钢纤维混凝土

• 福建漳龙高速公路乌石山隧道
处于构造剥蚀中低山区，地形 复杂，隧道区内构造发育以断 裂为主，裂隙彼此贯通，多处 形成密集裂隙带，尤其是在隧 道出口550m范围内，层间破 碎带更加发育，对该段隧道的 影响更加显著。在隧道进洞 50m后拱顶出现较大沉降，多 次发生塌方。最后决定以钢纤 维喷射混凝土支护取代钢筋网 喷射混凝土支护，随后显示支 护沉降变形较小，在多次爆破 作用下裂缝仅出现3-5mm， 安全通过塌方区。
（六）由于改善了混凝土的性能，纲纤维混凝土的寿命能 够大大延长，维护修理费用也能够大幅度降低。
钢纤维混凝土的强度
（一）普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，
其抗压强度随着纤维量的增加而稍有增加，一般在0—
25%之间。从钢纤维混凝土抗压试验的破坏形式来看，
无碎块、无崩裂，基本保持原来的外形，只出现裂缝和
钢纤维混凝土的配合比
一般要求
钢纤维混凝土配合比除满足普通混凝土一般要
求外，还应满足抗拉强度或弯拉强度、韧性及施工
时拌合物和易性和钢纤维不结团的要求。
钢纤维混凝土的配合比
（一）钢纤维的合理选择 钢纤维表面应洁净无锈无油，保证钢纤维与混凝土 的粘结强度，不允许因分散不均而相互粘结成团。其尺 寸和抗拉强度应符合技术要求。
脱皮，改变了混凝土脆性破坏的形式，由脆性破坏变为
近似于延性断裂。在断裂前出现较大变形，裂缝扩展速
度较慢，提高了混凝土的韧性和抗裂性。
钢纤维混凝土的强度
（二）钢纤维混凝土的抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度
随着纤维量的提高而明显增加，抗拉强度可提高40%— 80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一 100%。
钢纤维混凝土的耐久性
（二）由于钢纤维的存在使得混凝土的抗冻融性大大 改善。尤其是混凝土含气量较大时，钢纤维对混凝土 的抗冻融性更有利。 （三）在钢纤维混凝土中，钢纤维断面尺寸对整个混 凝土体积来说是很小的。由于混凝土中的水泥碱度较 高，ph值为12-13，钢纤维在碱性介质中产生钝化膜， 能防止纤维的锈蚀。通过十多年的应用观察，虽然表 面可见到纤维的锈斑，但还没有发现因纤维锈蚀而造 成混凝土破坏的现象。
钢纤维混凝土
2011.9.28
钢纤维混凝土
一、定义 二、性能特点
三、强度和耐久性
四、配合比 五、工程应用实例
定
义
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布
的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。
钢纤维混凝土的性能特点
钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混 凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了 混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的 延性。
钢纤维混凝土的性能特点
（一） 强度和重量的比值增大，这是纤维增强混凝土具
有优越经济性的重要标志，也是它具有广阔发展前景的重
要保证。
（二）钢纤维混凝土其抗裂、抗拉、抗弯、抗剪性能均较
普通混凝土有大幅提高。 因此， 可减少钢筋材料消耗并
减少混凝土的用量。
钢纤维混凝土的性能特点
（三）大大提高了混凝土的抗裂强度和耐磨性能，疲劳强 度和抗冻融性能，由于钢纤维在混凝土中的阻裂机制，钢 纤维混凝土具有比素混凝土更好的软化后性能和抗裂疲劳 性能。
普通水泥混凝土抗压强度与水泥标号、水灰比的关
系确定,一般为0.45-0.5。
钢纤维混凝土的配合比
（四）粗骨料粒径不宜于大于20mm和钢纤维长度的
2/3，粗骨料的级配应符合要求，否则会影响钢纤
维混凝土拌合料的流动性和水泥用量。
（五）外加剂。在钢纤维混凝土的拌制过程中，为
了改善拌合料的和易性、减少水泥用量或提高强度，
谢 谢
钢纤维混凝土的配合比
在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而 提高，太短起不到增强作用，太长则施工比较困难，影 响拌合物的质量；直径过细容易在拌合过程中被弯折，
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过粗则在同样体积率时，增强效果较差。钢纤维长度为
15～60mm，直径或等效直径为 0.3～1.2mm，长径比为
30～100，其增强效果和施工性能一般可满足要求。
同时，钢纤维体积率不宜过大，一般不宜超过2%，
否则拌合物的和易性将变差，施工较困难。
钢纤维混凝土的配合比
（二）砂的细度模数应适中， 配制钢纤维混凝土
宜用中粗砂。 砂的级配应符合要求，砂的密度一
般为2.5～2.7 g/m³。
（三）钢纤维混凝土的配制对水的要求不高，但不
得采用海水，海沙，严禁掺加氯盐。其水灰比可按
总 结
钢纤维混凝土作为一种新型复建筑材料，近年来在国 内外得到了速发展。和普通混凝土相比，不仅能显地 改善混凝土的抗拉、抗剪、抗弯抗裂和耐磨能，而且 可以大大增断裂韧性和抗冲击性能，显著提高构疲劳 性能及其耐久性，加之施工简便，价格相对低廉，所 以在公路路面桥梁结构、机场跑道、铁路轨枕、等工 程中大量应用。随着其钢纤维生产技术的不断进步和 基础理论的不断完善，钢纤维混凝土的应用领域将进 一步拓宽，发展前景未可限量。
钢纤维混凝土的耐久性
钢纤维掺混凝土的耐久性系指耐腐蚀性、耐冻融
性以及承受钢纤维锈蚀引起破坏的能力，腐蚀、冻融
和钢材锈蚀都能使钢纤维混凝土的耐久性降低。 （一）钢纤维混凝土的耐腐蚀性，主要取决于水泥品 种，水泥用量和水灰比等。若钢纤维混凝土的密实性 好，采用了耐腐蚀的水泥，即使掺入了钢纤维，因纤 维均匀分散在基材中，不会对混凝土产生多大的危害。
（四）具有卓越的抗冲击性能，钢纤维混凝土在纤维掺量
为0.8%-2%时，其冲击韧性指标可以提高50-100倍，甚至
更高，每立方米混凝土中分散有数百万根钢纤维，因此钢
纤维混凝土用于承受冲击荷载、疲劳荷载的结构，优越性 十分明显。
钢纤维混凝土的性能特点
（五）使用钢纤维喷射混凝土，可以方便地解决年久失修 或失火烧损的建筑物补强修复问题。
可掺入一定量的外加剂。最常用的是减水剂，可提
高混凝土的和易性，对抗冻性有要求的钢纤维混凝
土宜选用引气型减水剂。
工程应用实例
钢纤维喷射混凝土具有较好的韧性，当结构受力达
到极限后随着变形的发展仍能保持一定的承载能力，它 的韧性对围岩变形具有良好的吸收能力，有利于在与围 岩的共同变形中建立起新的平衡。
工程应用实例