普通泵送钢纤维混凝土洞库工程中应
摘：钢纤维混凝土种新型复合材料优异特性成应极广钢纤维增强水泥基复合材料文介绍钢纤维混凝土配合设计制备质量控制济性评价
关键词：钢纤维混凝土 洞库 配合设计 泵送施工 应
简述
钢纤维混凝土脆性易裂混凝土基体中掺入乱分布短钢纤维形成种新型相组合水泥基复合材料仅保持混凝土身优点更重钢纤维掺入混凝土基体产生增强增韧阻裂效应极显著提高混凝土抗拉抗弯强度阻裂限缩力抗击耐疲劳性幅度提高混凝土韧性改变混凝土脆性易裂破坏形态荷载冻融等疲劳素作阻裂力提高明显延长寿命普通混凝土相普通混凝土基体中掺加钢纤维物理力学性耐久性指标均显著提高（见表1）钢纤维混凝土优异特性钢纤维混凝土已逐渐广泛应道路桥梁动库等工程中机场跑道高等级公路路面桥梁桥面铺装洞库衬砌水工港口海洋工程国防工程等现普通泵送钢纤维混凝土配合设计制备洞库施工中应作介绍
表1：钢纤维混凝土普通混凝土性
性
普通混凝土
抗弯初裂强度
14—18
抗弯极限强度
15—20
抗拉强度
13—17
抗剪强度
24—28
抗压强度
1—115
抗弯韧性
15—25
极限延伸率
25—40
破坏击次数
13—14
疲劳强度
3—35
收缩率
04—05
拉伸徐变
05—06
冻融循环次数
2—3
弹性模量
1—11
耐磨耗
03—035
耐热性
良
注：表中普通混凝土基体抗压强度40Mpa 钢纤维混凝土纤维体积率2
二 钢纤维混凝土配合设计
（）原材料技术求
1 钢纤维求：较合适钢纤维尺寸：断面积01—04mm²长度20—50mm钢纤维长径宜50—80材质应强度较高易脆裂低碳钢纤维锈钢纤维钢纤维形状圆直形方直形扭曲形墩头形压疤形波浪形端钩形等中端钩形钢纤维混凝土增强增韧阻裂效果钢纤维掺量体积率表示般05—20水泥混凝土钢纤维技术指标应符合表2求
表2 水泥混凝土钢纤维技术指标
材料名称
低碳钢纤维
锈钢纤维
视密度
78
78
直径（110³mm）
250500
250500
长度（mm）
2050
2050
软化点
5001400
5001400
弹性模量（110³Mpa）
200
200
抗拉强度(Mpa)
4001400
5001600
极限变形（）（110²）
410
410
泊松
03033
—
2．混凝土基材料求
（1）般425级525级普通硅酸水泥配制高强钢纤维混凝土625级硅酸盐水泥明矾石水泥
（2）砂宜中砂粒径015—5mm碎石卵石粒径应超25 mm
（3）降低水灰改善拌合物易性单位体积水泥量应适增加必时掺加减水剂超塑化剂
（4）保证钢纤维混凝土拌合物易性混凝土砂率般应低50水泥量般较未掺钢纤维混凝土高10左右
（5）钢纤维混凝土拌合物应较工作性短切纤维均匀分布中浇筑时离析泌水现象易捣实
（6）硬化钢纤维混凝土应具高致密度保证钢纤维混凝土抗渗抗冻融耐腐蚀抗风化等性
（7）改善钢纤维混凝土性掺入适量矿物质掺料（硅灰粉煤灰磨细矿渣）机聚合物二者混合物
（二）配合设计
首先钢纤维混凝土种新型构造材料配合设计基思路普通混凝土区次钢纤维混凝土种复合材料种运新手段问世种新型建筑材料复合材料两种两种素材相互组合起复合化产生出种具新性带原素材性质种新材料复合材料重问题两种两种素材规定空间进行均匀配制制造果均匀配制制造复合材料性质会受损失钢纤维混凝土作种钢纤维混凝土复合材料制作钢纤维混凝土时钢纤维均匀分散混凝土中必缺少条件确定钢纤维混凝土配合时必须首先考虑满足条件钢纤维混凝土配合设计分两种分根抗拉强度抗弯强度确定根稠度确定
1根抗拉强度抗弯强度确定钢纤维混凝土配合
（1） 钢纤维掺量混凝土水灰确定
钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度受混凝土中均匀分布钢纤维均间隔混凝土基体强度支配钢纤维均间隔越（增加钢纤维掺量直径钢纤维）混凝土水灰越钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度越高般钢纤维混凝土抗拉强度推定式计算钢纤维混凝土中钢纤维体积掺量：
σtK（1 S1）+σm
S5 β*d p
式中： σt ——钢纤维混凝土抗拉强度（Mpa）
σm——普通混凝土抗拉强度（Mpa）
S——拉伸断面钢纤维均间隔（cm）
K——钢纤维混凝土粘结强度决定常数切断钢丝时45冷压钢板切断钢纤维时57
β——钢纤维定系数考虑长径影响式求：β0002Ld
L——钢纤维长度
d——钢纤维直径（cm）
p——钢纤维体积掺量（）
(2) 粗集料粒径确定
钢纤维混凝土中粗集料粒径钢纤维混凝土抗弯拉强度较影响原钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度受混凝土中钢纤维均间隔支配果粗集料粒径较钢纤维均匀分散混凝土中引起局部混凝土中钢纤维均间隔加导致抗弯强度降低粗集料粒径构件尺寸基础确定根强度方面求决定佳值般情况钢纤维混凝土粗集料粒径宜15mm左右宜超25mm
（3）砂率确定
钢纤维混凝土配合中砂率支配着钢纤维混凝土中分散度支配着钢纤维混凝土稠度钢纤维混凝土强度较影响强度方面考虑砂率宜50左右较合适稠度方面考虑砂率约50—60左右较合适矿物质掺料宜提高混凝土基体稳定性致密性改善钢纤维混凝土基体间界面结构界面粘结提高耐久性处掺入适量矿物质掺料时相应减钢纤维混凝土砂率
钢纤维掺入率仅支配钢纤维混凝土弯曲强度拉伸强度影响钢纤维混凝土韧性抗裂性等固优良特征根抗拉强度抗弯强度设计钢纤维混凝土配合时应重点放钢纤维掺入率选定次确定水灰
2根稠度确定钢纤维混凝土配合
(1) 半干硬性混凝土塑性混凝土必须首先确定佳细集料率单位水量值
钢纤维掺入混凝土基体中增加巨表面积表面积需水泥砂浆包裹保证钢纤维混凝土基体界面粘结纤维增强效率发挥普通混凝土需更高含砂率时取值粗集料粒径钢纤维掺入量钢纤维长度关材料组成复杂性实际应中验数试配确定普通钢纤维混凝土含砂率般45—50
(2) 铺装钢纤维混凝土必须首先确定佳单位粗集料体积单位水量
钢纤维混凝土佳单位粗集料体积受钢纤维掺入率钢纤维尺寸粗集料尺寸影响钢纤维掺入率钢纤维尺寸粗集料尺寸定时钢纤维混凝土工作度变化佳单位粗集料体积变钢纤维掺入率钢纤维尺寸增时佳单位粗集料体积减少工作度定时钢纤维掺入率钢纤维尺寸增时单位水量增
3 减少单位水泥量生产某种需程度塌落度钢纤维混凝土适高性减水剂
钢纤维混凝土配合设计重点应放钢纤维混凝土性考虑施工方法等事宜时确定钢纤维掺入率终采原材料通验试配求出符合求配合
某洞库工程需普通泵送钢纤维混凝土次试验终选配合表3（C30S12）
表3 选配合
材料名称
m³量
水泥（po425）
329Kg
粗砂
857Kg
碎石(525mm)
897Kg
水
185Kg
液体减水剂
822Kg
Ⅱ级粉煤灰
82Kg
钢纤维（镦头形）
60Kg
三 钢纤维混凝土制备工艺
钢纤维混凝土生产控制中关键问题钢纤维混凝土基体中均匀分散形成钢纤维结团现象钢纤维分散均匀充分发挥起混凝土增强增韧阻裂效应
（）钢纤维混凝土搅拌工艺
制备钢纤维混凝土特关注问题投料搅拌运输浇筑成型利钢纤维混凝土密实性钢纤维分布均匀性引起钢纤维结团素例掺入混凝土前已结团搅拌中法分散钢纤维掺入速度太快分散结成球体钢纤维掺量高搅拌功率足钢纤维未分散前加水等搅拌程中宜采强制式搅拌机搅拌避免结团纤维弯曲折断搅拌机超荷停止运转出料口堵塞情况发生钢纤维均匀分布钢纤维混凝土投料搅拌工艺
3种：
1 先干湿搅拌工艺
先固体组分钢纤维粗集料细集料水泥进行干拌钢纤维均匀分散固体组分中然加水湿拌达钢纤维混凝土中均匀分散目避免钢纤维尚未分散水泥砂浆水泥净浆包裹成钢纤维球现象
2 湿拌工艺
湿拌时关键投料序通常先粗集料细集料水泥进行干拌加水湿拌湿拌时钢纤维分散机均匀投料继续拌合投料搅拌程序采机械分散钢纤维设备时效果
3分段加料搅拌工艺
该工艺先投50细集料50粗集料全部钢纤维干拌均匀然50粗集料细集料全部水泥水加入湿拌达均匀目该工艺更适落体搅拌机法搅拌时间相延长
该洞库工艺实际采投料搅拌工艺：先水泥砂碎石混合搅拌2分种边搅拌边钢纤维分散机加入钢纤维2分种加水液体减水剂搅拌少2分种出料注意强制式搅拌机搅拌量超额定搅拌量80搅拌时间较普通混凝土延长12分种
（二）钢纤维混凝土成型工艺
普通泵送钢纤维混凝土灌注前应基面处理仔细检查模板结合处支架支撑等否预埋件否齐备准确时衬砌棱角处模板修成圆弧避免露出钢纤维灌注钢纤维混凝土时应注意点：
1 连续灌注区灌注中断钢纤维混凝土搅拌机卸出灌注完毕宜超45分种
2 钢纤维混凝土落体高度宜超2米超2米时采取措施加设减速设备
3 灌注应分层进行分层厚度根搅拌力运输条件灌注速度捣实力等决定宜超表3规定厚度
表3 钢纤维混凝土灌注分层厚度
序号
振捣方法
分层厚度mm
1
插入式振捣器
振动器作部分 长度125倍
2
表面振动器 筋疏筋结构
250
3
表面振捣器振捣 钢筋密集结构
150
4
附着式振捣器
300
4应采机械振捣工捣实采插入式振捣器振捣时振捣器斜插入面夹角30°移动距离宜超作半径15倍插入层深度5—10cm宜振动时间宜长表面振动器移动距离应覆盖捣实部分边缘度附着式振动器设置应保证混凝土密实度度
（三）钢纤维混凝土质量控制
1水泥集料水外加剂等材料国家规定规范标准常规定期检查进行控制
2 钢纤维3吨1批（足3吨1批计）部位10袋中袋取100根钢纤维混合均匀四分法缩分直求数量然进行长度重量弯折抗压强度检验
3 钢纤维混凝土拌合物质量控制
（1） 集料含水量4时检查次遇天气变化应适增加检查次数根检查结果修正混凝土配合
（2） 钢纤维称量工班少检查2次
（3） 钢纤维混凝土塌落度工班少检查2次
（4） 钢纤维体积率工班少检查2次
四钢纤维混凝土济性评价
钢纤维混凝土优异特性普通混凝土相工程结构尺寸减少总材料量施工量相应降低钢纤维混凝土仅提高工程制品性寿命产生综合济效益考虑材料设计施工维修等方面素钢纤维混凝土综合成普通混凝土高普通钢纤维混凝土力学性长远效果考虑钢纤维混凝土种值广泛推广利新型复合材料
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摘：钢纤维混凝土种新型复合材料优异特性成应极广钢纤维增强水泥基复合材料文介绍钢纤维混凝土配合设计制备质量控制济性评价
关键词：钢纤维混凝土 洞库 配合设计 泵送施工 应
简述
钢纤维混凝土脆性易裂混凝土基体中掺入乱分布短钢纤维形成种新型相组合水泥基复合材料仅保持混凝土身优点更重钢纤维掺入混凝土基体产生增强增韧阻裂效应极显著提高混凝土抗拉抗弯强度阻裂限缩力抗击耐疲劳性幅度提高混凝土韧性改变混凝土脆性易裂破坏形态荷载冻融等疲劳素作阻裂力提高明显延长寿命普通混凝土相普通混凝土基体中掺加钢纤维物理力学性耐久性指标均显著提高（见表1）钢纤维混凝土优异特性钢纤维混凝土已逐渐广泛应道路桥梁动库等工程中机场跑道高等级公路路面桥梁桥面铺装洞库衬砌水工港口海洋工程国防工程等现普通泵送钢纤维混凝土配合设计制备洞库施工中应作介绍
表1：钢纤维混凝土普通混凝土性
性
普通混凝土
抗弯初裂强度
14—18
抗弯极限强度
15—20
抗拉强度
13—17
抗剪强度
24—28
抗压强度
1—115
抗弯韧性
15—25
极限延伸率
25—40
破坏击次数
13—14
疲劳强度
3—35
收缩率
04—05
拉伸徐变
05—06
冻融循环次数
2—3
弹性模量
1—11
耐磨耗
03—035
耐热性
良
注：表中普通混凝土基体抗压强度40Mpa 钢纤维混凝土纤维体积率2
二 钢纤维混凝土配合设计
（）原材料技术求
1 钢纤维求：较合适钢纤维尺寸：断面积01—04mm²长度20—50mm钢纤维长径宜50—80材质应强度较高易脆裂低碳钢纤维锈钢纤维钢纤维形状圆直形方直形扭曲形墩头形压疤形波浪形端钩形等中端钩形钢纤维混凝土增强增韧阻裂效果钢纤维掺量体积率表示般05—20水泥混凝土钢纤维技术指标应符合表2求
表2 水泥混凝土钢纤维技术指标
材料名称
低碳钢纤维
锈钢纤维
视密度
78
78
直径（110³mm）
250500
250500
长度（mm）
2050
2050
软化点
5001400
5001400
弹性模量（110³Mpa）
200
200
抗拉强度(Mpa)
4001400
5001600
极限变形（）（110²）
410
410
泊松
03033
—
2．混凝土基材料求
（1）般425级525级普通硅酸水泥配制高强钢纤维混凝土625级硅酸盐水泥明矾石水泥
（2）砂宜中砂粒径015—5mm碎石卵石粒径应超25 mm
（3）降低水灰改善拌合物易性单位体积水泥量应适增加必时掺加减水剂超塑化剂
（4）保证钢纤维混凝土拌合物易性混凝土砂率般应低50水泥量般较未掺钢纤维混凝土高10左右
（5）钢纤维混凝土拌合物应较工作性短切纤维均匀分布中浇筑时离析泌水现象易捣实
（6）硬化钢纤维混凝土应具高致密度保证钢纤维混凝土抗渗抗冻融耐腐蚀抗风化等性
（7）改善钢纤维混凝土性掺入适量矿物质掺料（硅灰粉煤灰磨细矿渣）机聚合物二者混合物
（二）配合设计
首先钢纤维混凝土种新型构造材料配合设计基思路普通混凝土区次钢纤维混凝土种复合材料种运新手段问世种新型建筑材料复合材料两种两种素材相互组合起复合化产生出种具新性带原素材性质种新材料复合材料重问题两种两种素材规定空间进行均匀配制制造果均匀配制制造复合材料性质会受损失钢纤维混凝土作种钢纤维混凝土复合材料制作钢纤维混凝土时钢纤维均匀分散混凝土中必缺少条件确定钢纤维混凝土配合时必须首先考虑满足条件钢纤维混凝土配合设计分两种分根抗拉强度抗弯强度确定根稠度确定
1根抗拉强度抗弯强度确定钢纤维混凝土配合
（1） 钢纤维掺量混凝土水灰确定
钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度受混凝土中均匀分布钢纤维均间隔混凝土基体强度支配钢纤维均间隔越（增加钢纤维掺量直径钢纤维）混凝土水灰越钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度越高般钢纤维混凝土抗拉强度推定式计算钢纤维混凝土中钢纤维体积掺量：
σtK（1 S1）+σm
S5 β*d p
式中： σt ——钢纤维混凝土抗拉强度（Mpa）
σm——普通混凝土抗拉强度（Mpa）
S——拉伸断面钢纤维均间隔（cm）
K——钢纤维混凝土粘结强度决定常数切断钢丝时45冷压钢板切断钢纤维时57
β——钢纤维定系数考虑长径影响式求：β0002Ld
L——钢纤维长度
d——钢纤维直径（cm）
p——钢纤维体积掺量（）
(2) 粗集料粒径确定
钢纤维混凝土中粗集料粒径钢纤维混凝土抗弯拉强度较影响原钢纤维混凝土抗拉强度抗弯强度受混凝土中钢纤维均间隔支配果粗集料粒径较钢纤维均匀分散混凝土中引起局部混凝土中钢纤维均间隔加导致抗弯强度降低粗集料粒径构件尺寸基础确定根强度方面求决定佳值般情况钢纤维混凝土粗集料粒径宜15mm左右宜超25mm
（3）砂率确定
钢纤维混凝土配合中砂率支配着钢纤维混凝土中分散度支配着钢纤维混凝土稠度钢纤维混凝土强度较影响强度方面考虑砂率宜50左右较合适稠度方面考虑砂率约50—60左右较合适矿物质掺料宜提高混凝土基体稳定性致密性改善钢纤维混凝土基体间界面结构界面粘结提高耐久性处掺入适量矿物质掺料时相应减钢纤维混凝土砂率
钢纤维掺入率仅支配钢纤维混凝土弯曲强度拉伸强度影响钢纤维混凝土韧性抗裂性等固优良特征根抗拉强度抗弯强度设计钢纤维混凝土配合时应重点放钢纤维掺入率选定次确定水灰
2根稠度确定钢纤维混凝土配合
(1) 半干硬性混凝土塑性混凝土必须首先确定佳细集料率单位水量值
钢纤维掺入混凝土基体中增加巨表面积表面积需水泥砂浆包裹保证钢纤维混凝土基体界面粘结纤维增强效率发挥普通混凝土需更高含砂率时取值粗集料粒径钢纤维掺入量钢纤维长度关材料组成复杂性实际应中验数试配确定普通钢纤维混凝土含砂率般45—50
(2) 铺装钢纤维混凝土必须首先确定佳单位粗集料体积单位水量
钢纤维混凝土佳单位粗集料体积受钢纤维掺入率钢纤维尺寸粗集料尺寸影响钢纤维掺入率钢纤维尺寸粗集料尺寸定时钢纤维混凝土工作度变化佳单位粗集料体积变钢纤维掺入率钢纤维尺寸增时佳单位粗集料体积减少工作度定时钢纤维掺入率钢纤维尺寸增时单位水量增
3 减少单位水泥量生产某种需程度塌落度钢纤维混凝土适高性减水剂
钢纤维混凝土配合设计重点应放钢纤维混凝土性考虑施工方法等事宜时确定钢纤维掺入率终采原材料通验试配求出符合求配合
某洞库工程需普通泵送钢纤维混凝土次试验终选配合表3（C30S12）
表3 选配合
材料名称
m³量
水泥（po425）
329Kg
粗砂
857Kg
碎石(525mm)
897Kg
水
185Kg
液体减水剂
822Kg
Ⅱ级粉煤灰
82Kg
钢纤维（镦头形）
60Kg
三 钢纤维混凝土制备工艺
钢纤维混凝土生产控制中关键问题钢纤维混凝土基体中均匀分散形成钢纤维结团现象钢纤维分散均匀充分发挥起混凝土增强增韧阻裂效应
（）钢纤维混凝土搅拌工艺
制备钢纤维混凝土特关注问题投料搅拌运输浇筑成型利钢纤维混凝土密实性钢纤维分布均匀性引起钢纤维结团素例掺入混凝土前已结团搅拌中法分散钢纤维掺入速度太快分散结成球体钢纤维掺量高搅拌功率足钢纤维未分散前加水等搅拌程中宜采强制式搅拌机搅拌避免结团纤维弯曲折断搅拌机超荷停止运转出料口堵塞情况发生钢纤维均匀分布钢纤维混凝土投料搅拌工艺
3种：
1 先干湿搅拌工艺
先固体组分钢纤维粗集料细集料水泥进行干拌钢纤维均匀分散固体组分中然加水湿拌达钢纤维混凝土中均匀分散目避免钢纤维尚未分散水泥砂浆水泥净浆包裹成钢纤维球现象
2 湿拌工艺
湿拌时关键投料序通常先粗集料细集料水泥进行干拌加水湿拌湿拌时钢纤维分散机均匀投料继续拌合投料搅拌程序采机械分散钢纤维设备时效果
3分段加料搅拌工艺
该工艺先投50细集料50粗集料全部钢纤维干拌均匀然50粗集料细集料全部水泥水加入湿拌达均匀目该工艺更适落体搅拌机法搅拌时间相延长
该洞库工艺实际采投料搅拌工艺：先水泥砂碎石混合搅拌2分种边搅拌边钢纤维分散机加入钢纤维2分种加水液体减水剂搅拌少2分种出料注意强制式搅拌机搅拌量超额定搅拌量80搅拌时间较普通混凝土延长12分种
（二）钢纤维混凝土成型工艺
普通泵送钢纤维混凝土灌注前应基面处理仔细检查模板结合处支架支撑等否预埋件否齐备准确时衬砌棱角处模板修成圆弧避免露出钢纤维灌注钢纤维混凝土时应注意点：
1 连续灌注区灌注中断钢纤维混凝土搅拌机卸出灌注完毕宜超45分种
2 钢纤维混凝土落体高度宜超2米超2米时采取措施加设减速设备
3 灌注应分层进行分层厚度根搅拌力运输条件灌注速度捣实力等决定宜超表3规定厚度
表3 钢纤维混凝土灌注分层厚度
序号
振捣方法
分层厚度mm
1
插入式振捣器
振动器作部分 长度125倍
2
表面振动器 筋疏筋结构
250
3
表面振捣器振捣 钢筋密集结构
150
4
附着式振捣器
300
4应采机械振捣工捣实采插入式振捣器振捣时振捣器斜插入面夹角30°移动距离宜超作半径15倍插入层深度5—10cm宜振动时间宜长表面振动器移动距离应覆盖捣实部分边缘度附着式振动器设置应保证混凝土密实度度
（三）钢纤维混凝土质量控制
1水泥集料水外加剂等材料国家规定规范标准常规定期检查进行控制
2 钢纤维3吨1批（足3吨1批计）部位10袋中袋取100根钢纤维混合均匀四分法缩分直求数量然进行长度重量弯折抗压强度检验
3 钢纤维混凝土拌合物质量控制
（1） 集料含水量4时检查次遇天气变化应适增加检查次数根检查结果修正混凝土配合
（2） 钢纤维称量工班少检查2次
（3） 钢纤维混凝土塌落度工班少检查2次
（4） 钢纤维体积率工班少检查2次
四钢纤维混凝土济性评价
钢纤维混凝土优异特性普通混凝土相工程结构尺寸减少总材料量施工量相应降低钢纤维混凝土仅提高工程制品性寿命产生综合济效益考虑材料设计施工维修等方面素钢纤维混凝土综合成普通混凝土高普通钢纤维混凝土力学性长远效果考虑钢纤维混凝土种值广泛推广利新型复合材料
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