钢纤维怎么用的、混凝土钢纤维怎么添加

钢纤维混凝土在道桥工程中的应用

钢纤维混凝土是近20年发展起来的一种复合材料，具有良好的材料性能。用钢纤维混凝土修筑路面，可显著提高混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率，以及混凝土的韧性和抗冲击性[1，2]。下面结合南贯集大桥桥面铺装工程实际对钢纤维混凝土的特点、施工及质量控制分述如下。

1　钢纤维砼的特点[3]

钢纤维砼是一种由水泥、粗集料、细集料和随机分布的短纤维组合而成的一种复合材料。钢纤维的加入显著提高了基体砼整体抵抗外力作用的能力，从而获得了良好的增强效果。钢纤维砼和普通砼相比有以下特点。

1.1　抗拉、抗剪、抗折强度高

钢纤维的掺入对砼抗压强度的影响较小，一般提高幅度在15%左右，但在砼中掺入1%～2%(体积分数)的钢纤维，其抗拉强度能提高25%～50%，抗折强度提高40%～80%，用直接双面剪试验测定的抗剪强度能提高50%～100%。

1.2　抗冲击性能强

当钢纤维的掺入量为1.5%时，钢纤维砼的初裂抗冲击性能提高4倍，终裂抗冲击性能提高近7倍。

1.3　抗裂性能高

钢纤维均匀分散于基体砼中，减少因荷载在基体砼引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制砼裂缝的扩展，提高整个复合材料的抗裂性。

1.4　良好的耐久性、抗冻性、耐磨性

耐久性是建筑材料和结构工程的基本性能， 当材料暴露于冻融环境时，其耐久性就更为重要。抗冻性能试验表明，经300次冻融循环后，普通砼已完全破坏，而钢纤维砼仍完好。当钢纤维掺加量为1.5%时，耐磨性能提高34%。此外，钢纤维砼还具有优良的抗疲劳、耐热性能等。

2　钢纤维砼在桥面铺装中的施工工艺及质量控制

2.1　钢纤维砼材料

钢纤维混凝土中掺加的钢纤维因其不同的加工生产方法而区分为熔抽型、拉丝切断型、剪切型和切削型等。按其长度又可分为各种不同规格，最佳长径比为40～70，截面直径在0.4～0.7mm范围内，抗拉强度不低于380MPa。在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0%～2.0%(体积比)，最大掺量不宜超过2.0%。水泥采用32.5～42.5普通硅酸盐水泥，钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2/3，不宜大于20mm。细集料采用中粗砂，平均粒径0.35～0.45mm，砂率较普通混凝土高，可采用45%～50%。

本工程采用Q235剪切型波纹钢纤维，规格为0.5mm×0.5mm×30mm，长径比为60。水泥采用鲁南水泥厂生产的“鲁宏”牌P.O42.5水泥，粗集料用嘉祥马集生产的石灰岩碎石。细集料用泗河产中砂，细度模数为2.8。

2.2　配合比设计

钢纤维砼配合比设计应满足设计要求的抗压强度、抗折强度和施工要求的均匀性及和易性。影响配合比的主要因素是钢纤维体积率、砂率、水灰比。根据技术规范要求和经济合理的原则，经过试配对比试验，本桥面C40钢纤维铺装采用的配合比为：m(水泥)：m(砂)：m(碎石)：m(水)= 1：2.05：2.43：0.45，砼水泥用量为420kg/m3，钢纤维体积率1.0%，即每立方米砼中掺加78kg钢纤维。钢纤维砼配合比见表1所列。

表1　C40钢纤维砼配合比

2.3　施工工艺

2.3.1　基层处理

在钢纤维砼浇筑前，首先将原铺装层用人工配合风动凿岩机全部凿除，用空压机将桥面彻底清理，并用水冲刷干净。由于本桥为双向横坡，所以以桥面中轴线为界，分两幅施工；且由于无原设计纵断高程，以平均厚度控制施工标高，在桥面上及两侧人行道板上弹墨线以做标记。

2.3.2　钢筋铺设及模板支立

按图纸设计精确地施放钢筋位置及间距，对于局部厚度小于设计要求的部位加铺钢筋网补强。模板安装时严格保证纵、横向的顺直度和坡度及顶部高程，并牢牢加固，不得跑模。严格检查钢筋网与结构层顶面的净距。

2.3.3　钢纤维砼的拌和及运输

钢纤维砼采用双卧轴强制式搅拌机拌和。为防止在搅拌中钢纤维结团，在施工时每次的拌和量不大于搅拌机额定生产量的80%，钢纤维砼搅拌顺序和方法以搅拌过程中钢纤维不产生结团和保证一定生产率为准，投料顺序及拌和时间为: 碎石+钢纤维(分两次投入)→干拌30s→砂和水泥→干拌30s→加水湿拌2min。各种材料用量严格计量，本工程中矿料采用电子称重计量，保证了砼的级配准确，同时严格控制水的用量，确保有足够的搅拌时间。出料保证颜色均匀一致，不离析、泌水，钢纤维分布均匀，不结团。

在砼运输过程中应保证砼不发生离析现象，本工程中砼拌和机置于施工桥头处，运距短，采用4辆三轮自卸车运送，未发生离析。

2.3.4　钢纤维砼的浇筑振捣

钢纤维砼运至施工地点倾倒后用人工大致摊铺整平，将振捣梁置两侧钢模板上开动振动电机，可用插入式振捣器及平板振动器配合振捣，人工配合再次整平。振捣时间以砼停止下沉，不再冒出气泡并泛出水泥浆为准，不宜过振。振捣时注意振捣器行程方向一致，避免钢纤维在振捣过程中结团，同时注意清除外露的钢纤维。振捣梁拖平后再用钢滚筒依次滚压进一步提浆整平，整平的表面不得裸露钢纤维。此后立即用真空吸水泵吸除多余泌水，待混凝土初凝后终凝前，表面无泌水时，再用磨光机进行磨光整平，磨光应从一侧顺序进行，直至有稠浆出现。收浆后再用刮平板抹平1～2次，使表面平实，无干缩裂缝。

2.3.5　养护与刻纹

成型路面及时采用湿法养生，终凝后及时覆盖草苫养生，适当洒水保持潮湿，养护时间为15d。在此期间封闭交通，待强度测试达到设计要求时方可开放交通。

待砼强度达到设计强度的50%后，用刻纹机对路面进行刻纹。用刻纹机刻纹可增加砼路面的构造深度，增大摩阻系数，同时还可避免用压纹机压纹时把钢纤维从砼中压出。

2.4　施工质量控制

钢纤维砼从原材料检验、配合比设计到拌和、浇筑每一工序都有专人负责。为保证混凝土的级配准确，集料仓采用电子秤配料，重点对钢纤维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以及混凝土振捣加强控制，确保钢纤维在混凝土中分散均匀，达到良好的力学性能。同时严控水灰比，加大坍落度检验频率，并按规定对每一工作日浇筑的砼作试件与桥面砼同条件养护。同时，在施工时严控立模的精度及模板的加固，注意各工序的衔接，有效地控制了桥面的平整度、厚度及构造深度等技术指标。

3　钢纤维砼铺装与普通砼铺装技术、经济比较

本工程中两桥面分别采用钢纤维砼与普通砼铺装，同一单位同期施工，排除了施工环境因素及材料价格对工程的影响，其技术指标及经济指标具有很强的可比性，主要指标对比如下。

3.1　主要力学性能比较

见表2所列。

表2　普通砼和钢纤维砼力学性能(28d)比较表

3.2　经济指标分析

本大修工程中两桥面虽然均铺设了钢筋网， 但采用钢纤维砼铺装的钢筋网间距较采用普通砼铺装的加大了一倍，同时铺装层厚度得以减薄；本工程竣工决算显示钢纤维砼桥面铺装造价为76.30元/m2，普通钢筋砼桥面铺装造价为100.30元/m2(均不包括原铺装凿除费用)，节约工程投资30%以上。

从工程竣工后近2年的通车运营情况来看，采用钢纤维砼铺装的桥面没有明显病害发生，而采用普通砼铺装的桥面干缩裂缝发育明显，路面磨耗严重，局部出现了麻面现象。由上述比较可见，钢纤维砼路面较普通砼路面其技术、经济指标都有很大的优势，具有显著的经济效益。

4　结语

钢纤维混凝土近年来在公路路面、桥梁、机场跑道等工程中的应用表明，其与普通水泥混凝土路面相比具有以下优越性:1面层厚度可减薄至1/2以上，使施工工期缩短，节约原材料及减少浇筑费用；2减少缩缝带来的材料、人工等费用的节省；3大大减少了干缩裂缝的产生，提高了路面的抗冲击力和疲劳强度，节省养护及维修费用。由此钢纤维混凝土的应用对改善路面的使用性能、延长使用寿命、节省工程造价具有显著的经济效益和社会效益。