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钢纤维混凝土配合比设计及质量控制
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内容提示： 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。
[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
钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。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金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。
桥面铺装层作为桥梁的非主体结构，通常被设计和施工所忽视，长期车辆荷载的作用，是造成桥面开裂、损坏的主要原因，从而影响桥梁的使用质量，降低使用寿命，在桥面铺装层使用钢纤维混凝土将会有效地解决桥面使用过程中容易出现的质量问题。
一、钢纤维混凝土配合比设计的要求
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㎏/M3。
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。
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.
[2]张中海.钢纤维混凝土及其质量检验.
[3]钢纤维混凝土试验方法.中国建筑工业出版社. 来源: 《建筑中文网》.
[关健词]钢纤维 配合比设计 质量控制
钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。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金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。
桥面铺装层作为桥梁的非主体结构，通常被设计和施工所忽视，长期车辆荷载的作用，是造成桥面开裂、损坏的主要原因，从而影响桥梁的使用质量，降低使用寿命，在桥面铺装层使用钢纤维混凝土将会有效地解决桥面使用过程中容易出现的质量问题。
一、钢纤维混凝土配合比设计的要求
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㎏/M3。
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。
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.
[2]张中海.钢纤维混凝土及其质量检验.
[3]钢纤维混凝土试验方法.中国建筑工业出版社. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200910/14155.htm
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