土中的正混杂效应，提高材料的延性、耐久性、韧性、初裂强度、抗折强度、抗拉强度等方面大幅度提高，延长材料的使用寿命和改善材料的质量。

3理论支持

尽管掺入混凝土基体中的高模量纤维(如钢纤维)主要起增强、增韧作用，然而纤维对基体的增强理论至今未能满意地解决，仍以复合理论和纤维间距理论并存。

复合理论是研究脆性纤维增强延性基体材料(FRP)的增强理论时提出的，将复合材料基体的性能视为与复合前完全一样，此时按混合法则计算是可行的。

纤维间距理论又称阻裂理论，是Rmualdi及其同事Batson等根据线弹性断裂力学而提出的，该理论认为纤维的增强作用仅与均匀分布的纤维间距(最小间距)有关。

这两种理论并不能充分地解析纤维混凝土对基体增强，复合材料理论忽略了纤维对基体的阻裂作用，即忽略了复合带来的耦合效应；纤维间距理论最大缺点是忽略了纤维自身耦合作用，而片面地强调纤维的阻裂作用，并且起决定作用的纤维间距应为纤维理论间距。

4总结

钢纤维范文篇6

关键词：钢纤维混凝土；性能机理；工程应用

钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。

近年来钢纤维混凝土在国内外得到迅速发展，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。

一、钢纤维混凝土的性能研究

1.1钢纤维混凝土的力学强度

1.1.1抗压强度

钢纤维混凝土虽受压强度增加不明显，但受压韧性却大幅度提高了。这是由于钢纤维的存在，增大了试件的压缩变形，提高了受压破坏时的韧性。从宏观上呈现，钢纤维混凝土受压破坏时，没有明显的碎块或崩落，仍保持这整体性。

1.1.2抗剪强度

钢纤维混凝土具有优异的抗剪性能，对提高钢筋混凝土结构抗剪能力有重要意义。通常在钢筋混凝土的构件中，其抗剪承载力主要靠箍筋和弯起钢筋承担，这些筋多了，不仅要提高工程投资，而且施工很不方便，尤其对薄壁、抗震结构和复杂形状的特种结构，问题则尤为突出。因此采用钢纤维混凝土是提高结构抗剪能力的有效途径。

1.1.3抗弯强度

钢纤维混凝土的抗弯强度，随着纤维掺量的增加而提高。钢纤维混凝土等级提高，使抗弯强度提高明显。在弯曲荷载作用下，钢纤维混凝土受拉区开裂，中性轴向上移，受拉区仍有部分纤维与基材的粘结力承受拉力，增加韧性，提高了混凝土的抗弯强度。而普通混凝土则很快发生断裂，以致脆性破坏。

1.2钢纤维混凝土的韧性和抗裂性

韧性是在材料受压破坏前吸收能量的性质。抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻滞裂缝进一步发展的性质。钢纤维混凝土具有很好的韧性和抗裂性。钢纤维混凝土的韧性随着钢纤维数量的增加而大幅度提高，同时与纤维和基材的粘结力有关。基材强度提高，纤维混凝土的韧性也相应提高。

1.3钢纤维混凝土的抗冲击性能

在动荷载作用下，钢纤维混凝土在裂缝扩展时，首先是钢纤维克服基材的粘结力而被拔出，或是钢纤维达到屈服强度而被拉断。这都需要消耗大量的能量。因此，钢纤维混凝土能提高抗冲击性能。若采用剪切钢纤维制成试件。跨度为，钢纤维混凝土等级为CF55时，采用水泥硬练重锤冲击。当纤维掺量为0.5%时，耐冲击次数为素混凝土的3—4倍；纤维掺量为1%时，耐冲击次数为11~12倍；纤维掺量为1.5%时，耐冲击次数为21—22倍。可见，钢纤维混凝土的耐冲击性能随着纤维掺量的增加而大幅度提高。

1.4钢纤维混凝土的抗疲劳性能

钢纤维明显改善了混凝土的弯曲疲劳性能。若CF80钢纤维混凝土与普通混凝土相比，当钢纤维掺量为1%时，200万次疲劳极限可提高10%；当钢纤维掺量为1.5%时，疲劳极限可提高15%。当疲劳应力比为0.7时，对钢纤维掺量1%的钢纤维混凝土，疲劳寿命可延长。

1.5钢纤维混凝土的抗冻融性能

钢纤维混凝土在冻融循环过程中，由于温度的变化，在混凝土内形成温度应力场。钢纤维混凝土的基体组成部分的热膨胀系数不同，在温度应力作用下变形不协调，导致在混凝土内部界面产生拉应力，影响了界面的黏结性状。钢纤维体积率的增大，增加了混凝土内的界面，这些界面是混凝土的薄弱环节。当冻融次数不大时，钢纤维与砂浆的黏结性状良好，钢纤维能有效地发挥阻裂增强作用，减少裂缝源的数量和裂缝的宽度。所以，在冻融次数较低时，随钢纤维体积率的增加，使混凝土强度下降的幅度降低。

二、钢纤维混凝土的工程应用

2.1水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。

2.2建筑工程

钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、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。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；

2.3道路和桥梁工程

钢纤维混凝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。面层较普通混凝土可减少30—50%，公路伸缩缝间距可达30—100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。路面及桥面修补，其罩面厚度仅为3—5cm。

2.4铁路工程

在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要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振动，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。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。公务员之家:

2.5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，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。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。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

参考文献：

[1]蒋应军，刘海鹏，王琪等.钢纤维混凝土性能与施工工艺研究[J]混凝土，2008.8

钢纤维范文篇7

关键词：路面水泥混凝土碾压纤维钢

1FRCCTM概述

经专利保护的FRCCTM方法(FiberreinforcedRollerCompactedConcrete)采用高强度碾压混凝土和掺入高性能的锚固钢纤维，能达到钢筋混凝土的功能。其结果是：

实现无接缝连续路面；

裂纹开口类似于连续钢筋混凝土(CRC)的开口，即小于1mm；

裂纹边缘之间的负载传递达100%，从而消除了板块间的振动声；

与无钢筋混凝土方案比较，可减小路面结构的厚度。

根据不同用途和具体要求，FRCCTM层上面可覆盖以下的结构层：

作为路面：沥青混凝土磨耗层，由薄的、很薄的或透水性沥青碎石层；

作为承受重压的工业地坪或飞机、卡车停留坪：用微型混凝土以组成耐碳氫化合物作表面处理的磨耗层。

1.1用于FRCCTM方法的碾压混凝土特性

碾压混凝土的配方按照法国国家标准NFP98128，它所达到的机械强度能使该材料归纳到该标准G5级的最高的技术要求。采用的碎石集料的颗粒度为0~14mm，以限制其离析。水泥的配量一般每立方米混凝土为280kg。混凝土制作时掺入延迟塑化剂。含水率按改良Proctor试验结果而定。

采用280kg水泥配方，FRCCTM混凝土的28天强度为：抗压强度大于35MPa，劈裂抗拉强度大于3.8MPa，亦即其机械性能至少相当于常规的每立方米配330kg至350kg水泥的浇注式混凝土。

在裂纹方面，碾压混凝土由于含水率和水泥用量不大，其收缩率很小。再加上钢纤维的存在而使得混凝土内裂纹减少。

1.2用于FRCCTM方法的钢纤维

FRCCTM方法采用的钢纤维是从大面积无接缝或极小接缝工业地坪开发中优选出的：这就是BekaertDramix80/60型粘结钢纤维，是带高倾斜率弯钩的冷拉钢丝，能使混凝土具有高的延展性。钢纤维的粘结成排是用一种能溶于水的粘结剂，这能防止使钢纤维形成团状，同时又能在适当时释放钢纤维，亦即在拌和中心内拌和混凝土时达到分散状态。

钢纤维的最常用配量为每立方米混凝土30kg；在特殊情况下可用到35~40kg，例如在环形交叉口和环形路段与正常路段的连接处，在此，像平常路段的路面一样，应为无接缝。

80/60钢纤维是直径为0.75mm长为60mm的钢丝（80表示长径比）。应指出每单位重量的相同长度的钢纤维数量与直径的平方成正比。相同重量的钢纤维，直径为0.75mm的钢纤维数量为1mm钢纤维的两倍：因此，在1立方米混凝土内30kg的80/60可组成一个8000米直线长钢纤维的网络。该钢丝的弹性极限为1050N/mm2,可与直径为1mm弹性极限900N/mm2钢丝相比。这两因素说明80/60钢纤维的性能高于60/100钢纤维。

对不同的钢纤维以相同的配量研究结果如图1兰色曲线所示：80/60的延展性有很长一段平台，在3mm以下的裂纹开口状态下，混凝土+钢纤维组合料的抗弯强度相当于裂纹产生前的抗弯强度。该组合料的性能是优越的，对在使用中的路面而言，即使有小于1mm的裂纹，它还有足够的安全储备。

图中注解：Bendingstrength(kN)抗弯强度（kN）Crackwidth(mm)裂缝宽度（mm）

“Total”anchoragefiber"“全锚固式”钢纤维

图1采用不同钢纤维的混凝土性能比较-混凝土开裂后钢纤维的抗弯强度

1.3FRCCTM的制作和施工

FRCCTM的制作取决于现有设备。在中国，新建的高等级公路水泥混凝土路面施工工地一般规模都比较大，并且维持几个月，这就允许搬迁大容量的混凝土拌和中心。掺入的钢纤维数量对应于搅拌机的容量（例如2.5m3），並以陆续投料进行。钢纤维的掺入或用每包20kg人工进行，或用自动配料器（如图2）进行，该配料器把需用数量（以上例子中为75kg）的钢纤维投到集料输送带上，或直接投入搅拌机内。

在欧洲特别是在法国，公路建造企业配有连续拌和中心，最大的达300m3/小时。与间歇式拌和中心比较，连续拌和中心的优点是在相同体积下生产量较大，流动性更好。它的搅拌机是连续喂料，而不是分批投料，它采用一套集料和水泥精密重量配料系统。FRCCTM也可在100m3/小时称为“超级流动”拌和中心内制作，这类拌和中心只需两辆牵引卡车从一工地拖到另一工地。连续喂料时，钢纤维用一台新型重量配料器掺入。该配料器能保证在生产过程中以±5%精度投配钢纤维。

图2连续作业拌和厂中添加BekaertDramix80/60钢纤维的配料器

FRCCTM是用常规的翻斗卡车运输，而不用搅拌运输车。FRCCTM路面的施工按照法国国家标准NFP98-115进行。该材料采用带振动台的沥青混凝土摊铺机摊铺，最好用高振动力的HPC平台，这样能达到高质量的平整度。碾压设备包括一台高频振动压路机和一台轮胎式碾压机，每轮胎加载3至5吨。FRCCTM厚度一般为8至20cm，这就能使路面碾压后在层底达到良好的密度。FRCCTM混凝土的养生采用沥青乳液（除非想用常规养生混合物的混凝土表面）。

1.4铺在FRCCTM上的磨耗层

铺在FRCCTM上的磨耗层一般由以下碎石料组成：

或者用一层厚4cm掺35/50沥青的薄碎石料，特别用于须承受剪切应力的环形交叉口或交通信号灯控制区；

或者用一层厚2.5cm的很薄碎石料。

LROP试验室在现场的检测和在试验室的试验结果证明FRCCTM和沥青磨耗层之间的粘结达到两沥青层之间的相同粘结强度。

2FRCCTM方法：一项降低成本的创新

2.1FRCCTM路面结构的尺寸确定

十多年来，大尺寸无接缝工业地坪应用了钢纤维混凝土，为此而进行的大尺寸确定的研究和实验能评价钢纤维对混凝土所起到的抗弯作用。其方法是建立在混凝土板块弯曲破裂后在混凝土+钢纤维混合料内钢纤维所消耗的能量。按能量方法与无钢筋混凝土比较，Dramix80/60钢纤维以每立方米混凝土30kg的配量，应属于4级钢纤维混凝土，它能使允许应力加大1.4倍。然而为了对FRCCTM的尺寸确定保留足够的安全富裕度，只按1.26倍加大，这相当于3级钢纤维混凝土。

FRCCTM结构能组成一种抗弯构架，也是减少裂纹的手段。在这点上，作为参考，虽然按钢材的相应弹性极限的当量计算是近似的，按钢材的弹性极限为1050N/mm2和30kg/m3的钢纤维配量计，FRCCTM可比得上钢筋体积含量为0.67%的CRC，即弹性极限为500N/mm2的52kg/m3的连续配筋混凝土。

像所有创新技术一样，FRCCTM尺寸计算的参数首先是建立在试验室的试验结果和在现场施工后的检测结果上。隨着时间推移，对初始数据按需要可能作一些调整。目前，在繁忙和重载交通量下使用六年多后，对使用中的FRCCTM现场得出令人滿意的评价，使人们初步肯定所采用的尺寸计算参数的正确性。

2.2在欧洲对FRCCTM技术的经济性评价

图3的曲线示出各种材料的相应疲劳曲线斜度，亦即沥青混凝土为1/5，水泥混凝土为1/16。从图中还可以看出，高模量沥青混凝土EME2和FRCCTM的相应厚度在每天单向200辆重载卡车的交通量处是相等的，以及当交通量再增加时FRCCTM的厚度增加慢于沥青混凝土。

图4给出在不同交通量下用不同路面的每平方米成本比较,有关材料按税后平均单位售价计。作为结论，在低交通量下FRCCTM路面没有竞争力，但对交通量每天每向500辆以上重载卡车的情况，FRCCTM路面比性能最好的改性沥青路面能节省8%至10%的造价。交通量越增大，节省越多。

同样，从可持续发展角度來看，就每天承受500辆重载卡车的交通量的路面而言，FRCCTM方案能比EME2节省昂贵的碎石料15%，比良好级配沥青+碎石料节省35%。

在中欧和东欧，前苏联阵营国家的标准轴载曾为8.5吨。过渡到欧洲的11.5吨的轴载后，在所有这些国家内即普遍引起路面破坏，到处造成约10cm深的车辙和国道网路面结构过渡疲劳。特别是在波兰和罗马尼亚，除了一些可能向国际银行贷款或专营转让的新高速公路规划项目外，FRCCTM技术的潜在市场是在国道网更新中的应用。

在波兰，经受车辙的国道的常用加强技术是：在刨平挤出的材料后，铺上15cm的良好级配沥青混合料+5cm沥青混凝土作为磨耗层。图5示出，按同等结构强度，10cm的FRCCTM+4cm掺35/50沥青薄碎石料层方案是彻底解决车辙问题的办法，同时，此加强路面每平米可节省费用10至12%。

纵座标：厚度（cm）;横座标：重载卡车（3.5吨）单向日交通量（辆）

图3路基承载能力为E=120MPa的路面厚度比较

纵座标：成本，美元;横座标：重载卡车（3.5吨）单向日交通量，辆

图4欧洲按不同交通量各种路面的每平米成本比较

左图:沥青方案右图:FRCCTM方案

图5波兰国道用FRCCTM强化方案比较

2.3在中国对FRCCTM技术的经济性评价

在CTI与山西省交通规划勘察设计院之间的技术转让框架内，2003年秋在中国山西省计划建立一个FRCCTM试验工程。这是一条2x2车道120000m2的即12km长新建路面的国道一级公路。该路面处在运输煤炭的矿区，将承受每天每向2500辆超载重载卡车的交通量，轴载经常达19吨。其他的FRCCTM项目正在与上海市城建部门商谈中。

相对于西欧所作的关于各种不同材料的对比分析结果，尽管由于中国的物价水平普遍比西欧低20%到30%，经济性的估价仍然是有利于FRCCTM。我们可观察到对每天单向500辆重载卡车的交通量，FRCCTM仍有经济性优势，交通量越增加时这优势越会增大。

更准确來看，图7示出结构上相当的两种高速公路路面的比较。该例子是湖北省一项常用的路面结构，它符合交通部颁布的国家行业标准，亦即一项较厚的半刚性路面，其沥青材料厚18cm。FRCCTM方案（在湖北省其单价为75US$/m3，在上海约为80US$/m3）可节省8至10%，而沥青与碎石料消耗可节省30%。

纵座标：成本（美元）;横座标：重载卡车（3.5吨）单向日交通量（辆）

图6FRCCTM相对于沥青混凝土和CRC的经济性比较

左图:沥青方案右图:FRCCTM方案

图7中国湖北省新高速公路FRCCTM路面方案

可注意到中国水泥是质优价廉，为了减少进口沥青而选用半刚性结构。根据中国交通部的指令，为了再利用热电站发电的副产品，底基层的水泥经常用粉煤灰來替代，特别是在山西省。还可注意到FRCCTM用的Dramix80/60钢纤维是由Bekaert公司在上海的分公司生产的。

作为对中国情况的结论，必须强调，从国家角度來看，为了采用国产产品並减少沥青进口，不惜放宽对裂纹的考虑，特别是采用粉煤灰方面。在这背景下，可以看到FRCCTM技术能给出一个对应的答案，这答案一方面能滿足了交通部规定的经济要求，另一方面又能滿足减少裂纹从而改善路面质量的技术要求。因此FRCCTM方法在中国的发展前景是巨大的，当然条件是在现场实施中以事实來确认所期望的经济优势，并且每一开发阶段即使是最小的也必须取得成功。

3建立在成功经验上的技术要求

相对于沥青技术而言，FRCCTM方法具有常规的浇注式混凝土技术的优点：

它能消除路面车辙问题，

只要建造时尺寸确定正确，它能保证很长的路面使用寿命，从而减少护养费用，仅仅需要定期更新沥青磨耗层。

水泥混凝土本质上承受结合料凝结时的收缩，因而具有干缩和温缩应力而产生裂纹的缺点。FRCCTM所用的混凝土在这点上也不例外，尽管由于采用较低的水泥和水的配量以减少收缩率，并达到高的机械性能。掺入钢纤维也正是为减少FRCCTM的裂纹：因此应确定这种裂纹的可接受的极限。

LROP工作组在现场所取得的样芯和检测证明了FRCCTM的裂纹开口在整个板块厚度上为0.8至1mm，裂纹两边缘之间的荷载传递为100%。FRCCTM的小梁试件同样证明存在开口为0.2至0.3mm的许多微型裂纹，这些微型裂纹在沥青磨耗层表面上是肉眼看不见甚至是不会出现的。采用每立方米FRCCTM掺入30kg的钢纤维时，相应的裂纹间距约为30至60m。

必须强调：

CRC路面与FRCCTM路面在裂纹上存在的差距，后者是无损害的；

用水性结合料处理的集料，它的裂缝只有几毫米，特别是在中国采用了粉煤灰胶结料，其经济优点是不能否定的，但裂缝开口边缘之间的负载传递质量就受到一些影响。

有人提出FRCCTM的裂纹内钢纤维的腐蚀问题。兹提醒这点，二十多年来，对使用中的CRC所作的观察证明了对开口小于1mm的裂纹：

在裂缝处钢纤维几乎未被腐蚀，甚至路面没有覆盖沥青磨耗层，也如此；

裂缝开口边缘之间的负载是由碎石料传递，而不是由钢纤维传递。

根据以上观察结果，尽管下述操作不一定是必须的，FRCCTM的裂纹可在10cm宽度上摊铺沥青乳化液使之密封。（该操作类似于返修沥青碎石料后密封一接缝的操作）。车辆用户几乎察觉不了这点。然而如要保持其密封性，每2至3年须重复一次这操作，这意味着必须进行一次费用不高的养护並在操作期间局部封闭道路。

曾经实施300m长的FRCCTM试验路段，该路段采用每立方米混凝土掺入40kg的钢纤维配量。经过三个冬季后，该路段出现不到1m长的裂纹开端，並且有不透过沥青磨耗层的微型裂纹时使用很好。目前对该评价作出定论还过早，还必须进行更多的实验和现场检测。然而根据这些成绩，作为技术要求可以提出一些方向性意见，在应用FRCCTM技术时可提出两档使用等级：

（1）“标准”用途级，相应于30kg的钢纤维配量，会出一些现开口小于1mm的裂纹，其负载传递良好（亦即可与CRC裂纹相比，但裂纹间距为30至60m，而不是CRC的3m至5m）。有如上述第2部分所示，FRCCTM产品对重交通量路面是很有竞争力，并能满足业主寻找创新技术以降低成本的要求。

（2）“高档”用途级，相应于40kg的钢纤维配量，达到连续的、抗车辙的和几乎无裂纹的路面要求，是为了滿足要求十分高并且对路面形象特别挑剔的业主需求。代价是外加10kg钢纤维配量，使每平米路面造价增加6至8%。这会显著的降低FRCCTM技术相对于沥青方案的竞争力。

钢纤维范文篇8

关键词：钢纤维混凝土地坪施工

国电南京自动化股份有限公司生产中心厂房位于南京市江宁经济技术开发区，厂房地坪面积21300㎡，其中最大分仓浇注长度达108.9m，全部采用了钢纤维耐磨混凝土地坪。工程使用后，混凝土地面平整、光洁，没有出现空鼓、开裂现象，得到了建设单位及质检部门的一致好评。

1、地坪基层及面层具体做法为：1600mm换、填土；300mm厚级配碎石；50mm厚细砂；0.3mm厚聚氯乙烯薄膜二层；90mm厚素混凝土垫层；160mm厚钢纤维混凝土面层及3mm厚耐磨粉。

2、工程特点和施工重点分析

2.1厂房所在位置位于古秦淮河冲击层，表面较松散，中间夹杂大量淤泥和砖石等建筑垃圾，经设计和质检部门认定须进行换、填土。现场平均挖土深度约1m，填土约1.6m。如何确保分层回填后的地坪基层土方压实度满足设计要求，防止出现不均匀沉降，是地坪施工的一个重点。

2.2混凝土混合料的搅拌

由于钢纤维两端带钩，容易在搅拌时结团或分布不均，进而影响工程质量。所以确保合理的配合比和搅拌工艺是至关重要的。

2.3混凝土面层水平度的控制

地坪表面平整度误差要求在3mm内，水平度要求高，如何控制面层的平整度是施工的另一个重点。

2.4防止地面裂缝

由于厂房地坪浇注面积较大，厂房长195m，宽108.9m，设计未设计变形缝，地坪施工前，由我单位提出，经设计、建设、监理单位研究，分别在长度方向的（1）、(12)、（14）、（23）轴和宽度方向的（A）、（M）轴墙体一侧留置膨胀缝，施工时混凝土采用分仓浇注，膨胀缝之间最大单块浇注长度达108.9m。如何防止地面裂缝，是工程中的重中之重。

3、施工工艺

3.1地坪换、填土

基础混凝土垫层底标高为-2.6m,换填厚度达1.6m。回填时严格控制填土的含水率，使其保持在最佳含水状态，回填土每30cm虚铺一层，用15T压路机碾压6遍，压路机行驶速度25—30米/分钟，轮迹互相搭接20—30cm。每层碾压结束，用环刀土工试验，确保基土压实度大于0.92。柱基周围无碾压的部位，用电动打夯机人工配合夯实。为确保厂房地坪下土体稳定，在厂房边轴线以外2m范围内均需进行素土回填。

3.2级配碎石铺设

地坪换、填土后，铺设30cm厚级配碎石，碎石粒径5—40mm，拌和均匀铺设后，采用15T震动压路机碾压密实，并用灌沙法对密实度进行检验，确保压实度大于0.92。

3.3细砂及薄膜铺设、混凝土垫层浇注

细砂主要为保护防潮层的薄膜而设，因此细砂中不允许有较大的沙砾，以免破坏薄膜。铺设细砂后应在表面喷水湿润，使细砂表面均匀密实，并立即铺设薄膜；薄膜铺设后即可进行浇注9cm厚C10混凝土垫层。浇注时采用混凝土输送泵，其中混凝土泵管的钢管支架下设木板用以保护薄膜，施工人员小心操作严禁硬物碰撞薄膜以保护薄膜免遭破坏。

3.4钢纤维混凝土面层施工

（1）配合比设计

水泥：采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥；

碎石：碎石粒径不宜大于钢纤维长度的2/3，一般为5—20mm，含泥量小于1%；

砂：宜用中粗砂，细度模数2.5—3.0，含泥量小于3%；

钢纤维：采用佳密克丝钢纤维，型号RC65/60BN，长度60mm，直径0.9mm等级：65，单根钢丝最低抗拉强度：1000N/mm2，掺量20kg/m3；

水：采用可饮用的自来水；

根据试验室原材料现场取样，C25钢纤维混凝土配合比为：水泥：碎石：黄沙：水：钢纤维：NC-1外加剂=420：1022：772：210：20：5.5

（2）钢纤维混凝土的搅拌

在拌合物中加入的钢纤维应充分分散均匀，才能在混凝土中起到增强作用，如果加入的钢纤维分散不均匀，将使有的部位混凝土缺少钢纤维，有的部位钢纤维过多形成团，这样不仅没起到增强作用，还会引起局部强度削弱，因此只有保证钢纤维在拌合料中分散均匀，才能获得良好的增强效果。

试验表明，影响钢纤维在拌合料中分散均匀性的主要因素为：钢纤维的体积率、长径比、碎石粒径、水灰比、砂率、以及搅拌机械、投料方法等，其中搅拌机械和投料方法尤为重要。施工时应严格按照试验室设计的配合比下料，采用强制式搅拌机拌合，可先投入砂、石、水泥、钢纤维进行干拌，使钢纤维均匀分散于拌合料中，然后加入水进行湿拌；也可先投入砂、石、水泥、水，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法，为了提高分散性，在投放钢纤维时，可用钢纤维分散布料机。由于采用商品混凝土，搅拌时要安排专职试验员长驻搅拌站，监督、控制商品混凝土的搅拌质量，确保混凝土配合比符合设计要求，搅拌质量合格。

（3）混凝土面层的浇注

厂房柱距9*9m，施工时，按柱距分仓浇注施工，先浇注的区域采用14号槽钢作侧模，用充气钻在模板内外二侧每0.8m交错钻眼，锚入Φ18钢筋，内侧钢筋顶低于混凝土面2mm，侧模内外分别用木楔和钢筋加固牢固。

支模时用水平仪严格控制槽钢顶标高，在模板支设后用C30细石混凝土将槽钢下面填实，以免混凝土振捣时漏浆，影响混凝土强度。混凝土浇筑时应加强振捣，由于钢纤维会阻碍混凝土的流动，因此钢纤维混凝土的振捣要比普通混凝土的振捣时间长，一般应为普通混凝土的1.5倍。振捣时采用5m长的平板振动器（尽量避免使用插入式振动棒）将混凝土振捣密实直至出浆，用2m长刮尺和木抹子将混凝土表面混凝土浆抹平，误差控制在3mm以内。

（4）耐磨层施工

在混凝土面层初凝时，开始耐磨层的施工。耐磨面层材料选用MONOTOP8耐磨粉，每平方5kg，厚度3mm。施工时先将规定用量2/3的MONOTOP8耐磨粉按标画的板块面积用手工均匀撒布在初凝的混凝土表面。完成第一次撒布作业，待材料吸收一定水分后，进行机械圆盘的慢磨作业；第一层材料硬化至一定阶段时，进行第二次剩余的耐磨粉撒布。表面收光时卸下圆盘采用机械磨光片镘磨，机械镘磨应纵横交错进行，运转速度和镘磨角度变化视混凝土地面硬化情况而作出调整，直至表面收光为止。边角等机械难以操作的区域可用手工镘磨加工完成。

耐磨地面完成后，为防止其水分蒸发过快，确保耐磨粉强度稳定增长，应在地面施工完24小时左右在其表面喷敷NONOTOP专用养护剂，进行前期养护。

4、伸缩缝的设置和施工

（1）缩缝

地坪混凝土按柱距9米跨每4.5m宽浇注，在分仓混凝土浇注6—8天，并且其强度要达到12Mpa时切割缩缝。切割时沿纵向用切割机每隔9m切割平头缝，形成4.5*9m缩缝，是分仓浇注的接头缝和后切割缝。切割深度5mm,缝宽3—5mm，缝内嵌填柔性材料。

（2）伸缝

在厂房长度方向的（1）、（12）、（14）、（23）轴和宽度方向的（A）、（M）轴墙体一侧设置膨胀缝，膨胀缝内填入聚苯乙烯泡沫板，板厚20mm，防止因温度变化因起混凝土变形受到阻碍。在地坪结束后，外墙下部用弧形塑胶踢板镶贴，刚好将此缝隐蔽，达到美观效果。

钢纤维范文篇9

1试验过程

表1纤维混凝土力学性能

--------------------------------------------------------------------------------

试件编号

纤维体积率(%)

轴心抗压强度/MPa

弹性模量/GPa

--------------------------------------------------------------------------------

C

0.00

20.8

14.96

CF1

0.10

21.0

12.43

CF2

0.20

21.9

12.97

CF3

0.25

22.5

13.42

SE

1.0

20.9

20.10

SK1

1.2

21.1

22.40

SK2

1.6

22.9

23.71

SK3

2.0

23.4

24.01

--------------------------------------------------------------------------------

1.1试件试验所用材料及混凝土配合比见文献[5]。棱柱体试件尺寸为100mm×100mm×300mm，各类试件个数均为6个，纤维混凝土力学性能列于表1，表中C代表素混凝土，CF1～CF3代表碳纤维混凝土，SE代表E型钢纤维混凝土，SK1～SK3代表K型钢纤维混凝土。

1.2静载试验在作疲劳试验前先作了静载抗压试验，以确定试件破坏时的最大荷载。试件室内自然养护45d后作试验。由于试件数量较多，试验持续时间达9d，为了取得较精确的静载轴心抗压强度，用以下方法来测算疲劳试验时任意一天的轴心抗压强度，并以此来确定疲劳试验中的应力水平。

试验开始的当天，测一组试件的轴心抗压强度，试验过程中每隔3d测一组轴心抗压强度，代入下式[4]确定A、B常数。

fc,t=Alogt+B

(1)

式中：fc,t为龄期t天时的轴心抗压强度。利用式(1)可求得任意给定一天的轴心抗压强度。

1.3疲劳试验装置及试验过程整个试验在德国生产的电液伺服系统试验机上完成，疲劳加载按恒力控制，加载波为正弦波，频率为0.5Hz.为了避免加载过程中出现非接触情况，试件上保持了0.05Fmax的最小压力(Fmax为静载试验时的最大荷载).测试系统由试验机自带的位移计、压力传感器、动态应变仪和x-y函数记录仪组成，同时用计算机自动采集系统记录和显示数据。记录仪记录了疲劳过程中的荷载-位移曲线。加载应力水平τ等于疲劳荷载与静载轴心抗压强度的比值，本试验τ分别取0.70、0.80、0.90和0.95.

2试验结果及分析

2.1疲劳试验结果

2.1.1疲劳寿命素混凝土、碳纤维及钢纤维混凝土在4种不同应力水平下的疲劳寿命列于表2.

表2纤维混凝土抗压疲劳寿命

--------------------------------------------------------------------------------

试件

τ

--------------------------------------------------------------------------------

C

CF1

CF2

CF3

SE

SK1

SK2

SK3

--------------------------------------------------------------------------------

0.70

平均值

191

1600

1788

1874

2270

2393

2421

2625

变异性δ

0.15

0.08

0.09

0.07

0.10

0.09

0.08

0.08

0.80

平均值

79

258

333

342

562

634

734

777

变异性δ

0.15

0.01

0.07

0.11

0.19

0.03

0.11

0.08

0.90

平均值

31

88

103

117

187

192

200

179

变异性δ

0.22

0.13

0.12

0.15

0.12

0.11

0.11

0.14

0.95

平均值

13

19

24

27

103

115

121

124

变异性δ

0.21

0.20

0.21

0.20

0.24

0.10

0.18

0.24

--------------------------------------------------------------------------------

由表2可见，随着加载应力水平的提高，纤维混凝土的疲劳寿命减少，纤维体积率增加时，疲劳寿命增大。钢纤维混凝土的疲劳寿命是碳纤维混凝土的1.6～6.5倍。试件SE与SK1中纤维体积率接近，两种钢纤维均能均匀地分布于混凝土中，施工性良好。但是，带钩的K型钢丝纤维的疲劳寿命高于E型剪切类钢纤维。

在较低应力水平下，纤维混凝土的疲劳寿命高，但当τ≥0.80时，疲劳寿命明显降低。试验时清晰地观察到：当应力水平较低时(如图1(a)所示)，在循环初期，试件表面的可视裂纹少而短，循环次数增加，已有裂纹不再继续增长或增长十分缓慢，随着循环次数的进一步增加，新生疲劳裂纹不断萌生和扩展，最后，已有裂纹与新生裂纹共同向前扩展，并相互贯通，形成一条通缝，导致试件破坏。从试件内部损伤机制看，在低应力水平下，疲劳裂纹端部的应力集度小于纤维的阻力，纤维阻止了裂纹的扩展，要使裂纹通过钢纤维或高强碳纤维，就需增加循环次数，促使疲劳裂纹的扩展与贯通。在较高应力水平，如τ≥0.80时，循环初期，试件表面可视裂纹多而粗，当循环次数增加时，已有裂纹不断扩展，新裂纹逐渐萌生和扩展，最后两种裂纹在疲劳荷载作用下，相互搭接和贯通，导致试件破坏(如图1(b)所示).从试件内部损伤机制看，较高应力水平下，混凝土基体中裂纹端部的应力集度大于纤维的阻力，裂纹进一步扩展，累积损伤增大，疲劳寿命减少。

碳纤维混凝土疲劳寿命与应力水平、纤维体积率的关系如图2所示，图中纵坐标为碳纤维混凝土疲劳寿命与素混凝土的比值。在不同的应力水平下，碳纤维对混凝土疲劳寿命的提高幅度不同。但是，随着碳纤维体积率的增大，碳纤维混凝土的疲劳寿命基本上按线性规律增加，即

图1疲劳裂纹扩展过程示意

Ncf/Nc=a+bνcf

(2)

式中：νcf为碳纤维体积率，单位为(‰)，下同；Ncf为碳纤维混凝土的疲劳寿命；Nc为素混凝土的疲劳寿命。应力水平不同，则a、b系数不同。当τ=0.70时，a=7.62,b=0.78;τ=0.80时，a=2.40,b=0.80;τ=0.90时，a=1.98,b=0.73;τ=0.95时，a=1.21,b=0.33.这表明碳纤维混凝土的疲劳寿命与应力水平密切相关，当应力水平τ由0.70升为0.80时，碳纤维混凝土疲劳寿命与素混凝土疲劳寿命的比值明显减小。

图2碳纤维混凝土相对疲劳寿命与纤维体积率的关系曲线

2.1.2能量吸收试件在疲劳荷载作用下荷载-位移曲线下的面积为其所吸收的能量值，用J表示。当试件破坏时，荷载-位移曲线下的面积为疲劳过程中所吸收的总能量，用Jtot表示，总能量吸收值列于表3.

表3纤维混凝土所吸收的总能量(单位：N·m)

--------------------------------------------------------------------------------

试件

τ

--------------------------------------------------------------------------------

C

CF1

CF2

CF3

SE

SK1

SK2

SK3

--------------------------------------------------------------------------------

0.70

平均值

1273

4758

5081

5326

12793

14837

16069

18416

变异性δ

0.07

0.04

0.03

0.02

0.08

0.04

0.03

0.034

0.80

平均值

709

1454

1503

1609

3653

4489

5488

5637

变异性δ

0.03

0.06

0.10

0.03

0.16

0.05

0.06

0.06

0.90

平均值

393

603

804

919

2002

2325

2372

3221

变异性δ

0.14

0.12

0.17

0.08

0.05

0.14

0.12

0.06

0.95

平均值

224

344

367

392

1200

1461

1657

1658

变异性δ

0.17

0.15

0.11

0.13

0.06

0.23

0.18

0.09

--------------------------------------------------------------------------------

纤维混凝土试件在疲劳过程中裂纹扩展、纤维的脱粘与拔出等都需吸收能量，总的能量吸收与疲劳寿命、纤维体积率、应力水平以及损伤发展密切相关。与高应力水平相比，在较低的应力水平下，疲劳裂纹短而且少，纤维与基体间有良好的粘结力，纤维延缓了裂纹的扩展，增大了基体的疲劳寿命、可恢复变形和能量吸收值，试件能吸收更多的能量。当应力水平提高时，砂浆体中产生更多的裂纹，消弱了纤维对裂纹的阻滞作用，裂纹扩展速率和不可逆变形增大，疲劳寿命和能量吸收值减少。钢纤维与碳纤维的弹性模量接近，但钢纤维混凝土在疲劳过程中吸收的能量值大于碳纤维混凝土，这是由于钢纤维两端带钩，增加了钢纤维与基体间的摩擦力，在钢纤维被拔出的过程中即钢纤维混凝土的破坏阶段所吸收的能量大于碳纤维混凝土。钢纤维更有利于提高混凝土的耗能性能。

2.2疲劳累积损伤规律试件内部的损伤演化与能量吸收密切相关。从能量吸收的角度定义损伤变量D为：

D=J/Jtot

(3)

图3为试件能量吸收相对值或损伤变量D与循环次数比的关系曲线。由图可见，纤维混凝土的累积损伤为非线性损伤，用Miner线性损伤准则计算纤维混凝土结构的剩余寿命偏于保守，加载应力水平对于能量吸收或损伤演化有影响。纤维混凝土材料的能量吸收或累积损伤发展大致分为三个阶段：第一阶段，循环初期，n/N≤0.15时，能量吸收较快，由于材料的弹性变形在吸收能量，但损伤变形发展较慢，因此该阶段用能量吸收值来估算累积损伤不够准确；第二阶段，0.2≤n/N≤0.85，材料处于能量吸收或损伤演化的稳定发展阶段，能量吸收或累积损伤与循环次数基本呈线性增长规律，试件所吸收的能量用于裂纹萌生、稳定扩展和纤维的脱粘等，能量吸收反映了累积损伤发展规律；第三阶段，n/N＞0.85，处于能量吸收或累积损伤的快速发展阶段，试件中的裂纹由稳定扩展变为非稳定扩展，裂纹扩展速率加快，纤维不断被拔出，当纤维被拔出后，试件完全丧失承载力。

图3纤维混凝土能量吸收比与循环比的关系曲线

图3中，纤维混凝土的累积损伤发展与应力水平及纤维掺量有关，经统计分析得到碳纤维混凝土累积损伤变量Dcf以及钢纤维混凝土累积损伤变量Ds分别为：

Dcf=J/Jtot=(n/N)1-(3.1+1.7νcf)log(0.9τ)

(4)

Ds=J/Jtot=(n/N)1-(3.1+2.4νsfl/d)log(0.9τ)

(5)

式中：τ为应力水平，τ≥0.70；n/N为循环比。

3结论

(1)在对纤维混凝土进行疲劳设计和疲劳强度分析时，应考虑应力水平对疲劳寿命及能量吸收的影响。纤维混凝土在较低应力水平下的疲劳寿命和能量吸收比高应力水平时有明显的增大趋势。当应力水平大于或等于破坏荷载的80%时，纤维混凝土的疲劳寿命和能量吸收明显降低；纤维在较低应力水平下表现出很强的阻滞作用，延缓了混凝土基体的损伤发展。(2)当钢纤维体积率为1.0%～2.0%，碳纤维体积率为1.0‰～2.5‰时，钢纤维混凝土的疲劳寿命是碳纤维混凝土的1.6～6.5倍，能量吸收是碳纤维混凝土的3.9～4.8倍。(3)试件在疲劳过程中所吸收能量的相对值，较真实地反映了钢纤维和碳纤维混凝土的非线性疲劳累积损伤过程，用Miner线性累积损伤理论计算纤维混凝土的疲劳累积损伤偏于保守。

参考文献：

[1]ByongYB,Cheng-TzuTH.PropertiesofSteelFiberReinforcedConcreteunderCyclicLoading[J]。ACIMaterialsJ.,1998,95(2).

[2]HsuTC.FatigueandMicrocrackingofConcrete[J]。RILEM,MaterialsandStructures,1984,17(97).

[3]孙伟，高建明。路用钢纤维混凝土抗折疲劳特性研究[J]。东南大学学报，1993，21(2).

[4]鞠杨，樊承谋。钢纤维混凝土轴压疲劳性能研究[A]。第五届全国纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C]。广州：广东科技出版社，1994.

钢纤维范文篇10

钢纤维混凝土施工技术已经成为当前我国路桥施工中极为重要的一种施工手段，尤其是随着混凝土应用范围的拓展，这种钢纤维混凝土施工技术也得到了较大程度的进步，总的来看，这种钢纤维混凝土施工技术主要就是指在混凝土施工过程中，合理的应用钢纤维材料来提升其应用的效果。针对钢纤维的特性来说，这种钢纤维混凝土施工技术能够在较大程度上提升具体施工目标的强度，对于相应的作用力状况具备较强的抵抗作用，尤其是对于混凝土施工过程中常见的一些裂缝问题具有较强的控制效果，这一点在道路桥梁施工中极为关键。

1)从钢纤维混凝土材料的自重角度来看，和以往的一些材料相比，综合运用这种钢纤维混凝土施工技术在有效降低自重的前提下能够较好的保障施工的强度;

2)应用钢纤维混凝土施工技术能够保障其施工后的道路桥梁工程项目具备较好的抗压以及抗拉效果，进而提升其施工质量;

3)针对后期道路桥梁工程项目使用中出现的因为车辆行驶或者其他作用力而导致的各种变形问题来说，其恢复能力也存在着较为明显的优势;

4)在抗剪性、耐磨性以及抗裂性等方面，这种钢纤维混凝土施工技术也具备着明显的优势，进而便可以有效降低道路桥梁施工中裂缝问题的产生。

2路桥施工中钢纤维混凝土施工技术的应用

2．1在桥面铺装中的应用

针对当前道路桥梁施工过程中钢纤维混凝土施工技术的应用来说，其最为常见的一个应用位置就是桥面的铺装工作。在桥面的铺装过程中，合理的应用这种钢纤维混凝土材料进行相应的处理，相对于以往的施工技术手段来说，其优势是比较明显的，能够有效的提升桥梁路面的耐久性和抗压性，进而确保桥梁结构在后期的使用过程中具备着极强的舒适度，并且还能够有效保障桥梁工程项目使用的安全性;此外，因为这种钢纤维混凝土施工的性能比较强，所以相对于传统的一些施工技术手段，这种钢纤维混凝土的铺装厚度明显可以进行减薄，进而减少了桥梁工程项目的自身重量，对于桥梁的结构具备着较强的积极作用，优化了桥梁工程项目的受力结构，提升了其使用年限和使用的安全性。

2．2在路桥结构加固中的应用

对于桥梁工程项目的施工建设来说，安全性是极为重要的一个评价指标，而这种安全性的保障在很大程度上又依赖于路桥工程结构的稳定性，因此，一旦路桥工程项目的结构出现了损坏，必然会危及整个路桥使用的安全性，而对于这种路桥结构的损坏来说，在进行加固的过程中，钢纤维混凝土施工技术就能够充分的发挥自身的应用价值。具体来说，钢纤维混凝土施工技术在这种路桥结构加固方面的应用主要就是采取喷射的方式进行的，采用专门的喷射机来针对存在结构损坏的部位进行相应的喷射处理，进而达到修复的效果，尤其是对于表面剥落或者是出现裂缝的路桥结构具备极强的适用性。多年来的应用经验表明，采用这种喷射钢纤维混凝土材料进行路桥结构加固的方式能够有效地提升其原有的性能，对于路桥结构的抗震性以及耐久性具备极强的提升效果，在具体的应用过程中，还可以合理的应用各种添加剂来提升其最后的加固效果，比如TS速凝剂以及硫铝酸盐等都能够在实际的应用过程中表现出较强的积极作用，对于提升路桥结构的抗裂性具备较强的价值和效果。

2．3在桩基础施工中的应用

在路桥施工过程中，桩基础是极为重要的一个方面，其直接关系到整个路桥工程项目的稳定性，因此，这种桩基础施工必须要引起相关施工人员足够的关注，切实保障其施工的质量，提升桩基础的强度和稳定性，而钢纤维混凝土施工技术在这一点上也确实具备着较强的应用价值，尤其是对于桩基础施工中的桩顶和桩尖施工来说，合理的应用这种钢纤维混凝土施工技术优势是比较明显的。从具体的施工过程来看，这种钢纤维混凝土施工技术的应用能够在较大程度上提升其整个桩基础施工的效率，明显减少施工中锤击的次数，进而缩短了施工的工期，对于施工成本也具备着较强的控制效果，与此同时，其质量的保障作用也是比较明显的。但是就当前的施工使用现状来看，虽然其应用的价值比较明显，但是从成本的角度来看，也不适合于整个的桩基结构都应用这种钢纤维混凝土进行施工，对于桩身一般还是应用传统的钢筋混凝土材料进行施工。

2．4在边坡加固中的应用

在路桥施工过程中，边坡施工也是极为关键的组成部分，对于这种边坡的施工来说，最为关键的就是要做好相应的加固处理，进而在较大程度上保障其整体的稳定性，避免因为边坡出现损伤而导致路桥工程出现问题，在这一方面来说，合理的应用钢纤维混凝土施工技术确实具备着极强的价值和优势。在具体的实际应用过程中，这种钢纤维混凝土材料的使用不仅仅能够提升其边坡的强度和稳定性，还能够在一定程度上发挥防渗漏的效果，进而更好的起到加固和支护的效果，而针对其具体的施工操作过程来看，最为主要的施工手段就是采用相应的喷射机械设备来进行钢纤维混凝土的喷射，实践经验表明，其应用的价值和效果都是比较明显的，值得进行推广和使用。

2．5钢纤维混凝土施工技术的发展

对于今后的钢纤维混凝土施工技术在路桥工程施工中的应用来说，其最为主要的一个发展趋势就是针对钢纤维混凝土材料进行深入的研究，进而更进一步的提升其材料的性能，并且针对其具体的施工手段进行实践操作探索，逐步拓宽钢纤维混凝土施工技术的应用范围，提升其应用价值。

3结语