鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制

　　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

　　鋼纖維混凝土是以水泥凈漿、砂漿或混凝土為基體，以金屬纖維增強(qiáng)材料組成的水泥基復(fù)合材料。它是將短而細(xì)的，具有高抗拉強(qiáng)度、高極限延伸率、高抗堿性等良好性能的金屬纖維均勻分散在混凝土基體中形成的一種新型建筑材料。

　　橋面鋪裝層作為橋梁的非主體結(jié)構(gòu)，通常被設(shè)計(jì)和施工所忽視，長(zhǎng)期車輛荷載的作用，是造成橋面開裂、損壞的主要原因，從而影響橋梁的使用質(zhì)量，降低使用壽命，在橋面鋪裝層使用鋼纖維混凝土將會(huì)有效地解決橋面使用過程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

　　一、鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)的要求

　　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。

　?。?）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；

　?。?）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；

　?。?）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/㎜。

　　摻加量不超過70㎏/M

　　水泥：采用32.5級(jí)或42.5級(jí)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(duì)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：

　?。?）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。

　?。?）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?？砂雌胀ㄋ嗷炷量箟簭?qiáng)度、水泥標(biāo)號(hào)、水灰比的關(guān)系式求得。

　?。?）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）。

　?。?）根據(jù)試驗(yàn)確定合理砂率（現(xiàn)場(chǎng)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(cè)，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(dòng)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(duì)拌和量進(jìn)行控制，一般應(yīng)不超過設(shè)備拌和量的60%。

　?。?）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)

　?。?）清除垃圾，清潔橋面，灑水濕潤(rùn)，澆灑水泥漿（水泥漿可按重量比水：水泥=1∶1配制）。

　?。?）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。

　?。?）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(dòng)梁拉動(dòng)找平），振平板每次重疊1/2

　?。?）用鋼管提漿滾滾動(dòng)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(zhǎng)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。

　?。?）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(rùn)。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(hào)較高，水泥凝固快，應(yīng)集中設(shè)備、人員突擊施工，力爭(zhēng)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

　?。?）鋼纖維的質(zhì)量檢驗(yàn)一是鋼纖維的長(zhǎng)度偏差不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)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(cè)其長(zhǎng)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)。

　?。?）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(chǎng)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(zhǎng)拌和時(shí)間。

　　七、注意事項(xiàng)

　?。?）由于鋼纖維混凝土拌和時(shí)對(duì)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。

　?。?）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(rùn)，防止橋面混凝土發(fā)生收縮開裂。

　?。?）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(chǎng)施工保通外，由于舊橋車輛通行振動(dòng)對(duì)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(duì)提高橋面的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)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(huì)更加廣泛。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)與施工規(guī)程。中國(guó)工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　[2]張中海。鋼纖維混凝土及其質(zhì)量檢驗(yàn)。

　　[3]鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法。中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

衡陽(yáng)市興凱鋼纖維有限公司，始創(chuàng)于1993年，公司是國(guó)內(nèi)較早生產(chǎn)各類鋼纖維的專業(yè)廠家之一，年生產(chǎn)能力6000噸以上。熱誠(chéng)歡迎國(guó)內(nèi)及海外客戶來電，來公司洽談業(yè)務(wù)。