钢纤维混凝土浅析

钢纤维混凝土浅析

吴永平

中国能源建设集团东北电力第三工程有限公司 121001

摘要：钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。本文通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论，阐述钢纤维在混凝土中的应用,为这一新型混凝土材料在建筑结构工程中的设计与施工提供了一些可资借鉴的经验。

关键词：钢纤维混凝土 性能 工程应用

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete，简写为SFRC)是在普通混凝土中掺人适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有:切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。

一、钢纤维混凝土优点

1.强度和重量的比值增大。

2.抗拉强度和主要由主拉应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度明显提高。

3.变形性能明显改善。

4.抗收缩和徐变性能有所提高。

5.抗裂和抗疲劳性能有较大改善。

6.具有较好的物理耐久性和化学耐久性。

二、钢纤维混凝土组成材料

1、钢纤维

钢纤维的增强效果与钢纤维的长度、直径（或等效直径）、长径比以及表面形状等有关。

2、水泥

水泥在钢纤维混凝土中是一种胶结材料，与水拌合成水泥浆，具有很高的粘结力，把砂、石和钢纤维胶结成一整体，经凝结硬化，形成具有一定强度的钢纤维混凝土。

3、砂

砂又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并同时组成钢纤维混凝土的骨架。

4、石料

碎石或卵石是组成钢纤维混凝土的骨架材料，常称粗骨料。钢纤维混凝土所用的石料，通常选用碎石。因碎石的颗粒表面较粗糙，富有棱角，能产生良好的机械嵌锁作用，与水泥浆有较强的粘结力。

5、水

凡能饮用的水和洁净的天然水均可用于钢纤维混凝土的配制，因海水对钢纤维有锈蚀作用，一般不允许用海水拌制钢纤维混凝土。

6、外加剂

在钢纤维混凝土的拌制过程中，为改善拌合料的和易性、减少水泥用量或提高强度，可掺入一定量的外加剂。

另外，在钢纤维混凝土中还可掺入一定量的粉煤灰或硅粉等混合材料，以改善拌合料的和易性，节约水泥用量以及提高强度。其混合材料性能应符合现行标准规定，其掺量可通过试验确定。

三、投料要求

1. 先将钢纤维及粗骨料投人拌和机搅拌30s，使钢纤维分散在石子中，不致结团;

2. 再将砂及水泥投人拌和机干搅拌30s;

3. 再在转动着的搅拌机中加水，并使机子再搅拌3min左右。

四、运输、浇注、养护

钢纤维混凝土的运输可采用与普通混凝土相同的运输规定;应缩短运输时间，运输过程应避免拌合物离析。如产生离析应作二次搅拌。所用的运输器械应易于卸料。

钢纤维混凝土的浇筑方法应保证钢纤维分布的均匀性和结构的连续性，在一个规定连续浇筑的区域内，浇筑施工过程不得中断。拌合料从搅拌机卸出到浇筑完毕所需时间不宜超过30min.在浇筑过程中严禁因拌合料干涩而加水。

五、施工技术要求

1. 水泥强度等级不得低于42.5MPa。水灰比不得大于0.5;

2. 粗骨料粒径长度应不超过钢纤维长度的2/3;

3. 钢纤维混凝土的钢纤维体积不应小于0.5%。一般在0.5%~2%内选择;

4. 拌制钢纤维混凝土不得采用海水，海砂，严禁掺加氯盐;

5. 除上述规定外，钢纤维混凝土所用其他材料，应符合现行规范中关于钢筋混凝土所用原料的规定;

6. 钢纤维混凝土的稠度可参考同类工程对普通混凝土所要求的稠度来确定，其坍落度值可比相应普通混凝土要求值小20mm，其维勃稠度值与相应普通混凝土要求值相同。

7. 尽量缩短混凝土的运输时间，合理安排浇筑顺序，及时卸料；在浇筑前，用水冲洗模板降温；泵管用麻布包裹，以防日光暴晒升温； 

8. 保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振； 

9. 保证混凝土供应，不随意留置施工缝；

10. 做好现场协调、组织管理，要有充足人力、物力、保证施工按计划顺利进行。

结束语：

钢纤维混凝土由于抗裂性能好、收缩率低，因此钢纤维混凝土不但可以解决普通混凝土难以解决的裂缝、耐久性等问题，而且养护方法跟普通混凝土相同。目前钢纤维混凝土在应用中主要的问题是钢纤维生产成本较高，造成钢纤维混凝土初始造价较高，但是不应只计一次性投资，而应考虑钢纤维混凝土的优越使用性能、较低的维修费和使用寿命延长等综合经济效益。

参考文献：

[1] 赵国藩．彭少民,黄承逵．钢纤维混凝土结构．中国建筑工业出版社，2000年.

[2] 邓宗才．高性能合成纤维混凝土．科学出版社，2002年.

[3] 汪 澜．水泥混凝土组成、性能及应用．中国建材工业出版社，2005年.