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1、高性能钢纤混凝土材料随着国民经济建设和公路交通事业的飞速发展，钢纤维混凝土在公路工程中得到广泛的应用，本文对钢纤维混凝土的性能进行了阐述，并对其在施工中的综合应用作一简述。 【关键词】钢纤维混凝土；性能分析；施工技术；应用 1引言 钢纤维混凝土是一种新型的优质水泥基复合材料,可以实现按照使用要求设计材料的目的。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢纤维混凝土在公路工程的应用将进一步拓宽。 2 性能分析 2.1钢纤维的类型 钢纤维抗拉强度高,但与水泥沙浆的界面粘结性较差，故对钢纤
2、维表面进行变形处理,制成表面有刻痕的、末端带钩的、波纹形的钢纤维,或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维，以改善其力学性能，增加与水泥基材之间的握裹力。在工程应用中钢纤维主要有以下三种：①切断钢纤维：由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制得,强度比原材料有较大提高,截面呈三角形,与水泥混凝土的粘结较好；②剪切钢纤维：一般是由剪切冷轧薄板制得,厚0.2mm~0.5mm,宽0.25mm~0.9mm,抗拉强度为450MPa~800MPa,与水泥砂浆的粘结性比切断钢纤维好；③熔抽钢纤维：由熔融的钢水甩制而成,
3、纤维强度因熔钢成分与热处理条件而异,表面不规则且有一层强度很低的氧化层，但氧化层的存在降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。 2.2强度机理 钢纤维在混凝土中的主要作用,在于限制外力作用下基体中裂缝的扩展。在受荷(拉、弯)初期,水泥基料与钢纤维共同承受外力,而前者是外力的主要承受者:当基料发生开后,横跨裂缝的钢纤维成为外力的主要承受者。若钢纤维体积掺量超过某一临界值,整个复合材料可继续承受较高的荷载,并产生较大的变形,直到钢纤维被拉断或钢纤维从基料中被拨出,以至复合材料破坏。 2.3基本性能 钢纤维混
4、凝土是在普通混凝土中,均匀地乱向分布一定量的钢纤维,经硬化而得,与普通混凝土相比,具有一系列优越的物理力学性质： (1)强度与重量比值增大； (2)较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。在混凝土中掺入适量钢纤维,其极限抗压强度可以提高,单轴抗拉极强度可提高40%~50%,抗弯极限强度可提高50%~150%； (3)良好的抗冲击性能。钢纤维混凝土在纤维掺量为0.8%~2.0%时,其冲击韧性指标可提高50倍~100倍,甚至更高： (4)变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著,但对抗拉弹性
5、模量提高较多,钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响也较明显,钢纤维可使混凝土的收缩率降低10%~30%； (5)抗裂和抗疲劳性能显著提高； (6)优越的抗剪性能； (7)良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力； (8)良好的抗冻性与耐磨性能。 2.4影响因素 钢纤维混凝土性能受钢纤维类型、钢纤维掺量、钢纤维长径比、砂率、粗骨料最大粒径、减水剂、掺和料等因素的影响。其中钢纤维类型、钢纤维掺量和钢纤维长径比是影响钢纤维混凝土性能的主要因素。 3钢纤维混凝土的施工技术 3.1配合比设计
6、 钢纤维混凝土配合比可以根据普通混凝土配合比的选择原则,通过试验最后决定。首先应选择与基材强度相适应的钢纤维品种,钢纤维极限抗拉强度应大于500MPa。圆直和熔抽钢纤维适宜配制中低标号混凝土,剪切钢纤维可配制高标号混凝土,钢纤维含量以0.5%~2.0%为宜。为使钢纤维混凝土力学性能与施工和易性要求尽量一致,对钢纤维长径比应加以控制,同时还应考虑钢纤维的最小直径。钢纤维最小直径不应小于0.40mm,一般应控制在0.45mm~0.70mm左右，钢纤维的长度不应过长,在正常搅拌机拌和时,长径比应控制在50~
7、80。钢纤维细石混凝土的砂率应高于相同标号的普通混凝土,同时为保证钢纤维同基体牢固结合,通常采用粒径较小主骨料,最大粒径为10mm~20mm。为改善混合料施工和易性,减少水泥用量和降低成本,可采用减水剂或其它外掺剂。 3.2拌和 钢纤维混凝土的施工,按其施工方法来分有浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。钢纤维混凝土工程质量的优劣,在很大程度上取决于施工质量。因此,在钢纤维混凝土施工时,除了满足普通混凝土的施工要求外,还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题,确保钢纤维均匀分布在基体中
8、。 由于钢纤维一次性直接投入搅拌机易出现结团现象,为使钢纤维充分分散,宜将钢纤维通过分散机再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75kW~1.0kW,分散力宜为20kg/min~60kg/min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维,并在料斗入口处设置振动筛。 为防止钢纤维结团,需采取分级投料,先干后湿工艺。即按碎石→钢纤维→砂→水泥。混合料先在搅拌机内干拌1min,然后加水和外加剂湿拌2min。 钢纤维混凝土搅拌
