钢纤维混凝土

第三节 钢纤维混凝土的配合比设计
钢纤维混凝土配合比设计的基本目的： 将各种材料（钢纤维、水泥、水、粗细集料以及必要的外
掺剂）按照一定的比例合理配制，是配制出的钢纤维混凝土满 足下列基本条件。 1）满足结构设计强度要求。 2）拌和出的混凝土的和易性满足施工要求。 3）满足混凝土耐久性的要求。 4）满足经济性的要求。 基体混凝土中掺入钢纤维的主要目的： 提高混凝土的抗弯拉能力、抗疲劳能力及增强混凝土的 韧性、防裂和阻裂能力。
3. 水 凡能饮用的水和洁净的天然水，均可用于钢纤维混凝土。因 为海水对钢纤维有锈蚀作用，不允许用海水拌制钢纤维混凝土。 4. 石料 粒径不宜大于钢纤维长度的2/3，一般为5~20mm，最大粒 径不大于20mm。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 5. 砂 宜采用中粗砂。 当钢纤维混凝土拌和料的和易性相同时，用过粗的砂易产生离 析和泌水现象；过细，则水泥用量过大。 6. 外掺剂
第三节 钢纤维混凝土的配合比设计
钢纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、抗拉强度与水泥等 级、水灰比、钢纤维体积率和长径比、砂率、用水量等因素有 关。 水灰比和水泥标号对抗压强度影响最大； 钢纤维的体积率和长径比、水泥等级对抗折强度和抗拉 强度影响较大； 砂率和用水量对和易性影响较大。
抗压强度与水灰比及水泥等级的关系 抗折强度或抗拉强度 水灰比 体积率 砂率 用水量
一、材料组成 1. 钢纤维 4）钢纤维的技术性能 （1）抗拉强度 钢纤维混凝土的强度取决于钢纤维的强度、混凝土基体的强度、 钢纤维和混凝土的粘结强度等几个方面。 钢纤维的抗拉强度受材质和加工工艺的影响。冷拔钢丝切断的钢 纤维抗拉强度较高，为600~1000MPa，薄板剪切法、熔钢抽丝法 和铣削法生产的钢纤维抗拉强度为380~800MPa。 （2）粘结强度 钢纤维混凝土的破坏大多是钢纤维被拔出，故粘结强度很重要。 表面粗糙和截面不规则的钢纤维可以增大钢纤维与混凝土基体的粘结 强度，钢纤维异形化也可以增大钢纤维与混凝土基体之间的锚固力可 抗拔力。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 1. 钢纤维 5）用于钢纤维混凝土路面的钢纤维的规定 《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2002）规定， 路面用钢纤维的强度、尺寸、用量应满足以下4条。 （1）单丝抗拉强度不宜小于600MPa （2）钢纤维的长度宜控制在粗集料最大公称粒径（19mm）的 1.33~2倍，两者必须匹配。铣削型钢纤维不宜大于26.5mm，剪 切型或熔钢抽丝型钢纤维不宜大于19mm。 （3）以体积率计的钢纤维掺量一般为0.6~1.0% （4）宜使用锚固端的钢纤维，不得使用钢丝切断型，两端带直 角或弯钩形钢纤维，不宜使用波浪形以及其他可能导致成团的钢 纤维。
铺面工程新材料
CH9 钢纤维混凝土
第一节 纤维混凝土

纤维混凝土 水泥混凝土中加入纤维，以改善混凝土自重大、脆性大、


抗拉强度低等弱点，是混凝土改性的重要手段。 应用领域：建筑、交通、水利、矿山 常见的纤维 石棉纤维、植物纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、高密度聚 乙烯纤维 聚丙烯纤维、维尼纶纤维、丙纶纤维、腈纶纤维、碳纤 维 开夫勒纤维、钢纤维 公路工程常用的是钢纤维混凝土，用于路面、桥梁、隧道 等工程中。
2. 钢纤维混凝土的变形性能 钢纤维混凝土弹性阶段的变形性能与其他条件相同的普通 水泥混凝土没有显著区别。 韧性是衡量塑性变形性能的重要指标，通常用与荷载—位 移曲线（或应力—应变曲线）下面积有关的参数表示。 在通常的纤维掺量下，抗压韧性可提高2~7倍，抗弯韧性可 提高几倍到几十倍。 3. 收缩和徐变 钢纤维混凝土的收缩值随着纤维掺量的增加而有所降低。 在路面和其他结构中，由于钢纤维的约束作用还可消除或 减少收缩裂缝。 钢纤维混凝土与普通混凝土在持续荷载作用下的受压徐变 差别不显著。
第三节 钢纤维混凝土的配合比设计
一、配合比设计的基本要求和特点
钢纤维混凝土的配合比设计，除了要按抗压强度
控制外，还应根据结构设计要求及工程具体要求进行 抗拉和抗折强度控制，以此来确定钢纤维混凝土的配 置强度，以充分发挥钢纤维的增强作用。
在配合比设计时，既要考虑钢纤维在混凝土中能 均匀分散，又要考虑到如何使钢纤维周围包裹满水泥 浆液，以保证钢纤维在混凝土中能充分发挥作用。 同时，在混凝土中加入钢纤维后，和易性有所降 低，应适当增加用水量和水泥用量。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 1. 钢纤维 1）钢纤维的生产方法 D. 熔钢抽丝法：将回收的废钢用电炉熔融成1500~1600℃的 钢液，在钢液表面用一个高速旋转的熔抽轮接近钢液，熔抽轮 上按所需钢纤维的尺寸刻出许多槽子，当熔抽轮下降到钢液面 时，钢液被槽刮出，并被熔抽轮高速旋转的离心力抛出，以极 快的速度冷却成型。 加工特性：工艺简单，生产效率较高，价格较低。改变熔 抽轮上的刻槽尺寸、转速和浸入深度，可生产不同尺度的钢纤 维。
1. 钢纤维
1）钢纤维的生产方法 A. 钢丝切断法：用直径为0.4~0.8mm的冷拔钢丝按规定的长度 切成短纤维。 加工手段：切刀、冲床、旋转刀具 产品特点：表面光滑，与混凝土的粘结强度较差。
改善措施：改变钢纤维的外形，用进给钢丝的夹送辊将钢丝 压成棱形凹坑、波形或等距离压出弯钩后再切断。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
1. 钢纤维对混凝土强度的增强效果和影响因素 工程实践证明，钢纤维混凝土的破坏大都是钢纤维被拔出 而不是被拉断，因此改善钢纤维与基体间的粘结强度是改善 其增强效果的主要控制因素之一。改善措施： ①增加钢纤维的粘结长度 钢纤维长度一般20~40mm，最长不超过60mm。 ②提高基体对钢纤维的粘结强度 掺入一定比例的硅粉或者超塑化剂。 ③改善钢纤维的形状 增加钢纤维与基体间的摩阻力和咬合力。 ④改善钢纤维的分布和取向 对受拉混凝土构件，分布于受拉区沿受拉方向定向排列。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 1. 钢纤维 4）钢纤维的技术性能 （3）硬度 钢纤维应具有较高的硬度，与混凝土搅拌时，应不易于发生弯 折线形，若钢纤维的脆性过大，搅拌时易发生折断，影响增强 效果。 （4）耐腐蚀性 浇筑在钢纤维混凝土内部的钢纤维，只要捣固密实，与空气隔 绝，一般不会发生锈蚀。露出混凝土表面或在裂缝宽度超过 0.25mm时，暴露在空气中的钢纤维易发生锈蚀。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 2. 水泥
钢纤维混凝土中常用的水泥是32.5级和42.5级普通硅酸盐水 泥。钢纤维混凝土中水泥用量比普通混凝土的水泥用量要大， 一般为360~450kg/m3，对于路用钢纤维混凝土，水泥用量不得 低于360kg/m3（非冰冻地区）或380kg/m3（冰冻地区）。
。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
二、基本性能
1. 钢纤维对混凝土强度的增强效果和影响因素 2. 钢纤维混凝土的变形性能 3. 4. 5. 6. 收缩和徐变 疲劳性能 物理耐久性 化学耐久性
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能 二、基本性能
1. 钢纤维对混凝土强度的增强效果和影响因素
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
3）钢纤维的几何参数和体积率
长度指钢纤维两端点间的直线距离， 尺寸可为15~60mm。 钢纤维的直径（当钢纤维截面积为非圆形截面时，按相当于 圆形截面面积计算所得到的直径为等效直径）为0.3~1.2mm 。 钢纤维的长度与直径或等效直径的比值为长径比，通常为 30~100。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
计算配合比
试验结果
施工配 合比
施工现场条件
钢纤维混凝土与普通混凝土相比，有如下差异：
第四节 钢纤维混凝土的应用及施工
一、在公路路面和机场道面上的应用
钢纤维混凝土已应用于国内外的路面、机场跑道、 停机坪、桥面铺装等工程， 效果良好。 二、钢纤维混凝土施工中的几个问题
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 1. 钢纤维 2）钢纤维的形状 外形：由于材质和生产工艺不同有所差异，包括长直形、压 痕形、波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形。（图9-1）
a
b
c
d
e
f
g
h
截面：圆形、矩形、月牙形及不规则形等。（图9-2）
a
b
c
d
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
第三节 钢纤维混凝土的配合比设计 二、配合比设计的基本原理
钢纤维混凝土配合比设计的基本方法是建立在钢纤维混 凝土拌和料的特性及其硬化后的强度基础上的。 主要目的是根据使用要求，合理确定拌和料的水灰比、 钢纤维体积率、单位用水量和砂率等四个基本参数，以此 进一步计算出各组成材料的用量。 在确定设计参数时，既要满足抗压强度要求，又要符合 抗拉或抗折强度要求，以及和易性、耐久性、经济性的要 求。
（1）在同等强度下可减少混凝土量30%~50%；
（2）可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径1~2mm; （3）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； （4）与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能
一、材料组成 钢纤维混凝土是由钢纤维、水泥、水、粗集料、细集料以及根据 工程需要而掺入的化学外掺剂或掺和料组成。
6. 化学耐久性 在空气、污水和海水中有良好的耐腐蚀性。但已开裂的钢纤 维混凝土，钢纤维腐蚀速度取决于环境与裂缝状况。
第三节 钢纤维混凝土的配合比设计 一、配合比设计的基本要求和特点
当前没有形成一套合理且成熟的钢纤维混凝土的 配合比设计方法，生产中一般按照普通混凝土的配 合比设计方法，以混凝土的抗压强度确定拌和料的 配合比，只是适当的调整砂率、用水量和水泥用量。 按此确定配合比时，为获得较高的抗折强度，势 必会使抗压强度也相应提高，这是不必要的。 钢纤维混凝土的配合比设计应根据混凝土的使用 要求和钢纤维的特点进行合理设计。
4. 疲劳性能
钢纤维混凝土的抗弯和抗疲劳性能较普通混凝土有较大改善。 例如:当应力比为0.7时,掺量为1.5%的钢纤维混凝土抗疲劳寿 命超过105次，而普通混凝土仅为850次。 因此，在路面和桥梁等承受疲劳荷载的工程中，使用钢纤维 混凝土将使抗疲劳寿命显著提高。
5. 物理耐久性 钢纤维混凝土的耐冻融性、耐热性和抗气蚀性有显著提高。 抗渗性与普通混凝土没明显差异，但由于抗裂性能好，可以 用于有抗渗要求的薄壁蓄液结构。
第一节 纤维混凝土 钢纤维混凝土
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。 钢纤维性能优良，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。
第一节 纤维混凝土
第一节 纤维混凝土 钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势：
一、材料组成 1. 钢纤维 1）钢纤维的生产方法 B. 薄板剪切法：冷轧薄钢板剪切而成。 加工过程：剪切前，先将冷轧薄钢板剪切成宽度与钢纤维 长度相等的带卷钢，然后将带钢卷连续送入旋转刀具或普通冲 床切断。 产品特点：截面为矩形，沿长度方向也可以制成弯钩、波形 等异形钢纤维。 C. 厚板铣削法：将厚钢板或钢锭，用旋转的平刃铣刀进行铣削。 加工及产品特点：铣削时，钢纤维产生很大的塑性变形，轴 向扭曲，截面为月牙形，与混凝土的粘结性能较好。
使用目的：改善拌和料的和易性、减少水泥用量或者提高强度。 使用最多的是减水剂，以提高其和易性。 应注意外掺剂与水泥的适应性，根据使用目的选择外掺剂的品 种，根据使用要求、施工条件、拌和的材料等因素，确定其用量。
第二节 钢纤维混凝土的材料组成wenku.baidu.com性能
二、基本性能
钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维主要作用是：阻碍混凝 土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展。 在受荷（拉、弯）初期，水泥基体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。使纤维混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度比普 通混凝土显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也 有较大改善。