時(shí)間：2023-05-29 17:38:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼纖維混凝土，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
（一）復(fù)合力學(xué)理論
復(fù)合力學(xué)理論是以連續(xù)纖維復(fù)合材料理論為基礎(chǔ)，結(jié)合鋼纖維在混凝土中的分布特點(diǎn)形成的。該理論是將復(fù)合材料視為以纖維為一相，基體為另一相的兩相復(fù)合材料。
（二）纖維間距理論。纖維間距理論又稱纖維阻裂理論，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出來的。該理論根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)理論解釋纖維對裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用，認(rèn)為欲增強(qiáng)混凝土這種本身帶內(nèi)部缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度，必須盡可能地減少內(nèi)部缺陷的尺寸，提高韌性，降低裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子、減少裂縫尖端的應(yīng)力集中作用，故在裂縫處用纖維連接，受拉時(shí)跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫的上下表面，使裂縫處材料仍能繼續(xù)承載，這樣，因裂縫的出現(xiàn)孔邊應(yīng)力集中程度就緩和，隨著橋接裂縫纖維數(shù)目的增多，纖維間距越小，緩和裂縫尖端應(yīng)力集中程度越大，對裂縫尖端產(chǎn)生的反向應(yīng)力場也越大，當(dāng)纖維數(shù)量增加到密布于裂縫時(shí)，應(yīng)力集中就會消失，進(jìn)一步表明纖維的阻裂效應(yīng)，即在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形成和受力破壞的過程中，有效地提高了復(fù)合材料受力前后阻裂引發(fā)與擴(kuò)展的能力，達(dá)到鋼纖維對混凝土增強(qiáng)與增韌目的。
（三）界面應(yīng)力傳遞的剪滯理論。鋼纖維混凝土中鋼纖維周圍的水泥基體結(jié)構(gòu)與自身結(jié)構(gòu)是不相同的，即在鋼纖維與基體之間存在著界面層。鋼纖維混凝土的性能主要取決于混凝土基體性能、鋼纖維含量以及它們之間的界面特性。假定界面是一層厚度可以忽略的薄層，但具有一定的力學(xué)性能。當(dāng)荷載作用于鋼纖維混凝土?xí)r，荷載一般先施加于低彈性的基體，然后通過纖維-基體的界面，把一部分荷載傳遞給高彈模的纖維，使纖維和基體共同承擔(dān)荷載，從而起到增強(qiáng)的作用。
二、鋼纖維混凝土的應(yīng)用
鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料，以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等物理力學(xué)性能，目前已被廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機(jī)場道面工程、鐵路公程、管道工程、內(nèi)河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。
（一）水利工程
鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用比較廣泛，主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復(fù)雜的部位，如溢洪道、泄水孔、有壓疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護(hù)坡等。這些部位對混凝土材料自身的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及抗裂性能的要求都比較高，也正發(fā)揮了鋼纖維混凝土的自身優(yōu)勢。我國在實(shí)際工程中應(yīng)用的有：三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
（二）建筑工程。鋼纖維混凝土在建筑工程中的影響越來越廣泛，一般應(yīng)用于房屋建筑工程、預(yù)制樁工程、框架節(jié)點(diǎn)、屋面防水工程、地下防水工程等工程領(lǐng)域中。如抗震框架節(jié)點(diǎn)中使用鋼纖維混凝土，能代替箍筋滿足節(jié)點(diǎn)對強(qiáng)度、延性、耗能等方面的要求，而且還能提供類似于箍筋約束混凝土的作用，并解決節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋擠壓使混凝土難于澆注的施工問題；鋼纖維混凝土還具有良好的抗裂性，可使構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載下處于彈性階段而不裂，不出現(xiàn)應(yīng)力的重分布；用鋼纖維混凝土制成的自防水預(yù)應(yīng)力屋面板，不僅提高了自防水預(yù)應(yīng)力屋面板的抗裂性能，同時(shí)也減少了縱向預(yù)應(yīng)力筋的配筋率，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼纖維混凝土在建筑中的應(yīng)用實(shí)例有：福州東方大廈、沈陽市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽市中醫(yī)院、遼陽市食品公司辦公樓等工程。三）道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場跑道等工程中，包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長，使用性能提高，維修費(fèi)用減低，壽命延長。面層較普通混凝土可減少30-50%，公路伸縮縫間距可達(dá)30-100m，機(jī)場跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。用于路面及橋面修補(bǔ)時(shí)，其罩面厚度僅為3-5cm。在實(shí)際工程中有：北京東西環(huán)路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題，使用效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（四）鐵路工程。在鐵路工程方面，鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數(shù)萬次的振動，所以要求混凝土必須具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有：沈陽鐵路局長達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，使維修工作量大為減少，并提高了線路的使用壽命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問題，所以有待進(jìn)一步研究，但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫的支護(hù)、海洋平臺后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。我國江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。
除了上述領(lǐng)域外，還有很多鋼纖維混凝土的應(yīng)用的實(shí)例，如承受重級工作制造工業(yè)廠房和倉庫地面、薄壁蓄水結(jié)構(gòu)、預(yù)制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結(jié)構(gòu)、各類建筑物和構(gòu)筑物的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固、抗震加固等。
三、結(jié)束語
鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件水利工程、港口碼頭、機(jī)場跑道和停機(jī)坪、橋梁隧道以及各種構(gòu)筑物等方面的應(yīng)用前景將是十分廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.89,EM3,Junal1963(pp.147-168).
[2]高丹盈，劉建秀.鋼纖維混凝土基本理論[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.1994.三）道路和橋梁工程。鋼纖維混凝在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場跑道等工程中，包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長，使用性能提高，維修費(fèi)用減低，壽命延長。面層較普通混凝土可減少30-50%，公路伸縮縫間距可達(dá)30-100m，機(jī)場跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。用于路面及橋面修補(bǔ)時(shí)，其罩面厚度僅為3-5cm。在實(shí)際工程中有：北京東西環(huán)路立交橋、滬杭高速公路成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維混凝土解決工程難題，使用效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（四）鐵路工程。在鐵路工程方面，鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。鐵路工程承受較大的荷載、較高的速度和數(shù)萬次的振動，所以要求混凝土必須具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖擊性及較大的塑性。這正好利用了鋼纖維混凝土的抗沖擊性及較好的塑性。建成的工程有：沈陽鐵路局長達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程土。鋼纖維混凝土的應(yīng)用，使維修工作量大為減少，并提高了線路的使用壽命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。鋼纖維混凝土在海洋工程中的使用主要是鋼纖維混凝土的腐蝕問題，所以有待進(jìn)一步研究，但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫的支護(hù)、海洋平臺后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。我國江蘇石舀港碼頭的軌道梁工程中也使用了鋼纖維混凝土。
除了上述領(lǐng)域外，還有很多鋼纖維混凝土的應(yīng)用的實(shí)例，如承受重級工作制造工業(yè)廠房和倉庫地面、薄壁蓄水結(jié)構(gòu)、預(yù)制板、離心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆結(jié)構(gòu)、各類建筑物和構(gòu)筑物的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固、抗震加固等。
三、結(jié)束語
鋼纖維混凝土具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件水利工程、港口碼頭、機(jī)場跑道和停機(jī)坪、橋梁隧道以及各種構(gòu)筑物等方面的應(yīng)用前景將是十分廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
鋼纖維混凝土性能主要與鋼纖維的類型、摻量、長徑比、砂率、粗骨最大粒徑、減水劑、摻合料等因素有關(guān)。為了滿足鋼纖維的高強(qiáng)度性能，一般鋼纖維長度是15-60mm，直徑或等效直徑為0.3-1.2mm，長徑比為30-100，纖維體積摻量為0.5-2%。鋼筋混凝土的配合比也是影響性能的因素之一。鋼纖維與混凝土的配合比=素混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值×（1+鋼纖維對著強(qiáng)度系列×鋼纖維體積率×鋼纖維長徑比），簡化為fftm=ftm×（1+atm×pf×1f/df）。直接影響了混凝土的整體性和致密性。在施工過程中要嚴(yán)格控制混凝土的攪拌、澆筑和振搗、成型。攪拌需要遵循先后順序，首先把鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料攪拌均勻，然后加入水后再拌勻。澆筑最好在夜間進(jìn)行，避免產(chǎn)生溫度應(yīng)力。鋼纖維成型有粗骨料細(xì)、砂率大、纖維亂的特點(diǎn)，所以拆模后要及時(shí)發(fā)現(xiàn)纖維外露或者是漏振，出現(xiàn)這種情況及時(shí)用真空吸水工藝、機(jī)械磨平等工藝對鋼纖維外露進(jìn)行修整。對施工過程中澆筑成型的混凝土進(jìn)行檢測，滿足工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求。
二、鋼纖維混凝土在道路建設(shè)中的應(yīng)用
鋼纖維混凝土用于路橋的新建工程已經(jīng)是非常普遍的了。它具有減少鋪裝厚度、縱縫不設(shè)或者少設(shè)、減少橫向縮縫、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，完全符合路橋工程的要求。鋼纖維混凝土融合了混凝土和鋼纖維兩大優(yōu)勢，在工程建設(shè)中不管是效率還是質(zhì)量都得到事半功倍的效果。不僅包括路橋的新建，還包括補(bǔ)修工程。公路隨著使用年限的增加，會出現(xiàn)破碎、斷裂等問題。這時(shí)候如果用普通混凝土澆注會使路面的整個(gè)地基下沉。而利用厚度為12cmC30型號的鋼纖維混凝土就能有效避免這個(gè)問題。它不僅能夠保障原有的路基不受到損害，還能控制路面的平整度和坍落度。鋼纖維混凝土在路面施工過程中要提升施工的速度，因?yàn)殇摾w維混凝土凝結(jié)的時(shí)間短，硬化快，一旦超過時(shí)間，混凝土就難以塑性。在澆筑和攤鋪的過程中不能加水，只能噴霧。鋼纖維混凝土的面板尺寸要符合設(shè)計(jì)要求，一般尺寸在6-10m之間，面積不能>9。當(dāng)鋼纖維摻量較大時(shí)，取最大值；當(dāng)摻量較小時(shí)，取最小值。
1新建全截面鋼筋混凝土應(yīng)用。全截面使用的鋼纖維混凝土和普通混凝土相比會厚到50%-60%，鋼纖維產(chǎn)量在0.8-1.2%。橫縫的間距在20-50m。
2新建復(fù)合式鋼筋混凝土應(yīng)用。復(fù)合式是路面鋪上2-3層，2層路面是在全路面板厚的上層鋪上鋼纖維混凝土，大概是總厚度的40%-60%。3層路面上下兩層都是鋼纖維混凝土，中間采用普通混凝土。這種鋪設(shè)方法能夠大大加強(qiáng)路面的承載力和使用壽命，三是鋪設(shè)工序復(fù)雜、施工周期長。這種鋪設(shè)方式一般在機(jī)械化設(shè)置條件較高的地區(qū)使用。
3碾壓鋼纖維混凝土路面。碾壓鋼纖維混凝土是一種比較新穎的制作方法，是把鋼纖維放在碾壓混凝土中來減少混凝土的裂縫夠橫抗彎曲骨架，從而提高路面的強(qiáng)度和韌性。
三、鋼纖維混凝土在橋梁施工中的應(yīng)用
鋼纖維混凝土在橋梁的運(yùn)用中也有很重要的性能，一是鋼纖維混凝土的耐久性、抗裂性、抗拉性都能增強(qiáng)橋梁橋面的耐久性、抗裂性、抗拉性，最重要的是能增加整座橋梁本身的受力強(qiáng)度。在上部主梁的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用鋼纖維混凝土能夠減輕主梁自重，減少橋梁結(jié)構(gòu)的變形，使橋梁本身變得輕型。不僅能夠減少上部橋梁結(jié)構(gòu)原材料的費(fèi)用，還能減輕橋梁下部的承載力。橋梁墩臺本身就能利用鋼纖維進(jìn)行加固。橋梁通車時(shí)間長，對橋面和橋墩都會產(chǎn)生不同程度的損壞，利用鋼纖維混凝土能夠修補(bǔ)車輛對橋體造成的裂縫。同時(shí)鋼纖維混凝土的粘結(jié)性讓修補(bǔ)混凝土和原有混凝土充分粘結(jié)在一起加固了橋體。
四、結(jié)語
鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的是將組成材料，即鋼纖維、水泥、水、粗細(xì)集料及外摻劑合理配合，使配制的鋼纖維混凝土能夠最大限度的滿足施工和工程使用要求。
(1)滿足公路橋梁抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度要求，提高橋面的耐久性能；
(2)使配制的鋼纖維混凝土有較好的和易性，方便和滿足施工要求；
(3)充分發(fā)揮鋼纖維混凝土的特點(diǎn)，合理確定鋼纖維及水泥用量，最大限度地降低工程成本。
二、原材料質(zhì)量要求
鋼纖維：表面應(yīng)潔凈無銹無油，無粘結(jié)成團(tuán)現(xiàn)象，保證鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，尺寸和抗拉強(qiáng)度符合技術(shù)要求；單根鋼纖維絲的最低抗拉強(qiáng)度800N/㎜2，摻加量不超過70㎏/M3。
水泥：采用32.5級或42.5級普通硅酸鹽水泥。
碎石：應(yīng)采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、表面粗糙，近立方體顆粒的碎石。
細(xì)集料：宜采用天然中粗砂或機(jī)制砂。細(xì)集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，機(jī)制砂以砂當(dāng)量或亞甲藍(lán)值表示，其質(zhì)量必須滿足規(guī)范的要求。
水：無污染的自然水或自來水。
外加劑：宜選用優(yōu)質(zhì)減水劑，對抗凍性有明確要求的鋼纖維混凝土宜選用引氣型減水劑。
三、鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟
鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)一樣，一般采用計(jì)算法。可按下列步驟進(jìn)行：
（1）根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)值及施工配置強(qiáng)度提高系數(shù)確定試配抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。
（2）按試配抗壓強(qiáng)度計(jì)算水灰比，一般應(yīng)控制在0.45-0.50之間。可按普通水泥混凝土抗壓強(qiáng)度、水泥標(biāo)號、水灰比的關(guān)系式求得。
（3）根據(jù)試驗(yàn)抗折強(qiáng)度，按規(guī)定計(jì)算鋼纖維體積率。一般體積率選1.0～1.5%。
（4）根據(jù)施工要求通過試驗(yàn)確定單位體積用水量(摻用外加劑時(shí)應(yīng)考慮外加劑的影響)。
（5）根據(jù)試驗(yàn)確定合理砂率(現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)材料品種，鋼纖維纖維體積率，水灰比等適當(dāng)調(diào)整),一般應(yīng)控制在1.1-1.6%之間.
（6）按體積法計(jì)算材料用量確定試驗(yàn)配合比。
（7）按配合比進(jìn)行拌和物性能檢測，調(diào)整確定施工配合比。
四、鋼纖維混凝土的拌和
(1)必須使用滾動式混凝土拌和設(shè)備。當(dāng)鋼纖維體積率較高，拌和物稠度較大時(shí)，應(yīng)對拌和量進(jìn)行控制，一般應(yīng)不超過設(shè)備拌和量的60%。
(2)注意拌和料的投放順序，一般按水泥、鋼纖維、細(xì)集料、粗集料、水的順序進(jìn)行，先進(jìn)行干拌后再加水濕拌，同時(shí)，鋼纖維應(yīng)分2-3次投放，保證鋼纖維在拌和機(jī)內(nèi)不結(jié)團(tuán)，不彎曲或拆斷。
(3)應(yīng)根據(jù)拌和物的粘聚性、均勻性及強(qiáng)度穩(wěn)定性要求通過試拌確定合理的拌和時(shí)間。先干拌后濕拌，一般按干拌時(shí)間不少于80秒，濕拌時(shí)間不少于100秒（總拌和時(shí)間必須控制在300秒以內(nèi)）。
五、鋼纖維混凝土的施工與養(yǎng)護(hù)
（1）清除垃圾，清潔橋面，灑水濕潤，澆灑水泥漿（水泥漿可按重量比水：水泥=1∶1配制）。
（2）檢查橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)片擺放位置的正確性及鋼筋網(wǎng)片的搭接情況。
（3）鋼纖維混凝土卸料后應(yīng)用人工攤鋪找平，振搗密實(shí)，振平板粗平（不宜使用振動梁拉動找平），振平板每次重疊1/2。
（4）用鋼管提漿滾滾動碾壓數(shù)遍，使用提漿滾滾平提漿，避免鋼纖維外露。
（5）使用3米長鋁合金方尺從鋼模板一側(cè)向外刮平（精平），每次刮平時(shí)方尺應(yīng)交叉1/3以上。
（6）鋼纖維初凝后人工拉毛處理，使橋面粗糙。
（7）混凝土完成初期可噴灑養(yǎng)生劑，噴灑均勻，表面無色差，初凝后使用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，保持土工布濕潤。土工布覆蓋養(yǎng)生7天，灑水養(yǎng)生14天。
（8）如果橋面鋪裝鋼纖維混凝土為C60時(shí)，因混凝土標(biāo)號較高，水泥凝固快，應(yīng)集中設(shè)備、人員突擊施工，力爭使鋼纖維混凝土從拌和到精平完成的時(shí)間控制在4小時(shí)以內(nèi)。
六、鋼纖維混凝土質(zhì)量控制
（1）鋼纖維的質(zhì)量檢驗(yàn)
一是鋼纖維的長度偏差不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)長度的10%，每批次至少隨機(jī)抽查10根以上；
二是鋼纖維的直徑或等效直徑合格率不得低于90%，可采取重量法檢驗(yàn)，每批次抽檢100根，用天平稱量，卡尺測其長度，要求得到的等效平均值滿足規(guī)定；
三是鋼纖維的抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)，要求其抗拉強(qiáng)度不低于380MPA；
四是鋼纖維的抗彎拆性能，鋼纖維應(yīng)能經(jīng)受直徑3㎜鋼棒彎拆90°不斷，每批次檢驗(yàn)不少于10根；
五是雜質(zhì)含量，鋼纖維表面不得有油污，不得鍍有有害物質(zhì)或影響鋼纖維與混凝土粘接的雜質(zhì)。
（2）原材料的檢驗(yàn)
必須滿足上述原材料的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按照公路工程施工技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。
（3）鋼纖維混凝土的檢驗(yàn)
應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)鋼纖維混凝土的和易性、塌落度和水灰比等，同時(shí)必須現(xiàn)場目檢鋼纖維在混凝土的分布情況，發(fā)現(xiàn)有鋼纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象應(yīng)延長拌和時(shí)間。
七、注意事項(xiàng)
（1）由于鋼纖維混凝土拌和時(shí)對水灰比的控制有嚴(yán)格要求，不宜在陰雨天氣或風(fēng)力較大的條件下進(jìn)行施工。應(yīng)選擇晴好天氣時(shí)進(jìn)行，遇雨必須停止施工，并及時(shí)使用土工布覆蓋尚未硬化的混凝土橋面，必要時(shí)可搭建臨時(shí)施工防雨棚，在防雨棚下盡快完成剩余作業(yè)。
（2）根據(jù)氣溫、風(fēng)力大小及時(shí)調(diào)整鋼纖維混凝土拌和用水量，保證混凝土的和易性，建議施工時(shí)間應(yīng)安排在氣溫不高于22℃時(shí)進(jìn)行。
（3）氣溫較高或大風(fēng)條件下應(yīng)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)生劑的噴灑量，噴灑養(yǎng)生劑后應(yīng)及時(shí)覆蓋土工布，混凝土初凝后立即在土工布上灑水濕潤，防止橋面混凝土發(fā)生收縮開裂。
（4）在通行條件下橋梁加寬使用鋼纖維混凝土橋面鋪裝時(shí)，除做好現(xiàn)場施工保通外，由于舊橋車輛通行振動對橋面鋼纖維混凝土的開裂有很影響，建議將新舊橋橋面間保留30㎝寬暫時(shí)不做鋪裝，待新格面鋪裝完全成型后補(bǔ)做。
八、結(jié)束語
鋼纖維混凝土可以較好地解決普通混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問題，對提高橋面的使用質(zhì)量，延長橋面的使用壽命十分有利。在公路舊橋加固改造、橋面修補(bǔ)、橋梁缺陷修復(fù)等方面的應(yīng)用會更加廣泛。
[摘要]鋼纖維混凝土克服了普通混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、脆性等缺點(diǎn),具有優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐疲勞、高韌性等性能,通過在橋面鋪裝中的應(yīng)用，總結(jié)了鋼纖維混凝土施工方法，技術(shù)要求及有關(guān)注意事項(xiàng)，為鋼纖維混凝土的推廣應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。
[關(guān)健詞]鋼纖維配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量控制
參考文獻(xiàn):
[1]鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)與施工規(guī)程.中國工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).
關(guān)鍵詞：復(fù)合鋼纖維混凝土，力學(xué)性能，試驗(yàn)研究
中圖分類號：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1 引言
鋼纖維混凝土(Steel fiber reinforced concrete, SFRC)是在普通混凝土中均勻摻入一定量鋼纖維組成的一種復(fù)合材料。因鋼纖維在混凝土中均勻亂向分布，在受載過程中限制和滯后了混凝土基體的裂縫發(fā)展，使脆性的混凝土變?yōu)榫哂辛己庙g性的水泥基復(fù)合材料，從而具有較高抗震、抗裂、抗沖擊性能，改善混凝土抗拉、抗壓、抗剪和耐磨性能。鑒于以上優(yōu)越性，鋼纖維增強(qiáng)混凝土在路面、橋面混凝土軌枕、機(jī)場跑道、抗震抗爆結(jié)構(gòu)等土建工程中得到日益廣泛的應(yīng)用，前景十分廣闊[1、2]。
鋼纖維對混凝土的增強(qiáng)作用是由混凝土材料特性、鋼纖維摻量、鋼纖維自身參數(shù)等因素共同作用產(chǎn)生的。研究表明單純增加鋼纖維摻量并不能顯著提高鋼纖維混凝土的力學(xué)性能，在經(jīng)濟(jì)上并不可取[3]。本文試驗(yàn)研究了復(fù)合鋼纖維摻入形式對混凝土的力學(xué)性能的影響，可以作為實(shí)際工程中更加經(jīng)濟(jì)合理地使用鋼纖維混凝土的參考依據(jù)。
2 力學(xué)性能試驗(yàn)研究
2.1 試驗(yàn)安排
試件按《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（CECSI3：89）要求制作。抗壓試件和劈拉試件尺寸均為150mm×150mm×150mm，抗折試件為150mm×150mm×550mm。材料選用425＃水泥，河砂，碎石，碎石最大粒徑25mm，鋼纖維采用贛州大業(yè)金屬纖維有限公司的GSF0960、GSF0645、GSF0213切斷型鋼纖維，長徑比分別為65、67、75，纖維長度分別為60mm、45mm、20mm，三種鋼纖維按重量比1：1：1混合。鋼纖維體積摻量取0、2％二組，基體采用C30、C60、C90三種細(xì)石混凝土。
2.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)包括抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)三部分。抗壓強(qiáng)度和劈拉強(qiáng)度試驗(yàn)采用500t靜載試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)按《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。
抗折試驗(yàn)采用50t靜載試驗(yàn)機(jī)，加載模式為中點(diǎn)加載。荷載由壓力機(jī)表盤示數(shù)讀出，在試件下沿中心設(shè)置撓度計(jì)以測量試件撓度。《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定應(yīng)采用三等分點(diǎn)加載，本試驗(yàn)由于條件所限未能采用這種加載方式。為使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，以下對這兩種方式的換算關(guān)系加以分析。
《標(biāo)準(zhǔn)》試驗(yàn)方法條件下兩加載點(diǎn)之間處于純彎狀態(tài)，其給出的抗折強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：
為三分點(diǎn)加載模式下試件破壞荷載。此式實(shí)為純彎條件下試件下沿中心點(diǎn)的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式。
本文試驗(yàn)采用的加載方式在試件的中間截面剪應(yīng)力為零，故中間截面處只有彎曲正應(yīng)力，求出此彎曲應(yīng)力就是本文試驗(yàn)得出的抗折強(qiáng)度，即：
為中點(diǎn)加載模式下試件破壞荷載。此式作為本文抗折強(qiáng)度的計(jì)算公式。
又設(shè)試件破壞時(shí)彎曲應(yīng)力相等，可得：
即中點(diǎn)加載時(shí)所得荷載值的1.5倍為三分點(diǎn)加載時(shí)的荷載值。與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果的對比表明，以上所述換算關(guān)系是成立的。
2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
試驗(yàn)得到復(fù)合鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表1，表中“2單”為作為對比的2％鋼纖維摻量單種鋼纖維混凝土數(shù)據(jù)。圖1、2、3為典型彎曲荷載－撓度曲線。根據(jù)圖1、2、3使用日本土木工程協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)JSCE G552標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算了材料的韌性指數(shù)，結(jié)果一并列于表1。
表1抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
2.3.1 兩種鋼纖維摻入形式對鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的影響
從表1和圖1～3可以看出，單一鋼纖維和復(fù)合鋼纖維這兩種鋼纖維摻入形式對鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度有一定影響，但總的來說影響不大，只有在混凝土基體強(qiáng)度較高時(shí)，復(fù)合鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的增長。表1數(shù)據(jù)計(jì)算表明，當(dāng)混凝土基體強(qiáng)度分別為C30、C60、C90時(shí)，復(fù)合鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度分別較單一鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度增長7.6％、1.9％，17.9％。從鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理來說，鋼纖維的抗拉強(qiáng)度很高。所以，當(dāng)試件受壓時(shí)，混凝土內(nèi)亂向鋼纖維網(wǎng)格對基體混凝土的約束作用很強(qiáng)，使試件處于近似的三向受壓狀態(tài)，從而導(dǎo)致材料的抗壓強(qiáng)度提高，所以鋼纖維混凝土材料的抗壓強(qiáng)度較素混凝土有了較大的提高。但由于本文試驗(yàn)微鋼纖維表面光滑，所以與混凝土基體的粘結(jié)強(qiáng)度很低，微鋼纖維的摻入實(shí)際上使整個(gè)體系內(nèi)增多了截面薄弱區(qū)，從而導(dǎo)致材料的抗壓強(qiáng)度幾乎沒有明顯的提高。
圖1 C30鋼纖維混凝土 圖2 C60鋼纖維混凝土 圖3 C90鋼纖維混凝土
2.3.2兩種鋼纖維摻入形式對鋼纖維混凝土劈裂抗壓強(qiáng)度的影響
本文的試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入鋼纖維后混凝土的抗拉強(qiáng)度有較大的增長。其中，復(fù)合鋼纖維混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度增長尤其明顯，基本上都較基體混凝土劈拉強(qiáng)度增長了1倍以上，較單一鋼纖維混凝土有更好的增強(qiáng)效果。
2.3.3兩種鋼纖維摻入形式對鋼纖維混凝土抗彎強(qiáng)度和彎曲韌性的影響
由圖1、2、3可以看出，兩種鋼纖維摻入方式對混凝土的抗彎強(qiáng)度均有較好的增強(qiáng)效果，其中復(fù)合鋼纖維混凝土的極限抗彎強(qiáng)度更高一些，C30、C60、C90三種標(biāo)號混凝土的抗折強(qiáng)度較單一鋼纖維混凝土增長8.3％、8.2％，2.9％。在荷載－撓度曲線圖上，復(fù)合鋼纖維混凝土的荷載－撓度曲線包圍的面積更大，極限荷載至破壞區(qū)段下滑曲線的斜率也較單一鋼纖維混凝土下降段斜率更小，說明當(dāng)試件破壞時(shí)材料吸收的應(yīng)變能更多，材料的塑性變形能力更好。試件進(jìn)入下降段時(shí)，鋼纖維與混凝土間的界面粘結(jié)力達(dá)到了極限值，鋼纖維逐漸被拔出，承載能力逐步下降,最終導(dǎo)致試件完全破壞.在此階段內(nèi),由于數(shù)目眾多且亂向分布的微鋼纖維仍需吸收很大的能量,故荷載撓度曲線的下降趨勢較為平緩,材料呈現(xiàn)良好的塑性或韌性。
本文采用日本土木工程協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)JSCE G552標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算了材料的韌性指數(shù)。韌性指數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明，復(fù)合鋼纖維混凝土的韌性較單一鋼纖維混凝土有較大提高。C30、C60、C90三種標(biāo)號混凝土的韌性指數(shù)提高幅度分別為9％、60％、56％。這顯示復(fù)合鋼纖維摻入方式對高標(biāo)號混凝土的韌性指標(biāo)改善較為明顯。
3 結(jié)論
（1）復(fù)合鋼纖維摻入對混凝土的抗壓強(qiáng)度有一定影響，但影響程度不大。
（2）復(fù)合鋼纖維摻入后混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度增長尤其明顯，基本上都較基體混凝土劈拉強(qiáng)度增長了1倍以上，較單一鋼纖維混凝土對基體混凝土的增強(qiáng)有明顯的提高。
（3）復(fù)合鋼纖維混凝土的抗彎強(qiáng)度較單一鋼纖維混凝土有一定的提高，約為2～8％。對鋼纖維混凝土的韌性指標(biāo)有很明顯的改善。說明通過復(fù)合鋼纖維的摻入可以在大大改善鋼纖維混凝土的塑性變形性能。
參考文獻(xiàn)：
（1）鋼纖維砼(SFRC)及其應(yīng)用研究.宋萬明，董斌. 昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，第23卷第1期，1998年2月，P20~24.
（2）鋼纖維混凝土本構(gòu)理論的研究、工程應(yīng)用及發(fā)展. 程慶國. 中國鐵道科學(xué)，第20卷第2期(總第48期)，1999年6月.P1~9.
Abstract: Along with the development of market economy, China's urbanization process accelerates. Chinese infrastructure construction is gradually increasing, road and bridge projects construction increases, and the demand for building materials to road and bridge projects bwcomes higher and higher. Steel fiber reinforced concrete as a new type of composite material, can effectively enhance the construction of concrete tensile, flexural and impact performance. This paper briefly outlines the basic concepts and performance of steel fiber reinforced concrete, deeply discusses the specific applications of steel fiber reinforced concrete in road and bridge engineering, and briefly introduces construction technology of steel fiber reinforced concrete for reference.
關(guān)鍵詞:鋼纖維混凝土;施工工藝
Key words: steel fiber reinforced concrete;construction technology
中圖分類號:TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0063-01
1鋼纖維混凝土概述
隨著我國城市化建設(shè)的迅速發(fā)展,我國居民對建筑工程質(zhì)量要求越來越高,為了增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度,在工程施工中一般在普通的混凝土中加入一定量的鋼纖維混合成鋼纖維混凝土,以此來改善混凝土的拉伸強(qiáng)度,增加其承載能力,鋼纖維混凝土在我國的基礎(chǔ)建設(shè)工程中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成,顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能,具有較好的延性。
鋼纖維混凝土(簡稱SFRC)是指把占混凝土體積的1%～2%的,直徑為0.3～0.6mm、長度為20mm,40mm的短鋼纖維均勻地混合到混凝土中,可以是特定方向也可以是隨機(jī)的方向。新形成的混凝土便是鋼纖維混凝土,根據(jù)摻入的鋼纖維的加工工藝的不同,鋼纖維混凝土主要可以分為四種,其中冷拔型鋼纖維抗拉強(qiáng)度最高,性能最好。根據(jù)纖維增強(qiáng)機(jī)理的各種理論,諸如纖維間距理論、復(fù)合材料理論和微觀斷裂理論,以及大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,可以確定纖維的增強(qiáng)效果主要取決于基體強(qiáng)度(fm),纖維的長徑比(鋼纖維長度l與直徑d的比值,即l/d),纖維的體積率(鋼纖維混凝土中鋼纖維所占體積百分?jǐn)?shù)),纖維與基體間的粘結(jié)強(qiáng)度(τ),以及纖維在基體中的分布和取向(η)的影響。當(dāng)鋼纖維混凝土破壞時(shí),大都是纖維被拔出而不是被拉斷,因此改善纖維與基體間的粘結(jié)強(qiáng)度是改善纖維增強(qiáng)效果的主要控制因素之一。
鋼纖維混凝土主要是通過取代建筑工程中的鋼筋,減小構(gòu)件的截面尺寸或減小路面的厚度,調(diào)整伸縮的縫間距等來提高路橋工程的質(zhì)量,有效地縮短工期,降低路橋工程的造價(jià),保證其較長的使用壽命。
2鋼纖維混凝土在路橋工程中的具體應(yīng)用
2.1 在路面工程中的應(yīng)用鋼纖維混凝土在路面工程中應(yīng)用時(shí),主要是通過減少路面的鋪設(shè)厚度,少設(shè)縫隙,提高路面的耐磨性等來提高路面的使用壽命,從具體的應(yīng)用來看,主要包括兩個(gè)方面的應(yīng)用,一方面是鋼纖維混凝土在新建路面工程中的應(yīng)用,另一方面是鋼纖維混凝土在罩面修補(bǔ)路面中的應(yīng)用。在新建路面的工程中,采用鋼纖維混凝土,減小路面的厚度,保證雙車道路面不設(shè)縱縫,增加路面的使用壽命。在罩面修補(bǔ)路面中,可以采用結(jié)合式罩面面層與舊混凝土相互粘結(jié)為一整體,共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度作用。也可以采用分離式罩面層,在中間設(shè)置一個(gè)隔離層,各層獨(dú)立發(fā)揮作用。
2.2 在橋梁工程中的應(yīng)用鋼纖維混凝土一般在橋梁工程中應(yīng)用于以下幾個(gè)方面,在橋面鋪裝上,可以利用鋼纖維混凝土達(dá)到上述道路工程的效果,有效改善橋梁的受力情況,在橋梁結(jié)構(gòu)的局部加固方面,可以采用轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機(jī)噴射5~20cm鋼纖維混凝土以滿足結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性要求。
2.3 在隧道工程中的應(yīng)用在隧道工程中采用鋼纖維混凝土,一般是通過鋼纖維混凝土對隧道進(jìn)行支護(hù)加固,可以有效的加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)的整體性,增強(qiáng)其承載能力,同時(shí)在隧道工程中,可以采用鋼纖維混凝土減少隧道的襯砌結(jié)構(gòu)厚度,增強(qiáng)隧道的抗震能力,減少隧道的開挖數(shù)量,降低隧道工程的成本,增強(qiáng)隧道工程的經(jīng)濟(jì)效益。
3施工中應(yīng)注意的問題
鋼纖維混凝土因其低成本和有效提升混凝土強(qiáng)度的作用,在路橋工程上應(yīng)用廣泛。鋼纖維的分布是否均勻?qū)︿摾w維混凝土的工程質(zhì)量有很大的影響。為了保證鋼纖維混凝土發(fā)揮出其應(yīng)有的作用,在施工中,除了依據(jù)混凝土的施工規(guī)范進(jìn)行施工外,還要關(guān)注以下幾個(gè)方面:
3.1 施工流程中需要注意的將鋼纖維放入攪拌機(jī)與混凝土攪拌在一起時(shí),必須要先通過分散機(jī),采用分級投料,按照砂、鋼纖維、碎石的次序,先干后濕,進(jìn)行攪拌,避免出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。同時(shí)在進(jìn)行鋼纖維混凝土澆注時(shí)必須連續(xù)保持連續(xù)進(jìn)行,振搗時(shí)使用平板振動器振搗成型,并將振搗過的混凝土表面壓平,避免鋼纖維外露。
3.2 施工工具方面在鋼纖維混凝土施工時(shí)要避免攪拌機(jī)的超負(fù)荷工作,一般在進(jìn)行鋼纖維混凝土施工中采用的工具是強(qiáng)制式攪拌機(jī)。在鋼纖維混凝土工程即將完工時(shí),可以采用攤鋪機(jī)將其做成整幅式。
4結(jié)語
隨著我國城市化建設(shè)的深入發(fā)展,路橋工程作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分,將會逐步增加,鋼纖維混凝土作為新型的混凝土符合材料,可以提高混凝土的強(qiáng)度,降低路橋工程成本,可以預(yù)見,其將會在路橋工程中廣泛使用,同時(shí)隨著生產(chǎn)方法的成熟和生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn),鋼纖維混凝土的成本將逐漸降低,因此其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步拓寬,在具體的施工過程中,一定要嚴(yán)格按照混凝土的施工規(guī)范進(jìn)行指導(dǎo)操作,保證鋼纖維混凝土最大效用的發(fā)揮。
參考文獻(xiàn):
[1]徐平.鋼纖維聚合物混凝土機(jī)床基礎(chǔ)件靜動態(tài)力學(xué)性能及損傷機(jī)理研究[D]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué),2006 .
[2]范小春.層布式鋼纖維混凝土基本性能與應(yīng)用研究[D].武漢理工大學(xué), 2008.
[3]郭艷華.鋼纖維混凝土增韌性能研究及韌性特征在地下結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用[D].西南交通大學(xué),2008.
關(guān)鍵詞：抗剪強(qiáng)度；纖維產(chǎn)量；鋼纖維類型；基體強(qiáng)度；抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)
Abstract：Shear strength of steel fiber reinforced concrete(SFRC) at low content was investigated and the effects of fiber content, steel fiber type and matrix strength were discussed in the paper based on the dual shear test. It is found that the shear strength of SFRC increases with the increase of fiber content and the fiber type is a main factor influencing the shear strength. It is also found that with the increase of matrix strength, the shear strength of SFRC increases but the strength ratio drops. Based on the results of the experiment, the shear strength influence coefficient is modified.
Keywords：the shear strength, fiber content, steel fiber type, matrix strength, the shear strength influence coefficient
中圖分類號：C33文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）
引言
混凝土作為目前應(yīng)用最廣的一種建筑材料，除了其優(yōu)點(diǎn)之外，還存在著自重大、抗拉強(qiáng)度低、易開裂、性質(zhì)較脆等固有缺陷，并在一定條件下約束限制了混凝土的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。鋼纖維混凝土（SFRC）是以混凝土為基體，以隨即亂向分布于混凝土基體中的鋼纖維作為增強(qiáng)材料組成的復(fù)合材料[1,2]。鋼纖維可以阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展，對于混凝土的變形能力、韌性，抗拉強(qiáng)度以及由主拉應(yīng)力控制的抗剪等強(qiáng)度有明顯的提高和改善作用。在土木工程結(jié)構(gòu)中使用鋼纖維混凝土進(jìn)行關(guān)鍵部位局部增強(qiáng)可以在一定程度上提高結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度和變形能力，減少為提結(jié)構(gòu)高抗剪強(qiáng)度而增加的箍筋數(shù)量，降低工程造價(jià)并方便施工[3]。
近年來，隨著鋼纖維混凝土的廣泛使用，國內(nèi)外已做了大量有關(guān)鋼纖維混凝土抗剪性能的試驗(yàn)和理論研究，并取得了一定的成果，但有關(guān)低摻量鋼纖維混凝土抗剪性能的研究并不多，為此本文對低摻量剛混凝土的抗剪性能進(jìn)行了重點(diǎn)的研究和分析。
試驗(yàn)概述
原材料
水泥：本試驗(yàn)中采用水泥為河南滎陽生產(chǎn)的長城牌P.O 32.5和P.O 42.5通硅酸鹽水泥。其中，強(qiáng)度等級為C20的混凝土采用P.O 32.5普通硅酸鹽水泥，C30、C40和C50的混凝土采用P.O 42.5通硅酸鹽水泥
粗骨料：本次試驗(yàn)粗骨料為碎石，粒徑為5㎜～20㎜，級配曲線如圖1所示。
細(xì)骨料：本次試驗(yàn)細(xì)骨料為優(yōu)質(zhì)河砂，中砂，細(xì)度模數(shù)為3.,1，粒徑0.15㎜～5㎜之間，級配曲線如圖2所示。
鋼纖維：本次試驗(yàn)使用的4中鋼纖維均為上海貝卡爾特生產(chǎn)的鋼絲切斷彎鉤型鋼纖維，鋼纖維編號依次為A、B、C和D，特征參數(shù)如表1所示。
表1鋼纖維特征參數(shù)
配合比
基本配合比如表2所示
表2基本配合比
實(shí)驗(yàn)分組與符號說明
本文主要研究的是鋼纖維混凝土的基體強(qiáng)度、鋼纖維類型（纖維長度、長徑比）和纖維摻量對鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的影響。
（1）基體強(qiáng)度：取4個(gè)水平，分別為C20、C30、C40、C50。其中C30作為基本組，在其它單因素影響試驗(yàn)中被采用。
（2）鋼纖維摻量：考慮5個(gè)水平的體積摻量，分別為：0、0.2%、0.4%、0.5%、0.7%，其中摻量為0的一組作為對比組，0.4%作為基本組，在其它單因素影響試驗(yàn)中采用。
（3）鋼纖維種類：取4個(gè)水平，A、B、C和D。A與D纖維長度不同，長徑比接近；B、C與D纖維長度接近，長徑比有加大差異
分組編號有三部分組成，第一個(gè)字母表示鋼纖維類型，后面兩位數(shù)字表示鋼纖維體積摻量，最后兩位數(shù)字表示鋼纖維混凝土基體強(qiáng)度。如D04-30，“D”表示混凝土中摻加的鋼纖維的種類為D，后面的“04”表示混凝土中鋼纖維的體積摻量為0.4%，最后兩位數(shù)字“30”表示鋼纖維混凝土的基體強(qiáng)度為C30
抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)
本次試驗(yàn)采用雙面直接剪切法測定鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度，按照《纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（CECS13-2009）的規(guī)定，試驗(yàn)裝置如圖2所示。
試驗(yàn)前，先在試件側(cè)面的預(yù)定破壞面做好標(biāo)記，然后安放試件，試件澆筑時(shí)的側(cè)面為上下受力面，加荷速度為0.06～0.10MPa，記錄試驗(yàn)結(jié)果精確至0.01MPa。檢查試件破壞面，如不在預(yù)定位置，則試驗(yàn)結(jié)果無效。
抗剪強(qiáng)度按照公式下面計(jì)算：
（1）
式中：—抗剪強(qiáng)度（MPa）；
—最大荷載值（N）；
b、h—b和h分別為試件的高度和寬度，其中b=h=100㎜，抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸為100×100×400㎜。
試驗(yàn)結(jié)果及分析
試驗(yàn)結(jié)果
抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示
表3低摻量鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度影響因素
影響鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的因素有很多，最主要的是鋼纖維的摻量、鋼纖維類型和基體強(qiáng)度。
鋼纖維摻量
本文主要研究了鋼絲切斷帶彎鉤型鋼纖維摻量對鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)采用鋼纖維的體積率為0～0.7%，圖5(a)為基體強(qiáng)度為C30時(shí)，低摻量鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度。可以看出，隨著鋼纖維摻量的提高，低摻量鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度也逐漸增大。普通C30混凝土的抗剪強(qiáng)度為6.26MPa，D07-30的抗剪強(qiáng)度為10.13MPa，相對于普通混凝土D07-30的抗剪強(qiáng)度提高了 62%。鋼纖維摻量≤0.7%時(shí)，鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度比變化范圍為1.36～1.62，D02-30最小為1.36，其抗剪強(qiáng)度提高了36%。混凝土中摻加鋼纖維可以顯著提高其抗剪強(qiáng)度，并且隨著鋼纖維摻量的提高其抗剪強(qiáng)度逐漸增大，纖維摻量是影響鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的主要因素之一。
鋼纖維類型
除纖維摻量外，鋼纖維類型也是影響低摻量鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的主要因素[4]，圖5(b)為纖維摻量為0.4%時(shí)4種類型鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度。可以看出， A04-30和D04-30的抗剪強(qiáng)度最大，分別為9.01MPa和9.35MPa，相比普通C30混凝土，其抗剪強(qiáng)度分別提高了45%和49%；B04-30的抗剪強(qiáng)度最低為8.33MPa，相比普通混凝土抗剪強(qiáng)度提高了33%。混凝土中不論摻加哪種類型的鋼纖維，其抗剪強(qiáng)度都顯著提高。由于鋼纖維混凝土抗剪破壞形態(tài)的特殊性，鋼纖維的微銷栓作用對抗剪強(qiáng)度的提高具有非常積極的意義，端部彎鋼纖維便是非常有利的一種，除此之外，適當(dāng)?shù)睦w維長度和長徑比對鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度也有很大的影響。
基體強(qiáng)度
鋼纖維與混凝土基體之間的粘結(jié)強(qiáng)度是影響鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的主要因素之一。鋼纖維與混凝土基體強(qiáng)度之間的粘結(jié)強(qiáng)度除了受鋼纖維外形影響之外，水灰比是最主要的影響因素。一般而言，水灰比減小，混凝土基體強(qiáng)度增大，鋼纖維與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度也增大，圖5(c)和5(d)所示分別為鋼纖維D摻量為0.4%時(shí)，不同基體強(qiáng)度下鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度和強(qiáng)度比。以看出，隨著基體強(qiáng)度的提高，低摻量鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度與普通混凝變化趨勢一樣，逐漸增大，但是不同的基體強(qiáng)度，鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的提高幅度并不一樣。從C20到C50，鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度比分別為1.78、1.49、1.33和1.31，隨著基體強(qiáng)度的提高，強(qiáng)度比逐漸降低，鋼纖維對抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)效果逐漸減弱。
低摻量鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的計(jì)算
鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度是一個(gè)復(fù)雜的問題，雙面剪切得到的抗剪強(qiáng)度只是一個(gè)近似值，其見其面上應(yīng)力分布并不均勻。鋼纖維混凝土抗剪增強(qiáng)機(jī)理研究十分困難，目前沒有一個(gè)公認(rèn)的完全合理的計(jì)算公式。但是從以上分析可知，鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度主要受混凝土的基體強(qiáng)度、鋼纖維摻量和鋼纖維類型的影響，文獻(xiàn)[1,2]建議采用影響系數(shù)法來表征鋼纖維對混凝土抗剪強(qiáng)度的影響，計(jì)算公式如式2所示：
（2）
式中：—低摻量鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度；
—普通混凝土抗剪強(qiáng)度；
—鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)，一般有試驗(yàn)確定。
—鋼纖維含量特征值，有式求得，其中為鋼纖維體積摻量，長徑比。
文獻(xiàn)[2]中，曾根據(jù)以往的研究和試驗(yàn)結(jié)果給出了抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)為0.55，文獻(xiàn)[3]詳細(xì)的給出了不同類型鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)的值，其中切斷彎鉤型0.7，銑銷彎鉤型為1.64，剪切彎鉤型為0.84，剪切長直型為0.97。對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得出本次試驗(yàn)切斷彎鉤型鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)為1.94對試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算抗剪強(qiáng)度進(jìn)行比較，如表4所示。
表4低摻量鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)值與計(jì)算值
除了D02-30和C04-30兩組的抗剪強(qiáng)度計(jì)算值和試驗(yàn)值相對誤差超過10%以外，其余各組相對誤差都比較小。試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果符合程度較好。
破壞形態(tài)
在抗剪試驗(yàn)中，普通混凝一般達(dá)到極限荷載才開裂，并沿著破壞面迅速斷裂，試件失去承載能力，表現(xiàn)出典型的脆性破壞。鋼纖維混凝土在沒有達(dá)到極限荷載之前首先在剪切面中部出現(xiàn)裂縫，隨著荷載的不斷增大，裂縫向加載位置延伸，最大荷載時(shí)，裂縫貫通，剪切面錯(cuò)位，試件破壞。與普通混凝土不同，鋼纖維混凝土基體錯(cuò)動后由于鋼纖維的拉結(jié)作用，試件還具有一定的承載能力，隨著鋼纖維的不斷拔出，后天再逐漸下降，表現(xiàn)為塑性破壞。如圖6和圖7分別為普通混凝土抗剪破壞形態(tài)和低摻量鋼纖維混凝土抗剪破壞形態(tài)。
結(jié)論
本文幾輪主要如下：
（1）鋼纖維摻量在0.7%以下時(shí)仍能夠顯著的改善混凝土的抗剪性能，提高混凝土的抗剪強(qiáng)度，改善破壞形態(tài)。
（2）纖維摻量是影響鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的主要因素之一，隨著纖維摻量的提高，鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大。
（3）鋼纖維的外形是影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素之一。此外，適當(dāng)?shù)睦w維長度和長徑比也有助于提高鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度。
（4）隨著基體強(qiáng)度的提高，鋼纖維混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸提高，鋼纖維對抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)效果卻逐漸降低。
（5）在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文修正了鋼纖維摻量≤0.7%時(shí)切斷彎鉤型鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度影響系數(shù)，結(jié)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。
參考文獻(xiàn)
[1]高丹盈，趙軍，朱海堂．鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002
[2] 高丹盈，劉建秀．鋼纖維混凝土基本理論[M]．北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994
1鋼纖維混凝土及其應(yīng)用
1.1鋼纖維混凝土
1）定義。鋼纖維混凝土：將短鋼纖維摻入到普通混凝土中，并且使其在混凝土內(nèi)亂向分布，如此形成的多相柔性復(fù)合材料就稱為鋼纖維混凝土。2）功能原理。①由于鋼纖維相比混凝土抗拉強(qiáng)度大、延伸率高，因此在保證混凝土與鋼纖維良好粘結(jié)的基礎(chǔ)上，周圍的混凝土可以將外力作用傳遞給鋼纖維承受，使得整體的抗沖擊韌性、抗彎拉強(qiáng)度、抗疲勞性能都有了顯著的提高，實(shí)現(xiàn)了混凝土材料由脆性向塑性的轉(zhuǎn)變；②通常在結(jié)構(gòu)受到動荷載作用時(shí)，結(jié)構(gòu)混凝土上不可避免的會產(chǎn)生應(yīng)力集中，而均勻分散在混凝土中的鋼纖維可以顯著減小動荷載在結(jié)構(gòu)混凝土上所引起的應(yīng)力集中，從而可以對混凝土的開裂進(jìn)行很好的控制。
1.2鋼纖維混凝土的應(yīng)用
1）建筑領(lǐng)域。①在板柱節(jié)點(diǎn)處使用鋼纖維混凝土不僅可以節(jié)省抗沖切鋼筋、提高板的抗沖切強(qiáng)度、減小板厚，還可以在地震時(shí)吸收更多的能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能；②在打樁施工過程中，預(yù)制樁的樁尖和樁頂是受沖擊荷載較大的部位，因此必須采取有效措施保證預(yù)制樁具有足夠的抗沖擊能力，通常的做法是在樁尖和樁頂摻入適量的鋼纖維；③在預(yù)制室外樓梯、隔墻、抹灰用的砂漿中運(yùn)用鋼纖維混凝土，可以顯著減小構(gòu)件厚度和重量、降低使用噪音、防止裝飾層產(chǎn)生裂縫。2）交通領(lǐng)域。對于路面工程中常出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)層龜裂、斷板等病害，鋼纖維混凝土均可以有效的給予控制，從而提高路面的使用壽命。鋼纖維混凝土在路面中的使用主要有兩種形式：①直接在基層之上鋪筑單層鋼纖維混凝土；②鋼纖維混凝土作為罩面層鋪筑在素混凝土路面之上，可以同時(shí)運(yùn)用于新、舊路面的建設(shè)與加固作業(yè)。
2原材料和配合比方面的質(zhì)量控制
2.1水泥
1）鋼纖維混凝土中所使用水泥的等級，主要根據(jù)設(shè)計(jì)要求來確定，一般可以采用42.5普通硅酸鹽水泥。2）在水泥進(jìn)場時(shí)，應(yīng)對進(jìn)場水泥的強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度等進(jìn)行嚴(yán)格檢測，同時(shí)要做好水泥在現(xiàn)場的存放工作。
2.2細(xì)集料
在合理的用量范圍之內(nèi)，細(xì)集料應(yīng)盡可能多的使用粗砂，這主要是因?yàn)榇稚芭c細(xì)砂相比需要的水泥量少，在水泥使用量一定的情況下，用粗砂進(jìn)行鋼纖維混凝土的配制可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度。
2.3粗集料
1）在材料進(jìn)場時(shí)還應(yīng)對粗集料中的粉塵含量、最大粒徑、針片狀顆粒含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證上述項(xiàng)目都能符合相關(guān)規(guī)范的要求。2）鋼纖維混凝土中所使用的粗集料宜選用反擊破工藝生產(chǎn)的堅(jiān)硬、無風(fēng)化、潔凈的碎石或卵石，并且要求集料的形狀盡量接近規(guī)則立方體。
2.4鋼纖維
為保證鋼纖維的增強(qiáng)作用，應(yīng)對施工中所選取的鋼纖維的長徑比進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止鋼纖維因過短、過粗而達(dá)不到預(yù)期的增強(qiáng)效果，另外，鋼纖維若太長或是過細(xì)則會導(dǎo)致施工困難、鋼纖維在拌合過程中易發(fā)生彎折破壞。
2.5外加劑
1）與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土拌制過程中需要加入更多的水，因此，為了保證鋼纖維混凝土的質(zhì)量就必須摻入一定量的外加劑。2）為了保證鋼纖維混凝土的質(zhì)量，在使用外加劑前應(yīng)對水泥與外加劑的化學(xué)適應(yīng)性進(jìn)行專門的檢驗(yàn)。3）摻入外加劑的種類應(yīng)當(dāng)按照工程的需要來確定，常用的添加劑有高效減水劑、早強(qiáng)劑等。需要注意的是不得在混凝土中摻入各種氯鹽系外加劑，以防止鋼纖維發(fā)生銹蝕，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
3鋼纖維混凝土施工方面控制
3.1混凝土拌和
在嚴(yán)格按照配合比對各組成材料進(jìn)行計(jì)量配備之后，才能進(jìn)行鋼纖維混凝土的拌和作業(yè)。施工中通常根據(jù)鋼纖維混凝土的用量大小和使用部位來確定攪拌工藝。
1）大方量機(jī)械化施工的混凝土。①攪拌工藝：強(qiáng)制式攪拌工藝；②工藝流程：水泥、細(xì)集料、粗集料和鋼纖維入攪拌機(jī)干拌0.5分鐘加水和外加劑濕拌1.5分鐘出料；③工藝優(yōu)缺點(diǎn)：短時(shí)間內(nèi)拌和產(chǎn)量大、效率高；鋼纖維積聚現(xiàn)象較明顯，不能均勻分散開。2）小方量、零星工程。①攪拌工藝：滾筒式攪拌工藝；②工藝流程：粗集料、鋼纖維入筒干拌1.5分鐘加細(xì)集料和水泥干拌2-3分鐘加水和外加劑濕拌1分鐘出料；③總拌和時(shí)間：小于等于6分鐘；④工藝優(yōu)缺點(diǎn)：拌和所需時(shí)間較長、效率低；鋼纖維能均勻分散。
3.2混凝土運(yùn)輸?shù)目刂?/p>
1）車型、運(yùn)輸路線等選擇的基本原則都是要盡可能的縮短運(yùn)送時(shí)間和運(yùn)送距離，避免混凝土由于運(yùn)送時(shí)間過長而出現(xiàn)離析、漏漿、鋼纖維下沉等問題。2）對于超過容許運(yùn)輸時(shí)間的混凝土，應(yīng)勒令返回，不得繼續(xù)使用，以免影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
3.3混凝土澆筑振搗的控制
1）在混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場之后，應(yīng)在施工區(qū)段內(nèi)多處分散落料，同時(shí)安排專人進(jìn)行人工找平。2）為避免鋼纖維沿接縫隙表面排列，產(chǎn)生裂縫而不能產(chǎn)生增強(qiáng)作用，混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)不能中斷。3）在混凝土的整個(gè)澆筑過程中，還應(yīng)利用平板振搗器、震動梁、滾杠等儀器進(jìn)行振搗密實(shí)。
3.4表面處理
1）對混凝土表面進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)沒有泌水的情況下，方可安排專人采用抹光機(jī)對混凝土進(jìn)行抹面作業(yè)，抹面處理的標(biāo)準(zhǔn)是抹面完成之后的表面不得留有浮漿或有鋼纖維。2）在對表面平整度進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)連續(xù)放直尺，一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)應(yīng)立即進(jìn)行處理。
3.5養(yǎng)護(hù)
在完成上述工作之后，可根據(jù)實(shí)際情況選擇采用塑料薄膜覆蓋定期灑水養(yǎng)護(hù)或者噴涂養(yǎng)生劑養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期控制在一周左右。
4結(jié)束語
本文主要討論的對象是近年來逐漸興起的一種新型建筑材料：鋼纖維混凝土。它在具有抗裂、抗沖擊、耐磨、親合性好等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能顯著增加構(gòu)件的強(qiáng)度、延長其使用壽命，因此值得在路橋隧道工程、建筑工程、水利工程等領(lǐng)域大力推廣。筆者結(jié)合自身的工程實(shí)踐，對如何控制鋼纖維混凝土的施工質(zhì)量進(jìn)行了探討，以期能對同仁有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]李霞.鋼纖維混凝土路面工程中的施工質(zhì)量控制[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011.
關(guān)鍵詞：公路橋梁;鋼纖維;混凝土;施工技術(shù);應(yīng)用
Abstract: Steel fiber reinforced concrete, is a kind of high quality cement composite disordered short steel fiber distribution formed into the ordinary concrete, the reality has been widely used in road, bridge engineering, the construction technology is more and more big concerns about the house. This paper will combine the experience in the application of construction technology of steel fiber reinforced concrete construction, the analysis of road and bridge.
Keywords: highway bridge; steel fiber; concrete; construction technology; application
中圖分類號：[TU997]
隨著我國城市建設(shè)進(jìn)程的加快，公路和橋梁的建設(shè)步伐也在日益加快，隨之而來的是對建筑材料越來越高的要求。為了增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，在實(shí)踐中我們通常采用近年來在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展的鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土，作為一種新型優(yōu)質(zhì)水泥復(fù)合材料，與普通混凝土相比，它具有施工簡易方便、價(jià)格低廉、性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣受歡迎。本文從鋼纖維混凝土的性能出發(fā)，對其在路橋施工中技術(shù)的應(yīng)用提供一些自己的看法，僅供各位同仁參考。
1、鋼纖維混凝土的基本性能
（一）抗沖擊性強(qiáng)
當(dāng)鋼纖維混凝土纖維摻量介于0.8%到2.0%時(shí)，則可承受比普通混凝土高達(dá)前者50~100倍的沖擊力，甚至有可能達(dá)到更高，可見其抗沖擊韌性極好。
（二）抗裂、抗疲勞、抗剪性能佳
不同于普通的混凝土，開裂荷載和極限荷載并非幾乎一樣，而是可以在出現(xiàn)開裂荷載后，極限荷載還能增大。增大鋼纖維的體積率后，其初裂荷載、極限荷載和韌性則均有所增大。我們在直接剪切試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，基體錯(cuò)動之后，鋼纖維混
凝土不僅沒有難堪重負(fù)，還具有不錯(cuò)的承載能力。
（三）抗拉、抗壓和抗彎的極限高
通過在混凝土中摻入適量的鋼纖維，就可以提高該混凝土的極限抗壓強(qiáng)度，一般來說，單軸抗拉極限強(qiáng)度可以提高百分之四、五十，抗彎極限強(qiáng)度可以提高百分之五十到一百五。
（四）變形性能大幅度改善
鋼纖維對混凝土長期收縮變形的影響較為明顯，它可以使混凝土的收縮率降低百分之十到三十左右；其次，雖然其對混凝土抗壓彈性模量的影響不顯著，但對抗拉彈性模量卻是提高不少。
（五）能夠有效地抑制因溫度應(yīng)力引起裂縫產(chǎn)生和擴(kuò)展。
2、道路施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
（1）在全截面鋼纖維混凝土路面的施工作業(yè)時(shí)，要確保其路面的的厚度為普通路面厚度的55%左右，允許在山下五個(gè)百分點(diǎn)內(nèi)跳動，且鋼纖維摻量通常介于0.8%~1.2%之間。對于雙行道路面，通常不設(shè)縱縫，且其橫縫的間隔距離不能高于50m，一般取20~30m。
（2）對碾壓鋼纖維混凝土路面的施工時(shí)，通常會將鋼纖維摻入碾壓混凝土中，以便達(dá)到提高路面韌性和強(qiáng)度的目的，改善該混凝土的力學(xué)性能。
（3）對于雙層式鋼纖維混凝土的路面鋪設(shè)，一般是上層約全部厚度的40%~60%時(shí)鋪鋼纖維混凝土。
（4）對于三層式鋼纖維混凝土的路面鋪設(shè)，分為上、中、下三層進(jìn)行，施工比較復(fù)雜。一般是在中間鋪設(shè)普通的混凝土，而在上、下兩層鋪鋼纖維混凝土。這種鋪法僅適用于且機(jī)械化設(shè)備齊全、條件較好的地區(qū)。
（5）鋼纖維混凝土鋪設(shè)罩面層共有三種方式：直接式、分離式、結(jié)合式，直接式多用于原混凝土損壞不嚴(yán)重的路面，僅需直接在舊水泥混凝土面層上加鋪即可；分離式即在罩面面層與舊混凝土中間構(gòu)建一個(gè)隔離層，使二者各自發(fā)揮作用；結(jié)合式則是使二者相互粘連為一體，共同發(fā)揮其強(qiáng)度作用。此外，鋪設(shè)、修補(bǔ)罩面時(shí)，其鋼纖維體積率應(yīng)控制在1%~2%，長徑比不低于70、不高于100即可。
（6）在多年凍土地區(qū)，也可選用鋼纖維混凝土路面以減少路面吸熱，維持凍土的熱平衡，最終提高其抗凍性能。
（7）道路施工中應(yīng)用鋼纖維混凝土應(yīng)注意的其他問題：第一，加快施工速度，以防鋼纖維混凝土的凝結(jié)和硬化；第二，使用噴霧防止水分蒸發(fā)時(shí)切忌在澆筑和鋪攤中隨意加水；第三，用硬刻槽方式制作抗滑構(gòu)造，需在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)控制好滑模、軌道三輥軸機(jī)組、軌道三輥軸機(jī)組滑模的數(shù)值，并考慮施工時(shí)間的平均氣溫。
3、橋梁施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用
（1）在橋面鋪設(shè)時(shí)應(yīng)用，既可使橋面的耐久性、抗裂性和舒適性等都得以改善，又能增加橋梁本身剛度和抗折強(qiáng)度，最終增強(qiáng)其受力能力。
（2）在橋梁主拱圈（主梁）或應(yīng)力集中區(qū)域利用鋼纖維混凝土，可以減輕橋梁自身的重量，有效地控制結(jié)構(gòu)變形，推動橋梁建設(shè)走向大跨度化和輕型化。此外，墩臺數(shù)量的相應(yīng)減少，有利于降低工程造價(jià)、提高經(jīng)濟(jì)效益。
（3）對橋梁墩臺進(jìn)行加固，特別是對動載長期作用下造成的橋梁墩臺、橋面面層裂縫的破壞等，可選擇轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機(jī)噴射一定量的鋼纖維混凝土，以增強(qiáng)橋梁抗震性。此外，我們需對舊混凝土的表面進(jìn)行鑿毛或噴砂，以便新舊混凝土的更好粘貼，維護(hù)橋梁的整體性。
（4）對樁頂或樁尖采用鋼纖維混凝土，增強(qiáng)樁的穿透力和樁頂?shù)目箾_擊韌性，以預(yù)防樁頂在打入設(shè)計(jì)深度以前就出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象，同時(shí)還可以增強(qiáng)樁尖的入土性能，大大提高打擊的速度。
（5）橋梁施工應(yīng)用中鋼纖維混凝土應(yīng)注意的其他問題第一，橋面鋪裝中常加入鋼筋網(wǎng)，以便增強(qiáng)鋪裝層的抗裂能力；第二，對鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加工、安裝時(shí)，要注意嚴(yán)格按照相關(guān)的橋面技術(shù)要求進(jìn)行；第三，加固橋梁墩等、修補(bǔ)表層剝落和動載作用下的橋梁裂縫時(shí)，通常應(yīng)通過噴射機(jī)噴射6cm ～ 20cm的鋼纖維混凝土來進(jìn)行。
4、鋼纖維混凝土的施工流程
鋼纖維混凝土的施工技術(shù)，根據(jù)其施工方法，可分為灌漿鋼纖維混凝、土澆注鋼纖維混凝土和噴射鋼纖維混凝土三種，不可置否地，施工質(zhì)量在很大程度上決定了鋼纖維混凝土路橋工程的質(zhì)量。因此在鋼纖維混凝土路橋工程中，應(yīng)重點(diǎn)掌握其施工流程，保證每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量。圖1為施工流程
5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
鋼纖維混凝土是一種新型的多相復(fù)合材料，主要是將鋼纖維摻入到普通混凝土中，鋼纖維的分布無規(guī)律性。鋼纖維混凝土與普通混凝土的性能有很大的差別，普通混凝土的抗拉性能、抗彎性能及抗疲勞性能等較差，也沒有較好的延性、耐磨性及抵抗裂縫的能力，而摻入鋼纖維后能顯著提高混凝土的這些特性，給工程質(zhì)量安全保障提供了一個(gè)有力的支撐。橋面鋪裝層早期龜裂、邊角損壞問題在工程中較常見，而鋼纖維混凝土的各向同性特點(diǎn)及良好的抗裂性，能夠有效防止這些問題的出現(xiàn)，保證路橋的行車舒穩(wěn)、延長路橋的使用年限等。由于鋼纖維混凝土自身的良好特性， 在相同荷載條件下，鋼纖維混凝土的鋪裝厚度要比普通混凝土橋面減少30% ～ 50%，不僅降低了橋面鋪裝的自重荷載，還減少了材料
用量，進(jìn)而為工程用期縮短了時(shí)間。由于鋼纖維混凝土具有優(yōu)良的韌性、較強(qiáng)的耐沖擊性，保障了與伸縮縫連接鋼筋的粘接牢固，防止伸縮縫出現(xiàn)較大的變形、位移或翹曲，進(jìn)而提高了伸縮縫的壽命。隨著社會的發(fā)展、生活節(jié)奏的加快，交通量逐漸增大，這對橋面的鋪裝層提出了更大的挑戰(zhàn)。普通橋面鋪裝已無法適應(yīng)車輛荷重增大的事實(shí)，而鋼纖維混凝土因具有良好的延伸度、疲勞強(qiáng)度、耐久性等特性，從而廣泛應(yīng)用于橋面鋪裝層中，保證了橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。
與普通橋面鋪裝層相比，鋼纖維混凝土減少了鋼筋網(wǎng)片及加工安裝等施工環(huán)節(jié)，因此其不僅簡化了施工工藝，還減少了施工成本，最重要的是防止了因鋼筋網(wǎng)片施工質(zhì)量差而導(dǎo)致橋梁早期破壞的情況的出現(xiàn)。雖然鋼纖維混凝土的價(jià)格較高，然而在厚度降低的情況下，總的施工成本與普通混凝土的相當(dāng)。在使用壽命中，鋼纖維混凝土能夠顯著延長使用壽命，提高公路使用效益，保證路橋質(zhì)量安全，減少維修費(fèi)用，進(jìn)而降低整個(gè)路橋工程的造價(jià)。
總之，在路橋施工中的鋼纖維混凝土施工中，施工人員須嚴(yán)格按照《混凝土施工規(guī)范》操作，按照程序，重視技術(shù)要求，及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢測，在科學(xué)的引導(dǎo)下努力達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]程慶國.高路彬等.鋼纖維混凝土理論及應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社.1999；
[2]王一飛.王海冰.鋼纖維混凝土施工與泵送技術(shù).建筑技術(shù).2003（01）；
[3]趙冠鵬.鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)研究[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào).2006.（03）；
關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土；三軸荷載作用；應(yīng)力應(yīng)變曲線
鋼纖維混凝土( steel fiber reinforce concrete ，SFRC) 是由粗骨料、細(xì)骨料、水泥以及亂向分布的鋼纖維等材料組成的一種多相非均質(zhì)的復(fù)合材料。由于鋼纖維的增強(qiáng)、阻裂作用，鋼纖維混凝土具有較普通混凝土更為優(yōu)越的力學(xué)性能。近年來，鋼纖維混凝土在建筑結(jié)構(gòu)和路橋方面都有廣泛地應(yīng)用[1,2,3]。同時(shí)鋼纖維在高強(qiáng)混凝土和特殊混凝土結(jié)構(gòu)方面也有美好的發(fā)展前景。
在工程實(shí)踐中，鋼纖維混凝土構(gòu)件有些處在較為復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下[4,5,6]。本試驗(yàn)研究了鋼纖維混凝土在三軸荷載作用下的力學(xué)性能，同時(shí)鑒于混凝土往往會產(chǎn)生疲勞破壞[7]，也對鋼纖維混凝土在三軸荷載作用下的反復(fù)應(yīng)力作用進(jìn)行了試驗(yàn)。
1．試驗(yàn)的準(zhǔn)備與實(shí)施
1.1 試件的制作
試件制作所使用的混凝土原料均為從施工現(xiàn)場提取的砂子和碎石，制作前通過人工過篩，去除砂、石中的泥土、草根以及樹葉等雜質(zhì)。砂的粒徑控制在0.15～4.75mm之間，中砂。采用粒徑5mm和粒徑在5～20mm之間兩種碎石。水泥采用鉆牌42.5普通硅酸鹽水泥。鋼纖維采用宏瑞萊（北京）科技有限公司生產(chǎn)的系列鋼纖維，其鋼纖維品種主要有端鉤型、鋼絲啞鈴型、銑削波紋型、鍍銅微絲等。水采用自來水。
本試驗(yàn)采用的混凝土試模為圓柱形試模，分別為Φ50×100mm和Φ100×200mm兩種。對于Φ50×100mm的試件，制作時(shí)所采用的碎石為粒徑5mm的米石，鋼纖維為鍍銅微絲；對于Φ100×200mm的試件，制作時(shí)所采用的是粒徑在5～20mm的碎石，鋼纖維有端鉤型、鋼絲啞鈴型和波紋型。為使試驗(yàn)結(jié)果能夠和素混凝土試件進(jìn)行比較，鋼纖維混凝土采用了與素混凝土相同的配合比，1m3混凝土各材料用量為：水泥408kg，砂878kg，碎石907kg，水185kg。在試件中鋼纖維的摻量分別為體積率0.5%，2%和4%三種。
試件制作完成后，在實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)箱里溫度20℃，濕度為95%的條件下養(yǎng)護(hù)28天。為了滿足試驗(yàn)要求，對養(yǎng)護(hù)后的試件需進(jìn)行處理：（1）由于試件較小、振搗不利等原因，不可避免地在試件表面存在個(gè)別氣孔，需要修補(bǔ)；（2）在巖石磨面機(jī)上將試件的兩承壓端面磨平。
1.2 試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)儀器
本試驗(yàn)采用的試驗(yàn)機(jī)是長春市朝陽試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)的TAW-3000型微機(jī)控制電液伺服三軸巖石試驗(yàn)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)：主機(jī)采用門式整體鑄造結(jié)構(gòu)，剛度達(dá)10GN/m以上；軸向最大試驗(yàn)力3000kN，測力精度±1%；最大圍壓100Mpa，圍壓測控精度±1%。由于本試驗(yàn)制作了兩種試件Φ50×100mm和Φ100×200mm，試驗(yàn)時(shí)需采用兩套引伸計(jì)，Φ50×100mm試件的引伸計(jì)軸向量程8mm，徑向量程4mm；Φ100×200mm試件的引伸計(jì)軸向量程10mm，徑向量程5mm，引伸計(jì)的測量精度可達(dá)到1 m。
1.3 試驗(yàn)過程和試驗(yàn)參數(shù)
在對試件進(jìn)行三軸試驗(yàn)前，首先對試件進(jìn)行單軸試驗(yàn)，在對試件單軸試驗(yàn)時(shí)，我們未采用熱縮膜封裝，直接將試件安裝在引伸計(jì)上，在試驗(yàn)機(jī)上采用變形加載的方式對試件加載，試驗(yàn)過程較簡單。對試件的三軸試驗(yàn)，為了防止抗磨油浸入混凝土試件，影響試驗(yàn)結(jié)果，采用彈性較好的熱縮膜密封試件，然后將試件安裝在引伸計(jì)上，并連同試件一起放在壓力室的底座上，給試件放上壓頭和球頭。計(jì)算機(jī)查看引伸計(jì)初始值，如初始值太大，需調(diào)整引伸計(jì)。然后將壓力室下落并扣好壓力室鋼環(huán)，封閉壓力室。打開油管閥門，給壓力室充滿油。接下來采用計(jì)算機(jī)軟件控制試驗(yàn)操作：上升油缸活塞至壓力室與試驗(yàn)機(jī)上部傳感器即將接觸時(shí)停止；給試件施加圍壓至要求數(shù)值；給試件施加軸向預(yù)壓力；通過變形加載或負(fù)荷加載給試件施加軸向荷載直至試件破壞；最后卸除軸壓和圍壓，壓力室回油，打開壓力室，取出試件，試驗(yàn)結(jié)束。
本試驗(yàn)分別完成了鋼纖維體積率0.5%、2%和4%的Ф50×100mm試件的單軸和三軸試驗(yàn)；完成了端鉤型、鋼絲啞鈴型和銑削波紋型鋼纖維以體積率為2%配制的Ф100×200mm試件的單軸和三軸試驗(yàn)。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 試件的破壞形態(tài)
2.1.1 單軸試驗(yàn)試件的破壞形態(tài)
對素混凝土和鋼纖維混凝土進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)時(shí)，素混凝土試件隨著應(yīng)力的不斷加載，大約在應(yīng)變?yōu)?.4%～0.5%時(shí)，試件表面開始出現(xiàn)脫皮以及豎向裂紋；而鋼纖維混凝土大約在應(yīng)變?yōu)?.6%～0.7%時(shí)，試件表面才開始出現(xiàn)脫皮以及豎向裂紋。此現(xiàn)象說明混凝土內(nèi)的鋼纖維具有約束裂縫開展的作用，使鋼纖維混凝土表現(xiàn)出較大的塑性性質(zhì)。由于鋼纖維的約束作用，鋼纖維混凝土在破壞時(shí)其裂紋較窄較密，表面較少出現(xiàn)脫落。
圖1 鋼纖維混凝土單軸試驗(yàn)中和試驗(yàn)后的試件
2.1.2 三軸試驗(yàn)試件的破壞形態(tài)
當(dāng)進(jìn)行三軸試驗(yàn)的試件應(yīng)變達(dá)到1.5%時(shí)，應(yīng)力已經(jīng)出現(xiàn)一定的下降，說明試件已經(jīng)破壞。但從試件破壞后的照片（如圖2）發(fā)現(xiàn)，鋼纖維混凝土，由于其圍壓作用的影響，試件的表面未有脫落現(xiàn)象，只有肉眼不易觀察到的細(xì)小裂紋，同時(shí)由于壓頭和圍壓對試件的約束作用，試件兩端的直徑基本不變，而其中部直徑明顯增大2～4mm左右。
圖2 鋼纖維混凝土三軸試驗(yàn)后的試件
2.2 三軸荷載作用下鋼纖維混凝土的力學(xué)性能
關(guān)鍵詞:市政橋梁橋面;鋪裝施工;鋼纖維;混凝土施工技術(shù);要點(diǎn)分析
在市政橋梁面鋪裝施工中，一般的混凝土材料中摻入適量的鋼纖維材料，能夠產(chǎn)生性能較高的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基于該種結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)用到橋面鋪裝中，能夠有效的降低混凝土易折性，提升路面材料的抗疲勞性。鋼纖維混混凝土在實(shí)際應(yīng)用中具有較好的力學(xué)性能，因此近年來道路橋梁、機(jī)場跑道、抗震節(jié)點(diǎn)等環(huán)節(jié)中應(yīng)用廣泛。
1市政橋梁橋面鋪裝施工中鋼纖維混凝土施工前期準(zhǔn)備
(1)鋼纖維選擇。在鋼纖維混凝土施工中，鋼纖維材料的應(yīng)用比較關(guān)鍵，因此，在施工之前需要進(jìn)行鋼纖維材料的選擇。要求鋼纖維混凝土基體界面具備較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，在市政橋梁橋面鋪裝施工中，選擇適合啞鈴型的鋼纖維結(jié)構(gòu)材料。該種結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中抗沖擊力較強(qiáng)［1］;(2)水泥和砂的選擇。水泥和砂是比較基礎(chǔ)鋼纖維混凝土施工材料，具體的施工中以普通硅酸鹽水泥為主，保障所選擇的砂石能夠與實(shí)際施工現(xiàn)狀相互吻合;(3)碎石的選擇。碎石作為橋面攤鋪的基石，其粒徑大小既要符合施工要求，也要滿足混凝土澆筑標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下石料的粒徑控制在5－20毫米范圍。
2鋼纖維混凝土鋪裝層結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析
了解鋼纖維混凝土鋪裝層結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力對于混凝土路面的施工具有較為重要的意義。鋼纖維混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)置于自然環(huán)境中，橋面完露在自然環(huán)境中，其在自然溫度影響下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中會發(fā)生劇烈的作用。但是由于鋼纖維混凝土材料的熱傳導(dǎo)性能較低，使得橋面的鋪裝結(jié)構(gòu)溫度不會受到自然環(huán)境的影響，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度依然保持在原始狀態(tài)。當(dāng)橋面溫度較高時(shí)，鋪裝層內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度為原始的低溫，在這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置上，存在著一定的溫度梯度。在該種情況下，溫度變形在橋面結(jié)構(gòu)影響下將會產(chǎn)生一定的約束，最終產(chǎn)生了相應(yīng)的溫度應(yīng)力。基于鋼纖維混凝土橋面板結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力包含了內(nèi)約束力應(yīng)力和外約束應(yīng)力［2］。不同類型的約束應(yīng)力對于橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的影響不同，其中內(nèi)約束應(yīng)力是由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部某一構(gòu)件單元中，其內(nèi)部溫度發(fā)生了變化，而由于應(yīng)變差異所導(dǎo)致了約束變化應(yīng)力。而外部約束應(yīng)力而是由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件的差異，而引發(fā)的應(yīng)力變化。由于鋼纖維混凝土橋面板結(jié)構(gòu)的溫度荷載沿板厚度方向呈非線性分布，橋面板結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力也是呈瞬時(shí)變化，在實(shí)際施工中具有較強(qiáng)的時(shí)間性特點(diǎn)。那么，在具體的橋梁面板鋪裝施工中，需要了解面板結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化，并且做出有針對性的橋面鋪裝施工方案。
3鋼纖維混凝土施工技術(shù)在市政橋梁橋面鋪裝施工中的應(yīng)用
鋼纖維混凝土施工技術(shù)在市政橋梁面橋面鋪裝施工應(yīng)用，所進(jìn)行的施工環(huán)節(jié)比較多，如，進(jìn)行橋梁下梁面、平面層的施工處理，對于標(biāo)高帶以及鋼筋網(wǎng)的施工處理。對于鋼纖維混凝土的攪拌處理以及混凝土的攤鋪、振搗、切縫處理等。強(qiáng)化以上環(huán)節(jié)的橋面鋪裝施工，才能夠有效的提升市政橋梁橋面鋪裝施工質(zhì)量。
3．1下梁面或者是平面層的處理
針對鋼纖維混凝土橋梁橋面鋪裝中，首先需要對橋面鋪裝層的下梁面或者是平層處理。(1)剪力鋼筋加固處理。將剪力鋼筋材料應(yīng)用到不同整體層和鋪裝層中，在不同層面的處理上其應(yīng)用方式不同，并且產(chǎn)生的錨固效果不同。將剪力鋼筋深入到整體層中，將剪力鋼筋的長度確定為6米，但是將其深入鋪裝層中，鋼筋的長度需要短一些，一般確定為5米。基于不同長度的剪力鋼筋長度的確定對于市政橋梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有較為重要的意義。當(dāng)鋼筋深入施工完畢之后，需要考慮到伸出部門對于行車的安全影響。所以在剪力鋼筋施工完畢之后需要進(jìn)行部分鋼筋的彎倒處理;(2)當(dāng)橋面鋪裝施工方案變動的時(shí)候，整體層完成澆筑之后，需要對混凝土面進(jìn)行鑿花，在具體的施工當(dāng)中需要將浮漿清理凈。在鉆孔孔徑確定上，需要保障孔間距為75cm×75cm，具體操作中選擇直徑為12毫米的鋼筋棒;(3)在主箱梁頂面施工環(huán)節(jié)中，需要注意很多問題，不能進(jìn)行鉆孔插埋鋼筋，為了保障混凝土面平面平衡，需要借助鑿毛的方式，實(shí)現(xiàn)“地毯式”的鑿除［3］。
3．2標(biāo)高帶以及鋼筋網(wǎng)的施工
在鋼筋網(wǎng)的施工環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)模板的選擇，一般情況下應(yīng)用角鋼材料。實(shí)現(xiàn)材料的安裝時(shí)，保障陰角朝上，避免滾筒與角鋼之間的存在著過密的距離。基于以上安排能夠有效地控制高程層面的施工。在角鋼底部存在著漏洞，防治角鋼結(jié)構(gòu)功能難以發(fā)揮，需要應(yīng)用水泥砂漿對于角鋼底部漏洞進(jìn)行填補(bǔ)，一方面提升角鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，另一方面避免結(jié)構(gòu)漏漿，促進(jìn)混凝土灌注。在角鋼測點(diǎn)得安裝上，保障測點(diǎn)與測點(diǎn)之間的距離為1.5米。當(dāng)角鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理的情況下，將會出現(xiàn)較為明顯的鋼纖維鋪裝開裂。因此，在實(shí)際施工中為了防治鋼纖維混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，需要在鋼筋網(wǎng)與混凝土頂面上預(yù)留有2－4厘米間隙。
3．3鋼纖維混凝土攪拌
基于鋼纖維混凝土攪拌要求比較嚴(yán)格，保障所攪拌的材料不出現(xiàn)結(jié)團(tuán)的情況，或者保障材料攪拌得十分均勻以便于后期的混凝土材料攤鋪。當(dāng)鋼纖維緩凝土攪拌完畢之后需要進(jìn)行投料次序的確定，三次以上的混凝土材料次序確定才能夠投入到具體施工當(dāng)中。當(dāng)混凝土材料投入量不準(zhǔn)確的情況下，將會導(dǎo)致混凝土剛度不符合施工要求。因此，在鋼纖維混凝土攪拌過程中需要選擇電子計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確材料計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)材料存在著較為明顯銹蝕、結(jié)塊等情況時(shí)，需要及時(shí)更換攪拌材料。而混凝土材料出現(xiàn)以上質(zhì)量問題，主要是因?yàn)榛炷翑嚢柢囋谶\(yùn)輸環(huán)節(jié)中，出現(xiàn)了較為明顯的振動與下沉。針對以上問題，在混凝土攪拌時(shí)，可以適當(dāng)?shù)脑黾泳從郎p水劑，改善鋼纖維混凝土塑性，提升易性。
3．4攤鋪、振搗、切縫處理
基于鋼纖維混凝土的攤鋪、振搗、切縫處理，是橋面鋪裝施工的后續(xù)基礎(chǔ)工程，雖然以上步驟在實(shí)際實(shí)際施工中操作比較簡單，但是對于整體項(xiàng)目施工而言十分關(guān)鍵。如，在鋼纖維混凝土攤鋪中，將其攤鋪高度確定在+0.5厘米，該種高度設(shè)置屬于標(biāo)準(zhǔn)化的高度設(shè)置，在攤鋪平整的基礎(chǔ)上，方便后期的收漿處理;在鋼纖維混凝土材料振搗過程中，要求所應(yīng)用的振動棒采取平行振動處理方式。避免鋼筋混凝土表面出現(xiàn)，整平混凝土之后將鋼纖維壓實(shí);在切縫處理中，對切縫的時(shí)間進(jìn)行良好的控制，合理的控制鋸片的振動，避免鋼纖維、水泥等材料出現(xiàn)松動。
4結(jié)論
綜上所述，在本文中接受鋼纖維混凝土施工前的技術(shù)準(zhǔn)備，研究鋼纖維混凝土施工的應(yīng)力變化，重點(diǎn)探究市政橋梁面橋面鋪裝鋼纖維混凝土施工技術(shù)。具體的施工技術(shù)有:(1)橋梁下梁面、平面層的施工處理;(2)對于標(biāo)高帶以及鋼筋網(wǎng)的施工處理;(3)對于鋼纖維混凝土的攪拌處理以及混凝土的攤鋪、振搗、切縫處理等。
參考文獻(xiàn)
［1］員曉磊．鋼纖維混凝土施工技術(shù)在市政橋梁橋面鋪裝施工中的應(yīng)用［J］．黑龍江科技信息，2016(14):217．
關(guān)鍵詞：鋼纖維輕骨料混凝土 梁 受剪承載力 無腹筋
中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（a）-0010-02
自混凝土問世以來，增其韌性、減其自重就一直是研究的熱點(diǎn)。鋼纖維在提高混凝土韌性方面做出了突出的貢獻(xiàn)，而輕骨料混凝土為減輕自重開辟了新的道路。把鋼纖維與輕骨料結(jié)合起來形成的鋼纖維輕骨料混凝土則兼具二者的優(yōu)勢，這一新型復(fù)合材料已經(jīng)引起學(xué)者們的重視，許多學(xué)者已經(jīng)在鋼纖維輕骨料混凝土的力學(xué)性能方面做了部分研究，對于受剪性能目前還很少有人涉及，該文就此先做初步的研究。
由于影響鋼纖維輕骨料混凝土無腹筋梁抗剪承載力的因素眾多，受剪機(jī)理復(fù)雜，且試驗(yàn)結(jié)果的離散性大，所以至今混凝土梁抗剪承載力的計(jì)算理論仍不成熟。故該文對收集的試驗(yàn)資料與數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，以期找出適合鋼纖維輕骨料混凝土無腹筋梁抗剪承載力的計(jì)算公式。
1 受剪影響因素
1.1 剪跨比
對于直接承受集中荷載的無腹筋梁來說，剪跨比是影響其抗剪承載力最重要的因素。與普通混凝土類似，鋼纖維輕骨料混凝土梁的斜截面破壞形式按剪跨比的大小可分為斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞。大量的試驗(yàn)研究表明，隨著剪跨比的增大，梁斜截面抗剪承載力明顯呈下降趨勢。剪跨比較小時(shí)，大多發(fā)生斜壓破壞，此時(shí)斜截面受剪承載力很高；當(dāng)剪跨比中等時(shí)，大多發(fā)生剪壓破壞，斜截面受剪承載力次之；當(dāng)剪跨比較大時(shí)，一般發(fā)生斜拉破壞，斜截面受剪承載力很低。當(dāng)剪跨比超過3時(shí)，則剪跨比對受剪承載力影響不大。
許多學(xué)者如孫敏、朱聘儒及胡巖等對57根剪跨比在1.12～2.83矩形截面鋼筋混凝土簡支梁進(jìn)行了抗剪試驗(yàn)，高丹盈、趙軍對剪跨比分別為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和4的試驗(yàn)梁做了抗剪研究，張川等學(xué)者通過對收集到的集中荷載作用下無腹筋簡支梁試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果都證實(shí)了上述觀點(diǎn)。
1.2 混凝土強(qiáng)度
混凝土強(qiáng)度反映了混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，因此直接影響斜截面剪壓區(qū)抵抗主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力的能力。大量的試驗(yàn)及數(shù)據(jù)表明，斜截面受剪承載力隨混凝土抗拉強(qiáng)度的提高而提高，兩者基本呈線性關(guān)系，而斜截面的開裂剪力則與混凝土的抗壓強(qiáng)度正相關(guān)。
1.3 縱筋配筋率
增加配筋率可抑制斜裂縫向受壓區(qū)的伸展，從而提高斜裂縫間骨料咬合力，且增大了剪壓區(qū)高度，使混凝土的抗剪承載力提高，同時(shí)也提高了縱筋的銷栓作用。因此，隨著配筋率的增大，梁的斜截面受剪承載力有所提高[1]。石明生，高丹盈對不同配筋率的無腹筋梁抗剪性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，抗剪強(qiáng)度隨配筋率的增大而增大。
1.4 鋼纖維摻量
鋼纖維的主要作用在于它能夠阻礙混凝土內(nèi)部微裂紋的發(fā)展并且阻滯宏觀裂紋的出現(xiàn)和擴(kuò)展。鋼纖維的摻入對混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不大，但對其抗折、抗裂、抗彎等強(qiáng)度都有增強(qiáng)作用，抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)效果尤為明顯。收集的資料數(shù)據(jù)表明在一定范圍內(nèi)（通常摻量≤2%），隨鋼纖維摻量的增加，混凝土的抗剪承載力近似呈線性增加。
2 抗剪承載力的計(jì)算公式
對于鋼纖維輕骨料混凝土無腹筋梁的斜截面抗剪承載力的計(jì)算，目前并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，比較常用的計(jì)算模型是把鋼纖維看成與輕骨料混凝土及縱向配筋相互獨(dú)立的配筋形式進(jìn)行計(jì)算，也就是說，把鋼纖維輕骨料混凝土的斜截面受剪承載力V看成是輕骨料混凝土斜截面承載力Vc與鋼纖維所承擔(dān)的剪力Vf之和，用公式表達(dá)如下：
2.1 Vc的計(jì)算
對于Vc項(xiàng)的計(jì)算，各個(gè)學(xué)者得出的結(jié)論也不盡相同，主要有三種模式。《鋼筋混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》中對集中力作用下的獨(dú)立梁承載力的計(jì)算公式規(guī)定如下：
逯曄等在其文章中也得出了與上式類似的公式，只是將系數(shù)1.5改為了1.53。
邵永健[2]基于對167根梁寬為63.3～200 mm，梁高為150～584 mm，剪跨比為1～4.02，縱筋配筋率為0.77%～3.75%的輕骨料混凝土梁的研究得出的輕骨料混凝土梁斜截面抗剪承載力公式與公式（2）相同，驗(yàn)證了規(guī)范公式具有較高的保證率。
孫敏[3]在進(jìn)行了57根輕骨料混凝土簡支梁的剪壓試驗(yàn)，梁截面為矩形，梁寬b=150～200 mm，梁高h(yuǎn)=150～500 mm，混凝土強(qiáng)度C20～C40，縱筋配筋率ρ=0.77%～3.75%，發(fā)現(xiàn)Vc除了與混凝土抗拉強(qiáng)度ft、梁的尺寸b、h0和剪跨比λ有密切關(guān)系外，還與縱筋配筋率ρ有關(guān)，公式如下：
上式是對試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析后得出的，具有95%凝土梁受剪承載力的計(jì)算公式。
3 結(jié)語
通過對試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析，選取合理的計(jì)算模式，提出了具有明確物理概念的鋼纖維輕骨料混凝土無腹筋梁受剪承載力計(jì)算公式，合理地反映了剪跨比和混凝土強(qiáng)度等的影響規(guī)律，可供工程實(shí)踐參考。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙順波.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.
[2] 邵永健.輕骨料混凝土梁受剪承載力的計(jì)算及其可靠度分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2006，36（9）：58-60.
Abstract: Steel fiber concrete overcomes the shortcomings of ordinary concrete, such as, low tensile strength, small ultimate elongation, brittle and so on. The use of steel fiber concrete for bridge deck pavement can greatly improve the crack resistance, flexural, impact and fatigue resistance to extend the life of the old bridge and lower the vault load, as well as its construction is simple. This article summarizes the notes of deck pavement reconstruction of hyperbolic arch bridge and masonry arch bridge, to provide reference for similar projects.
關(guān)健詞： 鋼纖維；橋面鋪裝；質(zhì)量控制
Key words: steel fiber；bridge deck reconstruction；quality control
中圖分類號：U443 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）22-0106-01
0引言
江淮平原及南方地區(qū)因歷史原因遺留眾多雙曲拱橋及圬工拱橋。在舊路改造過程中因眾多拱橋結(jié)構(gòu)完好，同時(shí)節(jié)約改建工程投資等因素保留了原拱橋結(jié)構(gòu)，以重建其橋面鋪裝層的方式投入使用。但隨著我國經(jīng)濟(jì)的建設(shè)及交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各級公路的利用率越來越高，行駛車輛增多，車輛噸位不斷增加，導(dǎo)致眾多采用普通水泥混凝造的拱橋橋面鋪裝破壞比較嚴(yán)重，出現(xiàn)板塊破碎、斷裂等常見病害。對于此類情況，應(yīng)采用抗拉及抗彎強(qiáng)度更大的材料進(jìn)行橋面結(jié)構(gòu)層的替代，同時(shí)為了保護(hù)拱橋的受力結(jié)構(gòu)，不能增加原有拱頂荷載。實(shí)踐證明，采用鋼纖維混凝土進(jìn)行橋面鋪裝可大大提高橋面的抗裂、抗彎、抗沖擊及耐疲勞性，延長舊橋的使用壽命，減小鋪裝厚度降低拱頂荷載，施工簡單易行，可采用分幅施工減小對交通的影響等眾多優(yōu)勢，有著良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。
1橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1 本次以淮河流域附近某橋?yàn)槔瑯蛄航Y(jié)構(gòu)為雙曲拱橋，橋面原設(shè)計(jì)為雙向四車道，橋面凈寬12米全長48米，橋面混凝土板破碎嚴(yán)重，有明顯的錯(cuò)臺。此橋的改建方案在保證半幅通行的情況下鑿除舊橋路面并對橋面基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)后澆注鋼纖維混凝土橋面，結(jié)構(gòu)為面層10cm鋼纖維混凝土+基層15cm混凝土，并在面層加設(shè)10cm×10cm鋼筋網(wǎng)片，板塊設(shè)置為8m×6m,縮縫間距8米，橋頭設(shè)置脹縫兩道。
1.2 鋼纖維混凝土的配合比與普通混凝土基本相同，通過對鋼纖維混凝土的力學(xué)基本性能的研究發(fā)現(xiàn)鋼纖維的加入對混凝土的抗壓強(qiáng)度提高不大，但抗壓韌性有很大改善。鋼纖維混凝土當(dāng)水灰比及集料最大粒徑變化不大時(shí)，鋼纖維含量特征參數(shù)影響鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度。鋼纖維混凝土極限荷載往往高于初裂荷載，初裂荷載與極限荷載的比值一般在0.8~1.0之間，并且初裂荷載、極限荷載及韌性均隨鋼纖維混凝土含量的增大而增大。在相同鋼纖維含量情況下，鋼纖維混凝土強(qiáng)度隨鋼纖維的強(qiáng)度增大而增大。隨鋼纖維直徑增大而減小。鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度隨水灰比的減小而增大，隨鋼纖維體積率的增大而增大。
2鋼纖維混凝土材料的相關(guān)要求
2.1 鋼纖維表面應(yīng)潔凈無銹無油，無粘結(jié)成團(tuán)現(xiàn)象，保證鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，尺寸和抗拉強(qiáng)度符合技術(shù)要求；單根鋼纖維絲的最低抗拉強(qiáng)度800N/mm。每立方鋼纖維混凝土參量不大于70kg。
2.2 應(yīng)采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、表面粗糙，近立方體顆粒的碎石。鋼纖維混凝土對粗集料的要求與普通混凝土基本相同。
2.3 宜采用天然中粗砂或機(jī)制砂。細(xì)集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分比表示，機(jī)制砂以砂當(dāng)量或亞甲藍(lán)值表示，其質(zhì)量必須滿足規(guī)范的要求。
3施工工藝
3.1 基層處理使用機(jī)械對半幅路面進(jìn)行破除，破除前記錄原路中線及路肩高程，同時(shí)在橋梁兩頭路面選定水準(zhǔn)控制點(diǎn)，控制基層標(biāo)高，基層采用C15混凝土鋪筑10cm，預(yù)留出鋼纖維砼厚度10cm，基層混凝土澆注完成養(yǎng)護(hù)7天后設(shè)置鋼筋網(wǎng)片墊塊并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。
3.2 鋼纖維混凝土攪拌進(jìn)場的鋼纖維因?yàn)槭褂么b或箱裝，所以在使用前需對其進(jìn)行打散，可采用人工用鋼叉打散亦或使用機(jī)械打散，避免成團(tuán)的鋼纖維拌合后影響混凝土強(qiáng)度。
在拌合鋼纖維砼時(shí)必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，根據(jù)攪拌機(jī)容量和施工配合比確定每次攪拌量，為避免超載，一次攪拌量不宜大于攪拌機(jī)額定攪拌量的80%。正式澆筑前進(jìn)行試拌，鑒定拌和質(zhì)量合格后，才正式開工。
鋼纖維拌合投料順序：水泥、鋼纖維、細(xì)集料、粗集料、水，在干拌后再加水濕拌，投放鋼纖維不能大量投放，最好分3次采用網(wǎng)篩放入。嚴(yán)格拌合時(shí)間，干拌時(shí)間在1min~2min，濕拌時(shí)間在1.5min左右，拌合時(shí)間控制在6min以內(nèi)。關(guān)鍵是使混凝土內(nèi)的鋼纖維均勻分布。
3.3 鋼纖維混凝土澆注鋼纖維混凝土松鋪系數(shù)較普通混凝土的要大，在攤鋪時(shí)可通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，無論機(jī)械或人工布料，均應(yīng)保證鋼纖維混凝土能均勻攤鋪在橋面上。人工布料時(shí)應(yīng)用鐵鍬反扣法將鋼筋孔隙先填滿，再鋪平其他部分。嚴(yán)禁拋擲和摟耙，防止混凝土拌和物離析。在攤鋪過程中如有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，及時(shí)用人工撕開抖散或剔除，以免發(fā)生蜂窩。
混凝土振搗時(shí)間不宜過長，否則易使鋼纖維下沉，必須用大功率平板振動器振搗密實(shí)使鋼纖維呈二維平面分布，達(dá)到鋼纖維最佳受力狀態(tài)，嚴(yán)禁用插入式振搗器在混凝土內(nèi)振搗，確保混凝土內(nèi)鋼纖維分布均勻。如發(fā)現(xiàn)由鋼纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象應(yīng)立即人工打散。用鋼管提漿滾滾動碾壓數(shù)遍，使用提漿滾滾平提漿，避免鋼纖維外露。使用3米長鋁合金方尺從鋼模板一側(cè)向外刮平（精平），每次刮平時(shí)方尺應(yīng)交叉1/3以上。鋼纖維初凝后人工拉毛處理，使橋面粗糙。
氣溫較高或大風(fēng)條件下應(yīng)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)生劑的噴灑量，噴灑養(yǎng)生劑后應(yīng)及時(shí)覆蓋土工布，混凝土初凝后立即在土工布上灑水濕潤，防止橋面混凝土發(fā)生收縮開裂。
3.4 由于鋼釬維對混凝土基材的抑制作用，鋼纖維混凝土的干燥收縮率比普通混凝土要小很多，新建成的鋼纖維混凝土橋面板塊與橋頭及與護(hù)欄脹縫處可用PVC防水油膏充填。
4結(jié)語
鋼纖維混凝土橋面由于其優(yōu)異的抗沖擊、抗開裂性能，以及與普通混凝土相近的施工工藝，解決了拱橋橋面的常見病害，拓寬了拱橋橋面加固的思路，在保證通行的情況下同時(shí)降低了施工難度減少了施工周期，此項(xiàng)技術(shù)將會越來越多的應(yīng)用在需要抗裂性能較高的舊橋加固、路面改造等眾多領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)：
[1]《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)與施工規(guī)程》中國工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).
