时间：2023-05-29 17:38:51
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇钢纤维混凝土，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
（一）复合力学理论
复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。
（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。
（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。
二、钢纤维混凝土的应用
钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。
（一）水利工程
钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。
（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。
（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。
除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
三、结束语
钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。
参考文献：
[1]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.89,EM3,Junal1963(pp.147-168).
[2]高丹盈，刘建秀.钢纤维混凝土基本理论[M].北京：科学技术文献出版社.1994.三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。
（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。
除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
三、结束语
钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。
参考文献：
钢纤维混凝土性能主要与钢纤维的类型、掺量、长径比、砂率、粗骨最大粒径、减水剂、掺合料等因素有关。为了满足钢纤维的高强度性能，一般钢纤维长度是15-60mm，直径或等效直径为0.3-1.2mm，长径比为30-100，纤维体积掺量为0.5-2%。钢筋混凝土的配合比也是影响性能的因素之一。钢纤维与混凝土的配合比=素混凝土抗折强度设计值×（1+钢纤维对着强度系列×钢纤维体积率×钢纤维长径比），简化为fftm=ftm×（1+atm×pf×1f/df）。直接影响了混凝土的整体性和致密性。在施工过程中要严格控制混凝土的搅拌、浇筑和振捣、成型。搅拌需要遵循先后顺序，首先把钢纤维、水泥、粗细骨料搅拌均匀，然后加入水后再拌匀。浇筑最好在夜间进行，避免产生温度应力。钢纤维成型有粗骨料细、砂率大、纤维乱的特点，所以拆模后要及时发现纤维外露或者是漏振，出现这种情况及时用真空吸水工艺、机械磨平等工艺对钢纤维外露进行修整。对施工过程中浇筑成型的混凝土进行检测，满足工程项目设计的要求。
二、钢纤维混凝土在道路建设中的应用
钢纤维混凝土用于路桥的新建工程已经是非常普遍的了。它具有减少铺装厚度、纵缝不设或者少设、减少横向缩缝、使用寿命长等优点，完全符合路桥工程的要求。钢纤维混凝土融合了混凝土和钢纤维两大优势，在工程建设中不管是效率还是质量都得到事半功倍的效果。不仅包括路桥的新建，还包括补修工程。公路随着使用年限的增加，会出现破碎、断裂等问题。这时候如果用普通混凝土浇注会使路面的整个地基下沉。而利用厚度为12cmC30型号的钢纤维混凝土就能有效避免这个问题。它不仅能够保障原有的路基不受到损害，还能控制路面的平整度和坍落度。钢纤维混凝土在路面施工过程中要提升施工的速度，因为钢纤维混凝土凝结的时间短，硬化快，一旦超过时间，混凝土就难以塑性。在浇筑和摊铺的过程中不能加水，只能喷雾。钢纤维混凝土的面板尺寸要符合设计要求，一般尺寸在6-10m之间，面积不能>9。当钢纤维掺量较大时，取最大值；当掺量较小时，取最小值。
1新建全截面钢筋混凝土应用。全截面使用的钢纤维混凝土和普通混凝土相比会厚到50%-60%，钢纤维产量在0.8-1.2%。横缝的间距在20-50m。
2新建复合式钢筋混凝土应用。复合式是路面铺上2-3层，2层路面是在全路面板厚的上层铺上钢纤维混凝土，大概是总厚度的40%-60%。3层路面上下两层都是钢纤维混凝土，中间采用普通混凝土。这种铺设方法能够大大加强路面的承载力和使用寿命，三是铺设工序复杂、施工周期长。这种铺设方式一般在机械化设置条件较高的地区使用。
3碾压钢纤维混凝土路面。碾压钢纤维混凝土是一种比较新颖的制作方法，是把钢纤维放在碾压混凝土中来减少混凝土的裂缝够横抗弯曲骨架，从而提高路面的强度和韧性。
三、钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用
钢纤维混凝土在桥梁的运用中也有很重要的性能，一是钢纤维混凝土的耐久性、抗裂性、抗拉性都能增强桥梁桥面的耐久性、抗裂性、抗拉性，最重要的是能增加整座桥梁本身的受力强度。在上部主梁的设计中，运用钢纤维混凝土能够减轻主梁自重，减少桥梁结构的变形，使桥梁本身变得轻型。不仅能够减少上部桥梁结构原材料的费用，还能减轻桥梁下部的承载力。桥梁墩台本身就能利用钢纤维进行加固。桥梁通车时间长，对桥面和桥墩都会产生不同程度的损坏，利用钢纤维混凝土能够修补车辆对桥体造成的裂缝。同时钢纤维混凝土的粘结性让修补混凝土和原有混凝土充分粘结在一起加固了桥体。
四、结语
钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料，即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合，使配制的钢纤维混凝土能够最大限度的满足施工和工程使用要求。
(1)满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，提高桥面的耐久性能；
(2)使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性，方便和满足施工要求；
(3)充分发挥钢纤维混凝土的特点，合理确定钢纤维及水泥用量，最大限度地降低工程成本。
二、原材料质量要求
钢纤维：表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求；单根钢纤维丝的最低抗拉强度800N/㎜2，掺加量不超过70㎏/M3。
水泥：采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。
碎石：应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。
细集料：宜采用天然中粗砂或机制砂。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范的要求。
水：无污染的自然水或自来水。
外加剂：宜选用优质减水剂，对抗冻性有明确要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。
三、钢纤维混凝土配合比设计步骤
钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样，一般采用计算法。可按下列步骤进行：
（1）根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。
（2）按试配抗压强度计算水灰比，一般应控制在0.45-0.50之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。
（3）根据试验抗折强度，按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.0～1.5%。
（4）根据施工要求通过试验确定单位体积用水量(掺用外加剂时应考虑外加剂的影响)。
（5）根据试验确定合理砂率(现场应根据材料品种，钢纤维纤维体积率，水灰比等适当调整),一般应控制在1.1-1.6%之间.
（6）按体积法计算材料用量确定试验配合比。
（7）按配合比进行拌和物性能检测，调整确定施工配合比。
四、钢纤维混凝土的拌和
(1)必须使用滚动式混凝土拌和设备。当钢纤维体积率较高，拌和物稠度较大时，应对拌和量进行控制，一般应不超过设备拌和量的60%。
(2)注意拌和料的投放顺序，一般按水泥、钢纤维、细集料、粗集料、水的顺序进行，先进行干拌后再加水湿拌，同时，钢纤维应分2-3次投放，保证钢纤维在拌和机内不结团，不弯曲或拆断。
(3)应根据拌和物的粘聚性、均匀性及强度稳定性要求通过试拌确定合理的拌和时间。先干拌后湿拌，一般按干拌时间不少于80秒，湿拌时间不少于100秒（总拌和时间必须控制在300秒以内）。
五、钢纤维混凝土的施工与养护
（1）清除垃圾，清洁桥面，洒水湿润，浇洒水泥浆（水泥浆可按重量比水：水泥=1∶1配制）。
（2）检查桥面铺装钢筋网片摆放位置的正确性及钢筋网片的搭接情况。
（3）钢纤维混凝土卸料后应用人工摊铺找平，振捣密实，振平板粗平（不宜使用振动梁拉动找平），振平板每次重叠1/2。
（4）用钢管提浆滚滚动碾压数遍，使用提浆滚滚平提浆，避免钢纤维外露。
（5）使用3米长铝合金方尺从钢模板一侧向外刮平（精平），每次刮平时方尺应交叉1/3以上。
（6）钢纤维初凝后人工拉毛处理，使桥面粗糙。
（7）混凝土完成初期可喷洒养生剂，喷洒均匀，表面无色差，初凝后使用土工布覆盖洒水养生，保持土工布湿润。土工布覆盖养生7天，洒水养生14天。
（8）如果桥面铺装钢纤维混凝土为C60时，因混凝土标号较高，水泥凝固快，应集中设备、人员突击施工，力争使钢纤维混凝土从拌和到精平完成的时间控制在4小时以内。
六、钢纤维混凝土质量控制
（1）钢纤维的质量检验
一是钢纤维的长度偏差不应超过标准长度的10%，每批次至少随机抽查10根以上；
二是钢纤维的直径或等效直径合格率不得低于90%，可采取重量法检验，每批次抽检100根，用天平称量，卡尺测其长度，要求得到的等效平均值满足规定；
三是钢纤维的抗拉强度检验，要求其抗拉强度不低于380MPA；
四是钢纤维的抗弯拆性能，钢纤维应能经受直径3㎜钢棒弯拆90°不断，每批次检验不少于10根；
五是杂质含量，钢纤维表面不得有油污，不得镀有有害物质或影响钢纤维与混凝土粘接的杂质。
（2）原材料的检验
必须满足上述原材料的质量控制标准，应按照公路工程施工技术规范的要求进行检验。
（3）钢纤维混凝土的检验
应重点检验钢纤维混凝土的和易性、塌落度和水灰比等，同时必须现场目检钢纤维在混凝土的分布情况，发现有钢纤维结团现象应延长拌和时间。
七、注意事项
（1）由于钢纤维混凝土拌和时对水灰比的控制有严格要求，不宜在阴雨天气或风力较大的条件下进行施工。应选择晴好天气时进行，遇雨必须停止施工，并及时使用土工布覆盖尚未硬化的混凝土桥面，必要时可搭建临时施工防雨棚，在防雨棚下尽快完成剩余作业。
（2）根据气温、风力大小及时调整钢纤维混凝土拌和用水量，保证混凝土的和易性，建议施工时间应安排在气温不高于22℃时进行。
（3）气温较高或大风条件下应及时调整养生剂的喷洒量，喷洒养生剂后应及时覆盖土工布，混凝土初凝后立即在土工布上洒水湿润，防止桥面混凝土发生收缩开裂。
（4）在通行条件下桥梁加宽使用钢纤维混凝土桥面铺装时，除做好现场施工保通外，由于旧桥车辆通行振动对桥面钢纤维混凝土的开裂有很影响，建议将新旧桥桥面间保留30㎝宽暂时不做铺装，待新格面铺装完全成型后补做。
八、结束语
钢纤维混凝土可以较好地解决普通混凝土难以解决的裂缝、耐久性等问题，对提高桥面的使用质量，延长桥面的使用寿命十分有利。在公路旧桥加固改造、桥面修补、桥梁缺陷修复等方面的应用会更加广泛。
[摘要]钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,通过在桥面铺装中的应用，总结了钢纤维混凝土施工方法，技术要求及有关注意事项，为钢纤维混凝土的推广应用提供了经验。
[关健词]钢纤维配合比设计质量控制
参考文献:
[1]钢纤维混凝土结构与施工规程.中国工程建筑标准化协会标准.
关键词：复合钢纤维混凝土，力学性能，试验研究
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
1 引言
钢纤维混凝土(Steel fiber reinforced concrete, SFRC)是在普通混凝土中均匀掺入一定量钢纤维组成的一种复合材料。因钢纤维在混凝土中均匀乱向分布，在受载过程中限制和滞后了混凝土基体的裂缝发展，使脆性的混凝土变为具有良好韧性的水泥基复合材料，从而具有较高抗震、抗裂、抗冲击性能，改善混凝土抗拉、抗压、抗剪和耐磨性能。鉴于以上优越性，钢纤维增强混凝土在路面、桥面混凝土轨枕、机场跑道、抗震抗爆结构等土建工程中得到日益广泛的应用，前景十分广阔[1、2]。
钢纤维对混凝土的增强作用是由混凝土材料特性、钢纤维掺量、钢纤维自身参数等因素共同作用产生的。研究表明单纯增加钢纤维掺量并不能显著提高钢纤维混凝土的力学性能，在经济上并不可取[3]。本文试验研究了复合钢纤维掺入形式对混凝土的力学性能的影响，可以作为实际工程中更加经济合理地使用钢纤维混凝土的参考依据。
2 力学性能试验研究
2.1 试验安排
试件按《钢纤维混凝土试验方法标准》（CECSI3：89）要求制作。抗压试件和劈拉试件尺寸均为150mm×150mm×150mm，抗折试件为150mm×150mm×550mm。材料选用425＃水泥，河砂，碎石，碎石最大粒径25mm，钢纤维采用赣州大业金属纤维有限公司的GSF0960、GSF0645、GSF0213切断型钢纤维，长径比分别为65、67、75，纤维长度分别为60mm、45mm、20mm，三种钢纤维按重量比1：1：1混合。钢纤维体积掺量取0、2％二组，基体采用C30、C60、C90三种细石混凝土。
2.2 试验方法
试验包括抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验三部分。抗压强度和劈拉强度试验采用500t静载试验机，试验按《钢纤维混凝土试验方法标准》进行。
抗折试验采用50t静载试验机，加载模式为中点加载。荷载由压力机表盘示数读出，在试件下沿中心设置挠度计以测量试件挠度。《钢纤维混凝土试验方法标准》规定应采用三等分点加载，本试验由于条件所限未能采用这种加载方式。为使试验结果具有可比性，以下对这两种方式的换算关系加以分析。
《标准》试验方法条件下两加载点之间处于纯弯状态，其给出的抗折强度的计算公式如下：
为三分点加载模式下试件破坏荷载。此式实为纯弯条件下试件下沿中心点的弯曲正应力计算公式。
本文试验采用的加载方式在试件的中间截面剪应力为零，故中间截面处只有弯曲正应力，求出此弯曲应力就是本文试验得出的抗折强度，即：
为中点加载模式下试件破坏荷载。此式作为本文抗折强度的计算公式。
又设试件破坏时弯曲应力相等，可得：
即中点加载时所得荷载值的1.5倍为三分点加载时的荷载值。与标准试验结果的对比表明，以上所述换算关系是成立的。
2.3 试验结果及分析
试验得到复合钢纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度数据如表1，表中“2单”为作为对比的2％钢纤维掺量单种钢纤维混凝土数据。图1、2、3为典型弯曲荷载－挠度曲线。根据图1、2、3使用日本土木工程协会标准JSCE G552标准计算了材料的韧性指数，结果一并列于表1。
表1抗压强度、劈拉强度、抗折强度试验结果
2.3.1 两种钢纤维掺入形式对钢纤维混凝土抗压强度的影响
从表1和图1～3可以看出，单一钢纤维和复合钢纤维这两种钢纤维掺入形式对钢纤维混凝土的抗压强度有一定影响，但总的来说影响不大，只有在混凝土基体强度较高时，复合钢纤维混凝土的抗压强度产生了较大的增长。表1数据计算表明，当混凝土基体强度分别为C30、C60、C90时，复合钢纤维混凝土的抗压强度分别较单一钢纤维混凝土抗压强度增长7.6％、1.9％，17.9％。从钢纤维混凝土的增强机理来说，钢纤维的抗拉强度很高。所以，当试件受压时，混凝土内乱向钢纤维网格对基体混凝土的约束作用很强，使试件处于近似的三向受压状态，从而导致材料的抗压强度提高，所以钢纤维混凝土材料的抗压强度较素混凝土有了较大的提高。但由于本文试验微钢纤维表面光滑，所以与混凝土基体的粘结强度很低，微钢纤维的掺入实际上使整个体系内增多了截面薄弱区，从而导致材料的抗压强度几乎没有明显的提高。
图1 C30钢纤维混凝土 图2 C60钢纤维混凝土 图3 C90钢纤维混凝土
2.3.2两种钢纤维掺入形式对钢纤维混凝土劈裂抗压强度的影响
本文的试验结果表明，掺入钢纤维后混凝土的抗拉强度有较大的增长。其中，复合钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度增长尤其明显，基本上都较基体混凝土劈拉强度增长了1倍以上，较单一钢纤维混凝土有更好的增强效果。
2.3.3两种钢纤维掺入形式对钢纤维混凝土抗弯强度和弯曲韧性的影响
由图1、2、3可以看出，两种钢纤维掺入方式对混凝土的抗弯强度均有较好的增强效果，其中复合钢纤维混凝土的极限抗弯强度更高一些，C30、C60、C90三种标号混凝土的抗折强度较单一钢纤维混凝土增长8.3％、8.2％，2.9％。在荷载－挠度曲线图上，复合钢纤维混凝土的荷载－挠度曲线包围的面积更大，极限荷载至破坏区段下滑曲线的斜率也较单一钢纤维混凝土下降段斜率更小，说明当试件破坏时材料吸收的应变能更多，材料的塑性变形能力更好。试件进入下降段时，钢纤维与混凝土间的界面粘结力达到了极限值，钢纤维逐渐被拔出，承载能力逐步下降,最终导致试件完全破坏.在此阶段内,由于数目众多且乱向分布的微钢纤维仍需吸收很大的能量,故荷载挠度曲线的下降趋势较为平缓,材料呈现良好的塑性或韧性。
本文采用日本土木工程协会标准JSCE G552标准计算了材料的韧性指数。韧性指数的计算结果表明，复合钢纤维混凝土的韧性较单一钢纤维混凝土有较大提高。C30、C60、C90三种标号混凝土的韧性指数提高幅度分别为9％、60％、56％。这显示复合钢纤维掺入方式对高标号混凝土的韧性指标改善较为明显。
3 结论
（1）复合钢纤维掺入对混凝土的抗压强度有一定影响，但影响程度不大。
（2）复合钢纤维掺入后混凝土的劈裂抗拉强度增长尤其明显，基本上都较基体混凝土劈拉强度增长了1倍以上，较单一钢纤维混凝土对基体混凝土的增强有明显的提高。
（3）复合钢纤维混凝土的抗弯强度较单一钢纤维混凝土有一定的提高，约为2～8％。对钢纤维混凝土的韧性指标有很明显的改善。说明通过复合钢纤维的掺入可以在大大改善钢纤维混凝土的塑性变形性能。
参考文献：
（1）钢纤维砼(SFRC)及其应用研究.宋万明，董斌. 昆明理工大学学报，第23卷第1期，1998年2月，P20~24.
（2）钢纤维混凝土本构理论的研究、工程应用及发展. 程庆国. 中国铁道科学，第20卷第2期(总第48期)，1999年6月.P1~9.
Abstract: Along with the development of market economy, China's urbanization process accelerates. Chinese infrastructure construction is gradually increasing, road and bridge projects construction increases, and the demand for building materials to road and bridge projects bwcomes higher and higher. Steel fiber reinforced concrete as a new type of composite material, can effectively enhance the construction of concrete tensile, flexural and impact performance. This paper briefly outlines the basic concepts and performance of steel fiber reinforced concrete, deeply discusses the specific applications of steel fiber reinforced concrete in road and bridge engineering, and briefly introduces construction technology of steel fiber reinforced concrete for reference.
关键词:钢纤维混凝土;施工工艺
Key words: steel fiber reinforced concrete;construction technology
中图分类号:TU37 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0063-01
1钢纤维混凝土概述
随着我国城市化建设的迅速发展,我国居民对建筑工程质量要求越来越高,为了增强混凝土的强度,在工程施工中一般在普通的混凝土中加入一定量的钢纤维混合成钢纤维混凝土,以此来改善混凝土的拉伸强度,增加其承载能力,钢纤维混凝土在我国的基础建设工程中已经得到了广泛应用。
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所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,显著地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。
钢纤维混凝土(简称SFRC)是指把占混凝土体积的1%～2%的,直径为0.3～0.6mm、长度为20mm,40mm的短钢纤维均匀地混合到混凝土中,可以是特定方向也可以是随机的方向。新形成的混凝土便是钢纤维混凝土,根据掺入的钢纤维的加工工艺的不同,钢纤维混凝土主要可以分为四种,其中冷拔型钢纤维抗拉强度最高,性能最好。根据纤维增强机理的各种理论,诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论,以及大量的试验数据的分析,可以确定纤维的增强效果主要取决于基体强度(fm),纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值,即l/d),纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数),纤维与基体间的粘结强度(τ),以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时,大都是纤维被拔出而不是被拉断,因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。
钢纤维混凝土主要是通过取代建筑工程中的钢筋,减小构件的截面尺寸或减小路面的厚度,调整伸缩的缝间距等来提高路桥工程的质量,有效地缩短工期,降低路桥工程的造价,保证其较长的使用寿命。
2钢纤维混凝土在路桥工程中的具体应用
2.1 在路面工程中的应用钢纤维混凝土在路面工程中应用时,主要是通过减少路面的铺设厚度,少设缝隙,提高路面的耐磨性等来提高路面的使用寿命,从具体的应用来看,主要包括两个方面的应用,一方面是钢纤维混凝土在新建路面工程中的应用,另一方面是钢纤维混凝土在罩面修补路面中的应用。在新建路面的工程中,采用钢纤维混凝土,减小路面的厚度,保证双车道路面不设纵缝,增加路面的使用寿命。在罩面修补路面中,可以采用结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体,共同发挥结构的整体强度作用。也可以采用分离式罩面层,在中间设置一个隔离层,各层独立发挥作用。
2.2 在桥梁工程中的应用钢纤维混凝土一般在桥梁工程中应用于以下几个方面,在桥面铺装上,可以利用钢纤维混凝土达到上述道路工程的效果,有效改善桥梁的受力情况,在桥梁结构的局部加固方面,可以采用转子Ⅱ型喷射机喷射5~20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。
2.3 在隧道工程中的应用在隧道工程中采用钢纤维混凝土,一般是通过钢纤维混凝土对隧道进行支护加固,可以有效的加强隧道结构的整体性,增强其承载能力,同时在隧道工程中,可以采用钢纤维混凝土减少隧道的衬砌结构厚度,增强隧道的抗震能力,减少隧道的开挖数量,降低隧道工程的成本,增强隧道工程的经济效益。
3施工中应注意的问题
钢纤维混凝土因其低成本和有效提升混凝土强度的作用,在路桥工程上应用广泛。钢纤维的分布是否均匀对钢纤维混凝土的工程质量有很大的影响。为了保证钢纤维混凝土发挥出其应有的作用,在施工中,除了依据混凝土的施工规范进行施工外,还要关注以下几个方面:
3.1 施工流程中需要注意的将钢纤维放入搅拌机与混凝土搅拌在一起时,必须要先通过分散机,采用分级投料,按照砂、钢纤维、碎石的次序,先干后湿,进行搅拌,避免出现结团现象。同时在进行钢纤维混凝土浇注时必须连续保持连续进行,振捣时使用平板振动器振捣成型,并将振捣过的混凝土表面压平,避免钢纤维外露。
3.2 施工工具方面在钢纤维混凝土施工时要避免搅拌机的超负荷工作,一般在进行钢纤维混凝土施工中采用的工具是强制式搅拌机。在钢纤维混凝土工程即将完工时,可以采用摊铺机将其做成整幅式。
4结语
随着我国城市化建设的深入发展,路桥工程作为城市基础建设的重要组成部分,将会逐步增加,钢纤维混凝土作为新型的混凝土符合材料,可以提高混凝土的强度,降低路桥工程成本,可以预见,其将会在路桥工程中广泛使用,同时随着生产方法的成熟和生产技术的改进,钢纤维混凝土的成本将逐渐降低,因此其应用范围将进一步拓宽,在具体的施工过程中,一定要严格按照混凝土的施工规范进行指导操作,保证钢纤维混凝土最大效用的发挥。
参考文献:
[1]徐平.钢纤维聚合物混凝土机床基础件静动态力学性能及损伤机理研究[D]. 辽宁工程技术大学,2006 .
[2]范小春.层布式钢纤维混凝土基本性能与应用研究[D].武汉理工大学, 2008.
[3]郭艳华.钢纤维混凝土增韧性能研究及韧性特征在地下结构计算中的应用[D].西南交通大学,2008.
关键词：抗剪强度；纤维产量；钢纤维类型；基体强度；抗剪强度影响系数
Abstract：Shear strength of steel fiber reinforced concrete(SFRC) at low content was investigated and the effects of fiber content, steel fiber type and matrix strength were discussed in the paper based on the dual shear test. It is found that the shear strength of SFRC increases with the increase of fiber content and the fiber type is a main factor influencing the shear strength. It is also found that with the increase of matrix strength, the shear strength of SFRC increases but the strength ratio drops. Based on the results of the experiment, the shear strength influence coefficient is modified.
Keywords：the shear strength, fiber content, steel fiber type, matrix strength, the shear strength influence coefficient
中图分类号：C33文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
引言
混凝土作为目前应用最广的一种建筑材料，除了其优点之外，还存在着自重大、抗拉强度低、易开裂、性质较脆等固有缺陷，并在一定条件下约束限制了混凝土的进一步应用和发展。钢纤维混凝土（SFRC）是以混凝土为基体，以随即乱向分布于混凝土基体中的钢纤维作为增强材料组成的复合材料[1,2]。钢纤维可以阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展，对于混凝土的变形能力、韧性，抗拉强度以及由主拉应力控制的抗剪等强度有明显的提高和改善作用。在土木工程结构中使用钢纤维混凝土进行关键部位局部增强可以在一定程度上提高结构的抗剪强度和变形能力，减少为提结构高抗剪强度而增加的箍筋数量，降低工程造价并方便施工[3]。
近年来，随着钢纤维混凝土的广泛使用，国内外已做了大量有关钢纤维混凝土抗剪性能的试验和理论研究，并取得了一定的成果，但有关低掺量钢纤维混凝土抗剪性能的研究并不多，为此本文对低掺量刚混凝土的抗剪性能进行了重点的研究和分析。
试验概述
原材料
水泥：本试验中采用水泥为河南荥阳生产的长城牌P.O 32.5和P.O 42.5通硅酸盐水泥。其中，强度等级为C20的混凝土采用P.O 32.5普通硅酸盐水泥，C30、C40和C50的混凝土采用P.O 42.5通硅酸盐水泥
粗骨料：本次试验粗骨料为碎石，粒径为5㎜～20㎜，级配曲线如图1所示。
细骨料：本次试验细骨料为优质河砂，中砂，细度模数为3.,1，粒径0.15㎜～5㎜之间，级配曲线如图2所示。
钢纤维：本次试验使用的4中钢纤维均为上海贝卡尔特生产的钢丝切断弯钩型钢纤维，钢纤维编号依次为A、B、C和D，特征参数如表1所示。
表1钢纤维特征参数
配合比
基本配合比如表2所示
表2基本配合比
实验分组与符号说明
本文主要研究的是钢纤维混凝土的基体强度、钢纤维类型（纤维长度、长径比）和纤维掺量对钢纤维混凝土抗剪强度的影响。
（1）基体强度：取4个水平，分别为C20、C30、C40、C50。其中C30作为基本组，在其它单因素影响试验中被采用。
（2）钢纤维掺量：考虑5个水平的体积掺量，分别为：0、0.2%、0.4%、0.5%、0.7%，其中掺量为0的一组作为对比组，0.4%作为基本组，在其它单因素影响试验中采用。
（3）钢纤维种类：取4个水平，A、B、C和D。A与D纤维长度不同，长径比接近；B、C与D纤维长度接近，长径比有加大差异
分组编号有三部分组成，第一个字母表示钢纤维类型，后面两位数字表示钢纤维体积掺量，最后两位数字表示钢纤维混凝土基体强度。如D04-30，“D”表示混凝土中掺加的钢纤维的种类为D，后面的“04”表示混凝土中钢纤维的体积掺量为0.4%，最后两位数字“30”表示钢纤维混凝土的基体强度为C30
抗剪强度试验
本次试验采用双面直接剪切法测定钢纤维混凝土的抗剪强度，按照《纤维混凝土试验方法标准》（CECS13-2009）的规定，试验装置如图2所示。
试验前，先在试件侧面的预定破坏面做好标记，然后安放试件，试件浇筑时的侧面为上下受力面，加荷速度为0.06～0.10MPa，记录试验结果精确至0.01MPa。检查试件破坏面，如不在预定位置，则试验结果无效。
抗剪强度按照公式下面计算：
（1）
式中：—抗剪强度（MPa）；
—最大荷载值（N）；
b、h—b和h分别为试件的高度和宽度，其中b=h=100㎜，抗剪强度试验试件尺寸为100×100×400㎜。
试验结果及分析
试验结果
抗剪强度试验结果如表3所示
表3低掺量钢纤维混凝土抗剪强度试验结果
钢纤维混凝土抗剪强度影响因素
影响钢纤维混凝土抗剪强度的因素有很多，最主要的是钢纤维的掺量、钢纤维类型和基体强度。
钢纤维掺量
本文主要研究了钢丝切断带弯钩型钢纤维掺量对钢纤维混凝土抗剪强度的影响。试验采用钢纤维的体积率为0～0.7%，图5(a)为基体强度为C30时，低掺量钢纤维混凝土的抗剪强度。可以看出，随着钢纤维掺量的提高，低掺量钢纤维混凝土的抗剪强度也逐渐增大。普通C30混凝土的抗剪强度为6.26MPa，D07-30的抗剪强度为10.13MPa，相对于普通混凝土D07-30的抗剪强度提高了 62%。钢纤维掺量≤0.7%时，钢纤维混凝土抗剪强度比变化范围为1.36～1.62，D02-30最小为1.36，其抗剪强度提高了36%。混凝土中掺加钢纤维可以显著提高其抗剪强度，并且随着钢纤维掺量的提高其抗剪强度逐渐增大，纤维掺量是影响钢纤维混凝土抗剪强度的主要因素之一。
钢纤维类型
除纤维掺量外，钢纤维类型也是影响低掺量钢纤维混凝土抗剪强度的主要因素[4]，图5(b)为纤维掺量为0.4%时4种类型钢纤维混凝土的抗剪强度。可以看出， A04-30和D04-30的抗剪强度最大，分别为9.01MPa和9.35MPa，相比普通C30混凝土，其抗剪强度分别提高了45%和49%；B04-30的抗剪强度最低为8.33MPa，相比普通混凝土抗剪强度提高了33%。混凝土中不论掺加哪种类型的钢纤维，其抗剪强度都显著提高。由于钢纤维混凝土抗剪破坏形态的特殊性，钢纤维的微销栓作用对抗剪强度的提高具有非常积极的意义，端部弯钢纤维便是非常有利的一种，除此之外，适当的纤维长度和长径比对钢纤维混凝土的抗剪强度也有很大的影响。
基体强度
钢纤维与混凝土基体之间的粘结强度是影响钢纤维混凝土抗剪强度的主要因素之一。钢纤维与混凝土基体强度之间的粘结强度除了受钢纤维外形影响之外，水灰比是最主要的影响因素。一般而言，水灰比减小，混凝土基体强度增大，钢纤维与混凝土之间的粘结强度也增大，图5(c)和5(d)所示分别为钢纤维D掺量为0.4%时，不同基体强度下钢纤维混凝土的抗剪强度和强度比。以看出，随着基体强度的提高，低掺量钢纤维混凝土的抗剪强度与普通混凝变化趋势一样，逐渐增大，但是不同的基体强度，钢纤维混凝土抗剪强度的提高幅度并不一样。从C20到C50，钢纤维混凝土的抗剪强度比分别为1.78、1.49、1.33和1.31，随着基体强度的提高，强度比逐渐降低，钢纤维对抗剪强度的增强效果逐渐减弱。
低掺量钢纤维混凝土抗剪强度的计算
钢纤维混凝土的抗剪强度是一个复杂的问题，双面剪切得到的抗剪强度只是一个近似值，其见其面上应力分布并不均匀。钢纤维混凝土抗剪增强机理研究十分困难，目前没有一个公认的完全合理的计算公式。但是从以上分析可知，钢纤维混凝土的抗剪强度主要受混凝土的基体强度、钢纤维掺量和钢纤维类型的影响，文献[1,2]建议采用影响系数法来表征钢纤维对混凝土抗剪强度的影响，计算公式如式2所示：
（2）
式中：—低掺量钢纤维混凝土抗剪强度；
—普通混凝土抗剪强度；
—钢纤维混凝土抗剪强度影响系数，一般有试验确定。
—钢纤维含量特征值，有式求得，其中为钢纤维体积掺量，长径比。
文献[2]中，曾根据以往的研究和试验结果给出了抗剪强度影响系数为0.55，文献[3]详细的给出了不同类型钢纤维混凝土的抗剪强度影响系数的值，其中切断弯钩型0.7，铣销弯钩型为1.64，剪切弯钩型为0.84，剪切长直型为0.97。对试验结果进行回归分析，得出本次试验切断弯钩型钢纤维混凝土抗剪强度影响系数为1.94对试验结果与计算抗剪强度进行比较，如表4所示。
表4低掺量钢纤维混凝土抗剪强度试验值与计算值
除了D02-30和C04-30两组的抗剪强度计算值和试验值相对误差超过10%以外，其余各组相对误差都比较小。试验结果与计算结果符合程度较好。
破坏形态
在抗剪试验中，普通混凝一般达到极限荷载才开裂，并沿着破坏面迅速断裂，试件失去承载能力，表现出典型的脆性破坏。钢纤维混凝土在没有达到极限荷载之前首先在剪切面中部出现裂缝，随着荷载的不断增大，裂缝向加载位置延伸，最大荷载时，裂缝贯通，剪切面错位，试件破坏。与普通混凝土不同，钢纤维混凝土基体错动后由于钢纤维的拉结作用，试件还具有一定的承载能力，随着钢纤维的不断拔出，后天再逐渐下降，表现为塑性破坏。如图6和图7分别为普通混凝土抗剪破坏形态和低掺量钢纤维混凝土抗剪破坏形态。
结论
本文几轮主要如下：
（1）钢纤维掺量在0.7%以下时仍能够显著的改善混凝土的抗剪性能，提高混凝土的抗剪强度，改善破坏形态。
（2）纤维掺量是影响钢纤维混凝土抗剪强度的主要因素之一，随着纤维掺量的提高，钢纤维混凝土的抗剪强度逐渐增大。
（3）钢纤维的外形是影响粘结强度的主要因素之一。此外，适当的纤维长度和长径比也有助于提高钢纤维混凝土的抗剪强度。
（4）随着基体强度的提高，钢纤维混凝土的抗剪强度逐渐提高，钢纤维对抗剪强度的增强效果却逐渐降低。
（5）在试验的基础上，本文修正了钢纤维掺量≤0.7%时切断弯钩型钢纤维混凝土抗剪强度影响系数，结算结果与试验结果符合较好。
参考文献
[1]高丹盈，赵军，朱海堂．钢纤维混凝土设计与应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2002
[2] 高丹盈，刘建秀．钢纤维混凝土基本理论[M]．北京：科学技术文献出版社，1994
1钢纤维混凝土及其应用
1.1钢纤维混凝土
1）定义。钢纤维混凝土：将短钢纤维掺入到普通混凝土中，并且使其在混凝土内乱向分布，如此形成的多相柔性复合材料就称为钢纤维混凝土。2）功能原理。①由于钢纤维相比混凝土抗拉强度大、延伸率高，因此在保证混凝土与钢纤维良好粘结的基础上，周围的混凝土可以将外力作用传递给钢纤维承受，使得整体的抗冲击韧性、抗弯拉强度、抗疲劳性能都有了显著的提高，实现了混凝土材料由脆性向塑性的转变；②通常在结构受到动荷载作用时，结构混凝土上不可避免的会产生应力集中，而均匀分散在混凝土中的钢纤维可以显著减小动荷载在结构混凝土上所引起的应力集中，从而可以对混凝土的开裂进行很好的控制。
1.2钢纤维混凝土的应用
1）建筑领域。①在板柱节点处使用钢纤维混凝土不仅可以节省抗冲切钢筋、提高板的抗冲切强度、减小板厚，还可以在地震时吸收更多的能量，提高结构抗震性能；②在打桩施工过程中，预制桩的桩尖和桩顶是受冲击荷载较大的部位，因此必须采取有效措施保证预制桩具有足够的抗冲击能力，通常的做法是在桩尖和桩顶掺入适量的钢纤维；③在预制室外楼梯、隔墙、抹灰用的砂浆中运用钢纤维混凝土，可以显著减小构件厚度和重量、降低使用噪音、防止装饰层产生裂缝。2）交通领域。对于路面工程中常出现的结构层龟裂、断板等病害，钢纤维混凝土均可以有效的给予控制，从而提高路面的使用寿命。钢纤维混凝土在路面中的使用主要有两种形式：①直接在基层之上铺筑单层钢纤维混凝土；②钢纤维混凝土作为罩面层铺筑在素混凝土路面之上，可以同时运用于新、旧路面的建设与加固作业。
2原材料和配合比方面的质量控制
2.1水泥
1）钢纤维混凝土中所使用水泥的等级，主要根据设计要求来确定，一般可以采用42.5普通硅酸盐水泥。2）在水泥进场时，应对进场水泥的强度、安定性、凝结时间、细度等进行严格检测，同时要做好水泥在现场的存放工作。
2.2细集料
在合理的用量范围之内，细集料应尽可能多的使用粗砂，这主要是因为粗砂与细砂相比需要的水泥量少，在水泥使用量一定的情况下，用粗砂进行钢纤维混凝土的配制可以显著提高混凝土的强度。
2.3粗集料
1）在材料进场时还应对粗集料中的粉尘含量、最大粒径、针片状颗粒含量进行严格控制，以保证上述项目都能符合相关规范的要求。2）钢纤维混凝土中所使用的粗集料宜选用反击破工艺生产的坚硬、无风化、洁净的碎石或卵石，并且要求集料的形状尽量接近规则立方体。
2.4钢纤维
为保证钢纤维的增强作用，应对施工中所选取的钢纤维的长径比进行严格控制，防止钢纤维因过短、过粗而达不到预期的增强效果，另外，钢纤维若太长或是过细则会导致施工困难、钢纤维在拌合过程中易发生弯折破坏。
2.5外加剂
1）与普通混凝土相比，钢纤维混凝土拌制过程中需要加入更多的水，因此，为了保证钢纤维混凝土的质量就必须掺入一定量的外加剂。2）为了保证钢纤维混凝土的质量，在使用外加剂前应对水泥与外加剂的化学适应性进行专门的检验。3）掺入外加剂的种类应当按照工程的需要来确定，常用的添加剂有高效减水剂、早强剂等。需要注意的是不得在混凝土中掺入各种氯盐系外加剂，以防止钢纤维发生锈蚀，影响结构质量。
3钢纤维混凝土施工方面控制
3.1混凝土拌和
在严格按照配合比对各组成材料进行计量配备之后，才能进行钢纤维混凝土的拌和作业。施工中通常根据钢纤维混凝土的用量大小和使用部位来确定搅拌工艺。
1）大方量机械化施工的混凝土。①搅拌工艺：强制式搅拌工艺；②工艺流程：水泥、细集料、粗集料和钢纤维入搅拌机干拌0.5分钟加水和外加剂湿拌1.5分钟出料；③工艺优缺点：短时间内拌和产量大、效率高；钢纤维积聚现象较明显，不能均匀分散开。2）小方量、零星工程。①搅拌工艺：滚筒式搅拌工艺；②工艺流程：粗集料、钢纤维入筒干拌1.5分钟加细集料和水泥干拌2-3分钟加水和外加剂湿拌1分钟出料；③总拌和时间：小于等于6分钟；④工艺优缺点：拌和所需时间较长、效率低；钢纤维能均匀分散。
3.2混凝土运输的控制
1）车型、运输路线等选择的基本原则都是要尽可能的缩短运送时间和运送距离，避免混凝土由于运送时间过长而出现离析、漏浆、钢纤维下沉等问题。2）对于超过容许运输时间的混凝土，应勒令返回，不得继续使用，以免影响结构质量。
3.3混凝土浇筑振捣的控制
1）在混凝土运输至现场之后，应在施工区段内多处分散落料，同时安排专人进行人工找平。2）为避免钢纤维沿接缝隙表面排列，产生裂缝而不能产生增强作用，混凝土的浇筑应连续不能中断。3）在混凝土的整个浇筑过程中，还应利用平板振捣器、震动梁、滚杠等仪器进行振捣密实。
3.4表面处理
1）对混凝土表面进行检查发现没有泌水的情况下，方可安排专人采用抹光机对混凝土进行抹面作业，抹面处理的标准是抹面完成之后的表面不得留有浮浆或有钢纤维。2）在对表面平整度进行检查时，应连续放直尺，一旦发现超标应立即进行处理。
3.5养护
在完成上述工作之后，可根据实际情况选择采用塑料薄膜覆盖定期洒水养护或者喷涂养生剂养护，养护期控制在一周左右。
4结束语
本文主要讨论的对象是近年来逐渐兴起的一种新型建筑材料：钢纤维混凝土。它在具有抗裂、抗冲击、耐磨、亲合性好等优点的同时还能显著增加构件的强度、延长其使用寿命，因此值得在路桥隧道工程、建筑工程、水利工程等领域大力推广。笔者结合自身的工程实践，对如何控制钢纤维混凝土的施工质量进行了探讨，以期能对同仁有所帮助。
参考文献
[1]李霞.钢纤维混凝土路面工程中的施工质量控制[J].科技情报开发与经济,2011.
关键词：公路桥梁;钢纤维;混凝土;施工技术;应用
Abstract: Steel fiber reinforced concrete, is a kind of high quality cement composite disordered short steel fiber distribution formed into the ordinary concrete, the reality has been widely used in road, bridge engineering, the construction technology is more and more big concerns about the house. This paper will combine the experience in the application of construction technology of steel fiber reinforced concrete construction, the analysis of road and bridge.
Keywords: highway bridge; steel fiber; concrete; construction technology; application
中图分类号：[TU997]
随着我国城市建设进程的加快，公路和桥梁的建设步伐也在日益加快，随之而来的是对建筑材料越来越高的要求。为了增强混凝土的强度，在实践中我们通常采用近年来在国内外得到迅速发展的钢纤维混凝土。钢纤维混凝土，作为一种新型优质水泥复合材料，与普通混凝土相比，它具有施工简易方便、价格低廉、性能强等优点，因此广受欢迎。本文从钢纤维混凝土的性能出发，对其在路桥施工中技术的应用提供一些自己的看法，仅供各位同仁参考。
1、钢纤维混凝土的基本性能
（一）抗冲击性强
当钢纤维混凝土纤维掺量介于0.8%到2.0%时，则可承受比普通混凝土高达前者50~100倍的冲击力，甚至有可能达到更高，可见其抗冲击韧性极好。
（二）抗裂、抗疲劳、抗剪性能佳
不同于普通的混凝土，开裂荷载和极限荷载并非几乎一样，而是可以在出现开裂荷载后，极限荷载还能增大。增大钢纤维的体积率后，其初裂荷载、极限荷载和韧性则均有所增大。我们在直接剪切试验中还发现，基体错动之后，钢纤维混
凝土不仅没有难堪重负，还具有不错的承载能力。
（三）抗拉、抗压和抗弯的极限高
通过在混凝土中掺入适量的钢纤维，就可以提高该混凝土的极限抗压强度，一般来说，单轴抗拉极限强度可以提高百分之四、五十，抗弯极限强度可以提高百分之五十到一百五。
（四）变形性能大幅度改善
钢纤维对混凝土长期收缩变形的影响较为明显，它可以使混凝土的收缩率降低百分之十到三十左右；其次，虽然其对混凝土抗压弹性模量的影响不显著，但对抗拉弹性模量却是提高不少。
（五）能够有效地抑制因温度应力引起裂缝产生和扩展。
2、道路施工中钢纤维混凝土的应用
（1）在全截面钢纤维混凝土路面的施工作业时，要确保其路面的的厚度为普通路面厚度的55%左右，允许在山下五个百分点内跳动，且钢纤维掺量通常介于0.8%~1.2%之间。对于双行道路面，通常不设纵缝，且其横缝的间隔距离不能高于50m，一般取20~30m。
（2）对碾压钢纤维混凝土路面的施工时，通常会将钢纤维掺入碾压混凝土中，以便达到提高路面韧性和强度的目的，改善该混凝土的力学性能。
（3）对于双层式钢纤维混凝土的路面铺设，一般是上层约全部厚度的40%~60%时铺钢纤维混凝土。
（4）对于三层式钢纤维混凝土的路面铺设，分为上、中、下三层进行，施工比较复杂。一般是在中间铺设普通的混凝土，而在上、下两层铺钢纤维混凝土。这种铺法仅适用于且机械化设备齐全、条件较好的地区。
（5）钢纤维混凝土铺设罩面层共有三种方式：直接式、分离式、结合式，直接式多用于原混凝土损坏不严重的路面，仅需直接在旧水泥混凝土面层上加铺即可；分离式即在罩面面层与旧混凝土中间构建一个隔离层，使二者各自发挥作用；结合式则是使二者相互粘连为一体，共同发挥其强度作用。此外，铺设、修补罩面时，其钢纤维体积率应控制在1%~2%，长径比不低于70、不高于100即可。
（6）在多年冻土地区，也可选用钢纤维混凝土路面以减少路面吸热，维持冻土的热平衡，最终提高其抗冻性能。
（7）道路施工中应用钢纤维混凝土应注意的其他问题：第一，加快施工速度，以防钢纤维混凝土的凝结和硬化；第二，使用喷雾防止水分蒸发时切忌在浇筑和铺摊中随意加水；第三，用硬刻槽方式制作抗滑构造，需在规定的时间之内控制好滑模、轨道三辊轴机组、轨道三辊轴机组滑模的数值，并考虑施工时间的平均气温。
3、桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
（1）在桥面铺设时应用，既可使桥面的耐久性、抗裂性和舒适性等都得以改善，又能增加桥梁本身刚度和抗折强度，最终增强其受力能力。
（2）在桥梁主拱圈（主梁）或应力集中区域利用钢纤维混凝土，可以减轻桥梁自身的重量，有效地控制结构变形，推动桥梁建设走向大跨度化和轻型化。此外，墩台数量的相应减少，有利于降低工程造价、提高经济效益。
（3）对桥梁墩台进行加固，特别是对动载长期作用下造成的桥梁墩台、桥面面层裂缝的破坏等，可选择转子Ⅱ型喷射机喷射一定量的钢纤维混凝土，以增强桥梁抗震性。此外，我们需对旧混凝土的表面进行凿毛或喷砂，以便新旧混凝土的更好粘贴，维护桥梁的整体性。
（4）对桩顶或桩尖采用钢纤维混凝土，增强桩的穿透力和桩顶的抗冲击韧性，以预防桩顶在打入设计深度以前就出现破裂的现象，同时还可以增强桩尖的入土性能，大大提高打击的速度。
（5）桥梁施工应用中钢纤维混凝土应注意的其他问题第一，桥面铺装中常加入钢筋网，以便增强铺装层的抗裂能力；第二，对钢筋网进行加工、安装时，要注意严格按照相关的桥面技术要求进行；第三，加固桥梁墩等、修补表层剥落和动载作用下的桥梁裂缝时，通常应通过喷射机喷射6cm ～ 20cm的钢纤维混凝土来进行。
4、钢纤维混凝土的施工流程
钢纤维混凝土的施工技术，根据其施工方法，可分为灌浆钢纤维混凝、土浇注钢纤维混凝土和喷射钢纤维混凝土三种，不可置否地，施工质量在很大程度上决定了钢纤维混凝土路桥工程的质量。因此在钢纤维混凝土路桥工程中，应重点掌握其施工流程，保证每一环节的质量。图1为施工流程
5、技术经济性分析
钢纤维混凝土是一种新型的多相复合材料，主要是将钢纤维掺入到普通混凝土中，钢纤维的分布无规律性。钢纤维混凝土与普通混凝土的性能有很大的差别，普通混凝土的抗拉性能、抗弯性能及抗疲劳性能等较差，也没有较好的延性、耐磨性及抵抗裂缝的能力，而掺入钢纤维后能显著提高混凝土的这些特性，给工程质量安全保障提供了一个有力的支撑。桥面铺装层早期龟裂、边角损坏问题在工程中较常见，而钢纤维混凝土的各向同性特点及良好的抗裂性，能够有效防止这些问题的出现，保证路桥的行车舒稳、延长路桥的使用年限等。由于钢纤维混凝土自身的良好特性， 在相同荷载条件下，钢纤维混凝土的铺装厚度要比普通混凝土桥面减少30% ～ 50%，不仅降低了桥面铺装的自重荷载，还减少了材料
用量，进而为工程用期缩短了时间。由于钢纤维混凝土具有优良的韧性、较强的耐冲击性，保障了与伸缩缝连接钢筋的粘接牢固，防止伸缩缝出现较大的变形、位移或翘曲，进而提高了伸缩缝的寿命。随着社会的发展、生活节奏的加快，交通量逐渐增大，这对桥面的铺装层提出了更大的挑战。普通桥面铺装已无法适应车辆荷重增大的事实，而钢纤维混凝土因具有良好的延伸度、疲劳强度、耐久性等特性，从而广泛应用于桥面铺装层中，保证了桥梁整体结构的安全性、可靠性。
与普通桥面铺装层相比，钢纤维混凝土减少了钢筋网片及加工安装等施工环节，因此其不仅简化了施工工艺，还减少了施工成本，最重要的是防止了因钢筋网片施工质量差而导致桥梁早期破坏的情况的出现。虽然钢纤维混凝土的价格较高，然而在厚度降低的情况下，总的施工成本与普通混凝土的相当。在使用寿命中，钢纤维混凝土能够显著延长使用寿命，提高公路使用效益，保证路桥质量安全，减少维修费用，进而降低整个路桥工程的造价。
总之，在路桥施工中的钢纤维混凝土施工中，施工人员须严格按照《混凝土施工规范》操作，按照程序，重视技术要求，及时进行质量检测，在科学的引导下努力达成预期目标。
参考文献：
[1]程庆国.高路彬等.钢纤维混凝土理论及应用[M].北京：中国铁道出版社.1999；
[2]王一飞.王海冰.钢纤维混凝土施工与泵送技术.建筑技术.2003（01）；
[3]赵冠鹏.钢纤维混凝土应用技术研究[J].河北工业大学成人教育学院学报.2006.（03）；
关键词：钢纤维混凝土；三轴荷载作用；应力应变曲线
钢纤维混凝土( steel fiber reinforce concrete ，SFRC) 是由粗骨料、细骨料、水泥以及乱向分布的钢纤维等材料组成的一种多相非均质的复合材料。由于钢纤维的增强、阻裂作用，钢纤维混凝土具有较普通混凝土更为优越的力学性能。近年来，钢纤维混凝土在建筑结构和路桥方面都有广泛地应用[1,2,3]。同时钢纤维在高强混凝土和特殊混凝土结构方面也有美好的发展前景。
在工程实践中，钢纤维混凝土构件有些处在较为复杂的应力状态下[4,5,6]。本试验研究了钢纤维混凝土在三轴荷载作用下的力学性能，同时鉴于混凝土往往会产生疲劳破坏[7]，也对钢纤维混凝土在三轴荷载作用下的反复应力作用进行了试验。
1．试验的准备与实施
1.1 试件的制作
试件制作所使用的混凝土原料均为从施工现场提取的砂子和碎石，制作前通过人工过筛，去除砂、石中的泥土、草根以及树叶等杂质。砂的粒径控制在0.15～4.75mm之间，中砂。采用粒径5mm和粒径在5～20mm之间两种碎石。水泥采用钻牌42.5普通硅酸盐水泥。钢纤维采用宏瑞莱（北京）科技有限公司生产的系列钢纤维，其钢纤维品种主要有端钩型、钢丝哑铃型、铣削波纹型、镀铜微丝等。水采用自来水。
本试验采用的混凝土试模为圆柱形试模，分别为Φ50×100mm和Φ100×200mm两种。对于Φ50×100mm的试件，制作时所采用的碎石为粒径5mm的米石，钢纤维为镀铜微丝；对于Φ100×200mm的试件，制作时所采用的是粒径在5～20mm的碎石，钢纤维有端钩型、钢丝哑铃型和波纹型。为使试验结果能够和素混凝土试件进行比较，钢纤维混凝土采用了与素混凝土相同的配合比，1m3混凝土各材料用量为：水泥408kg，砂878kg，碎石907kg，水185kg。在试件中钢纤维的掺量分别为体积率0.5%，2%和4%三种。
试件制作完成后，在实验室养护箱里温度20℃，湿度为95%的条件下养护28天。为了满足试验要求，对养护后的试件需进行处理：（1）由于试件较小、振捣不利等原因，不可避免地在试件表面存在个别气孔，需要修补；（2）在岩石磨面机上将试件的两承压端面磨平。
1.2 试验机和试验仪器
本试验采用的试验机是长春市朝阳试验机厂生产的TAW-3000型微机控制电液伺服三轴岩石试验机，其主要技术参数：主机采用门式整体铸造结构，刚度达10GN/m以上；轴向最大试验力3000kN，测力精度±1%；最大围压100Mpa，围压测控精度±1%。由于本试验制作了两种试件Φ50×100mm和Φ100×200mm，试验时需采用两套引伸计，Φ50×100mm试件的引伸计轴向量程8mm，径向量程4mm；Φ100×200mm试件的引伸计轴向量程10mm，径向量程5mm，引伸计的测量精度可达到1 m。
1.3 试验过程和试验参数
在对试件进行三轴试验前，首先对试件进行单轴试验，在对试件单轴试验时，我们未采用热缩膜封装，直接将试件安装在引伸计上，在试验机上采用变形加载的方式对试件加载，试验过程较简单。对试件的三轴试验，为了防止抗磨油浸入混凝土试件，影响试验结果，采用弹性较好的热缩膜密封试件，然后将试件安装在引伸计上，并连同试件一起放在压力室的底座上，给试件放上压头和球头。计算机查看引伸计初始值，如初始值太大，需调整引伸计。然后将压力室下落并扣好压力室钢环，封闭压力室。打开油管阀门，给压力室充满油。接下来采用计算机软件控制试验操作：上升油缸活塞至压力室与试验机上部传感器即将接触时停止；给试件施加围压至要求数值；给试件施加轴向预压力；通过变形加载或负荷加载给试件施加轴向荷载直至试件破坏；最后卸除轴压和围压，压力室回油，打开压力室，取出试件，试验结束。
本试验分别完成了钢纤维体积率0.5%、2%和4%的Ф50×100mm试件的单轴和三轴试验；完成了端钩型、钢丝哑铃型和铣削波纹型钢纤维以体积率为2%配制的Ф100×200mm试件的单轴和三轴试验。
2 试验结果与分析
2.1 试件的破坏形态
2.1.1 单轴试验试件的破坏形态
对素混凝土和钢纤维混凝土进行单轴抗压试验时，素混凝土试件随着应力的不断加载，大约在应变为0.4%～0.5%时，试件表面开始出现脱皮以及竖向裂纹；而钢纤维混凝土大约在应变为0.6%～0.7%时，试件表面才开始出现脱皮以及竖向裂纹。此现象说明混凝土内的钢纤维具有约束裂缝开展的作用，使钢纤维混凝土表现出较大的塑性性质。由于钢纤维的约束作用，钢纤维混凝土在破坏时其裂纹较窄较密，表面较少出现脱落。
图1 钢纤维混凝土单轴试验中和试验后的试件
2.1.2 三轴试验试件的破坏形态
当进行三轴试验的试件应变达到1.5%时，应力已经出现一定的下降，说明试件已经破坏。但从试件破坏后的照片（如图2）发现，钢纤维混凝土，由于其围压作用的影响，试件的表面未有脱落现象，只有肉眼不易观察到的细小裂纹，同时由于压头和围压对试件的约束作用，试件两端的直径基本不变，而其中部直径明显增大2～4mm左右。
图2 钢纤维混凝土三轴试验后的试件
2.2 三轴荷载作用下钢纤维混凝土的力学性能
关键词:市政桥梁桥面;铺装施工;钢纤维;混凝土施工技术;要点分析
在市政桥梁面铺装施工中，一般的混凝土材料中掺入适量的钢纤维材料，能够产生性能较高的三维网状结构，基于该种结构的材料应用到桥面铺装中，能够有效的降低混凝土易折性，提升路面材料的抗疲劳性。钢纤维混混凝土在实际应用中具有较好的力学性能，因此近年来道路桥梁、机场跑道、抗震节点等环节中应用广泛。
1市政桥梁桥面铺装施工中钢纤维混凝土施工前期准备
(1)钢纤维选择。在钢纤维混凝土施工中，钢纤维材料的应用比较关键，因此，在施工之前需要进行钢纤维材料的选择。要求钢纤维混凝土基体界面具备较强的粘结强度，在市政桥梁桥面铺装施工中，选择适合哑铃型的钢纤维结构材料。该种结构材料在实际应用中抗冲击力较强［1］;(2)水泥和砂的选择。水泥和砂是比较基础钢纤维混凝土施工材料，具体的施工中以普通硅酸盐水泥为主，保障所选择的砂石能够与实际施工现状相互吻合;(3)碎石的选择。碎石作为桥面摊铺的基石，其粒径大小既要符合施工要求，也要满足混凝土浇筑标准，一般情况下石料的粒径控制在5－20毫米范围。
2钢纤维混凝土铺装层结构温度应力分析
了解钢纤维混凝土铺装层结构温度应力对于混凝土路面的施工具有较为重要的意义。钢纤维混凝土铺装结构置于自然环境中，桥面完露在自然环境中，其在自然温度影响下，内部结构中会发生剧烈的作用。但是由于钢纤维混凝土材料的热传导性能较低，使得桥面的铺装结构温度不会受到自然环境的影响，其内部结构温度依然保持在原始状态。当桥面温度较高时，铺装层内部结构温度为原始的低温，在这样的结构设置上，存在着一定的温度梯度。在该种情况下，温度变形在桥面结构影响下将会产生一定的约束，最终产生了相应的温度应力。基于钢纤维混凝土桥面板结构的温度应力包含了内约束力应力和外约束应力［2］。不同类型的约束应力对于桥面铺装结构的影响不同，其中内约束应力是由于结构内部某一构件单元中，其内部温度发生了变化，而由于应变差异所导致了约束变化应力。而外部约束应力而是由于结构内部构件的差异，而引发的应力变化。由于钢纤维混凝土桥面板结构的温度荷载沿板厚度方向呈非线性分布，桥面板结构温度应力也是呈瞬时变化，在实际施工中具有较强的时间性特点。那么，在具体的桥梁面板铺装施工中，需要了解面板结构的应力变化，并且做出有针对性的桥面铺装施工方案。
3钢纤维混凝土施工技术在市政桥梁桥面铺装施工中的应用
钢纤维混凝土施工技术在市政桥梁面桥面铺装施工应用，所进行的施工环节比较多，如，进行桥梁下梁面、平面层的施工处理，对于标高带以及钢筋网的施工处理。对于钢纤维混凝土的搅拌处理以及混凝土的摊铺、振捣、切缝处理等。强化以上环节的桥面铺装施工，才能够有效的提升市政桥梁桥面铺装施工质量。
3．1下梁面或者是平面层的处理
针对钢纤维混凝土桥梁桥面铺装中，首先需要对桥面铺装层的下梁面或者是平层处理。(1)剪力钢筋加固处理。将剪力钢筋材料应用到不同整体层和铺装层中，在不同层面的处理上其应用方式不同，并且产生的锚固效果不同。将剪力钢筋深入到整体层中，将剪力钢筋的长度确定为6米，但是将其深入铺装层中，钢筋的长度需要短一些，一般确定为5米。基于不同长度的剪力钢筋长度的确定对于市政桥梁桥面铺装结构稳定性具有较为重要的意义。当钢筋深入施工完毕之后，需要考虑到伸出部门对于行车的安全影响。所以在剪力钢筋施工完毕之后需要进行部分钢筋的弯倒处理;(2)当桥面铺装施工方案变动的时候，整体层完成浇筑之后，需要对混凝土面进行凿花，在具体的施工当中需要将浮浆清理净。在钻孔孔径确定上，需要保障孔间距为75cm×75cm，具体操作中选择直径为12毫米的钢筋棒;(3)在主箱梁顶面施工环节中，需要注意很多问题，不能进行钻孔插埋钢筋，为了保障混凝土面平面平衡，需要借助凿毛的方式，实现“地毯式”的凿除［3］。
3．2标高带以及钢筋网的施工
在钢筋网的施工环节中，实现模板的选择，一般情况下应用角钢材料。实现材料的安装时，保障阴角朝上，避免滚筒与角钢之间的存在着过密的距离。基于以上安排能够有效地控制高程层面的施工。在角钢底部存在着漏洞，防治角钢结构功能难以发挥，需要应用水泥砂浆对于角钢底部漏洞进行填补，一方面提升角钢结构构件的刚度，另一方面避免结构漏浆，促进混凝土灌注。在角钢测点得安装上，保障测点与测点之间的距离为1.5米。当角钢结构设置不合理的情况下，将会出现较为明显的钢纤维铺装开裂。因此，在实际施工中为了防治钢纤维混凝土铺装结构不稳定，需要在钢筋网与混凝土顶面上预留有2－4厘米间隙。
3．3钢纤维混凝土搅拌
基于钢纤维混凝土搅拌要求比较严格，保障所搅拌的材料不出现结团的情况，或者保障材料搅拌得十分均匀以便于后期的混凝土材料摊铺。当钢纤维缓凝土搅拌完毕之后需要进行投料次序的确定，三次以上的混凝土材料次序确定才能够投入到具体施工当中。当混凝土材料投入量不准确的情况下，将会导致混凝土刚度不符合施工要求。因此，在钢纤维混凝土搅拌过程中需要选择电子计量系统进行准确材料计算，当发现材料存在着较为明显锈蚀、结块等情况时，需要及时更换搅拌材料。而混凝土材料出现以上质量问题，主要是因为混凝土搅拌车在运输环节中，出现了较为明显的振动与下沉。针对以上问题，在混凝土搅拌时，可以适当的增加缓凝减水剂，改善钢纤维混凝土塑性，提升易性。
3．4摊铺、振捣、切缝处理
基于钢纤维混凝土的摊铺、振捣、切缝处理，是桥面铺装施工的后续基础工程，虽然以上步骤在实际实际施工中操作比较简单，但是对于整体项目施工而言十分关键。如，在钢纤维混凝土摊铺中，将其摊铺高度确定在+0.5厘米，该种高度设置属于标准化的高度设置，在摊铺平整的基础上，方便后期的收浆处理;在钢纤维混凝土材料振捣过程中，要求所应用的振动棒采取平行振动处理方式。避免钢筋混凝土表面出现，整平混凝土之后将钢纤维压实;在切缝处理中，对切缝的时间进行良好的控制，合理的控制锯片的振动，避免钢纤维、水泥等材料出现松动。
4结论
综上所述，在本文中接受钢纤维混凝土施工前的技术准备，研究钢纤维混凝土施工的应力变化，重点探究市政桥梁面桥面铺装钢纤维混凝土施工技术。具体的施工技术有:(1)桥梁下梁面、平面层的施工处理;(2)对于标高带以及钢筋网的施工处理;(3)对于钢纤维混凝土的搅拌处理以及混凝土的摊铺、振捣、切缝处理等。
参考文献
［1］员晓磊．钢纤维混凝土施工技术在市政桥梁桥面铺装施工中的应用［J］．黑龙江科技信息，2016(14):217．
关键词：钢纤维轻骨料混凝土 梁 受剪承载力 无腹筋
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0010-02
自混凝土问世以来，增其韧性、减其自重就一直是研究的热点。钢纤维在提高混凝土韧性方面做出了突出的贡献，而轻骨料混凝土为减轻自重开辟了新的道路。把钢纤维与轻骨料结合起来形成的钢纤维轻骨料混凝土则兼具二者的优势，这一新型复合材料已经引起学者们的重视，许多学者已经在钢纤维轻骨料混凝土的力学性能方面做了部分研究，对于受剪性能目前还很少有人涉及，该文就此先做初步的研究。
由于影响钢纤维轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力的因素众多，受剪机理复杂，且试验结果的离散性大，所以至今混凝土梁抗剪承载力的计算理论仍不成熟。故该文对收集的试验资料与数据进行理论分析和数理统计，以期找出适合钢纤维轻骨料混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算公式。
1 受剪影响因素
1.1 剪跨比
对于直接承受集中荷载的无腹筋梁来说，剪跨比是影响其抗剪承载力最重要的因素。与普通混凝土类似，钢纤维轻骨料混凝土梁的斜截面破坏形式按剪跨比的大小可分为斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏。大量的试验研究表明，随着剪跨比的增大，梁斜截面抗剪承载力明显呈下降趋势。剪跨比较小时，大多发生斜压破坏，此时斜截面受剪承载力很高；当剪跨比中等时，大多发生剪压破坏，斜截面受剪承载力次之；当剪跨比较大时，一般发生斜拉破坏，斜截面受剪承载力很低。当剪跨比超过3时，则剪跨比对受剪承载力影响不大。
许多学者如孙敏、朱聘儒及胡岩等对57根剪跨比在1.12～2.83矩形截面钢筋混凝土简支梁进行了抗剪试验，高丹盈、赵军对剪跨比分别为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和4的试验梁做了抗剪研究，张川等学者通过对收集到的集中荷载作用下无腹筋简支梁试验数据的分析，结果都证实了上述观点。
1.2 混凝土强度
混凝土强度反映了混凝土的抗拉强度和抗压强度，因此直接影响斜截面剪压区抵抗主拉应力和主压应力的能力。大量的试验及数据表明，斜截面受剪承载力随混凝土抗拉强度的提高而提高，两者基本呈线性关系，而斜截面的开裂剪力则与混凝土的抗压强度正相关。
1.3 纵筋配筋率
增加配筋率可抑制斜裂缝向受压区的伸展，从而提高斜裂缝间骨料咬合力，且增大了剪压区高度，使混凝土的抗剪承载力提高，同时也提高了纵筋的销栓作用。因此，随着配筋率的增大，梁的斜截面受剪承载力有所提高[1]。石明生，高丹盈对不同配筋率的无腹筋梁抗剪性能进行了研究，结果表明，抗剪强度随配筋率的增大而增大。
1.4 钢纤维掺量
钢纤维的主要作用在于它能够阻碍混凝土内部微裂纹的发展并且阻滞宏观裂纹的出现和扩展。钢纤维的掺入对混凝土的抗压强度影响不大，但对其抗折、抗裂、抗弯等强度都有增强作用，抗折强度的增强效果尤为明显。收集的资料数据表明在一定范围内（通常掺量≤2%），随钢纤维掺量的增加，混凝土的抗剪承载力近似呈线性增加。
2 抗剪承载力的计算公式
对于钢纤维轻骨料混凝土无腹筋梁的斜截面抗剪承载力的计算，目前并无统一标准，比较常用的计算模型是把钢纤维看成与轻骨料混凝土及纵向配筋相互独立的配筋形式进行计算，也就是说，把钢纤维轻骨料混凝土的斜截面受剪承载力V看成是轻骨料混凝土斜截面承载力Vc与钢纤维所承担的剪力Vf之和，用公式表达如下：
2.1 Vc的计算
对于Vc项的计算，各个学者得出的结论也不尽相同，主要有三种模式。《钢筋混凝土设计与施工规程》中对集中力作用下的独立梁承载力的计算公式规定如下：
逯晔等在其文章中也得出了与上式类似的公式，只是将系数1.5改为了1.53。
邵永健[2]基于对167根梁宽为63.3～200 mm，梁高为150～584 mm，剪跨比为1～4.02，纵筋配筋率为0.77%～3.75%的轻骨料混凝土梁的研究得出的轻骨料混凝土梁斜截面抗剪承载力公式与公式（2）相同，验证了规范公式具有较高的保证率。
孙敏[3]在进行了57根轻骨料混凝土简支梁的剪压试验，梁截面为矩形，梁宽b=150～200 mm，梁高h=150～500 mm，混凝土强度C20～C40，纵筋配筋率ρ=0.77%～3.75%，发现Vc除了与混凝土抗拉强度ft、梁的尺寸b、h0和剪跨比λ有密切关系外，还与纵筋配筋率ρ有关，公式如下：
上式是对试验数据回归分析后得出的，具有95%凝土梁受剪承载力的计算公式。
3 结语
通过对试验资料的统计分析，选取合理的计算模式，提出了具有明确物理概念的钢纤维轻骨料混凝土无腹筋梁受剪承载力计算公式，合理地反映了剪跨比和混凝土强度等的影响规律，可供工程实践参考。
参考文献
[1] 赵顺波.混凝土结构设计原理[M].上海：同济大学出版社，2004.
[2] 邵永健.轻骨料混凝土梁受剪承载力的计算及其可靠度分析[J].建筑结构，2006，36（9）：58-60.
Abstract: Steel fiber concrete overcomes the shortcomings of ordinary concrete, such as, low tensile strength, small ultimate elongation, brittle and so on. The use of steel fiber concrete for bridge deck pavement can greatly improve the crack resistance, flexural, impact and fatigue resistance to extend the life of the old bridge and lower the vault load, as well as its construction is simple. This article summarizes the notes of deck pavement reconstruction of hyperbolic arch bridge and masonry arch bridge, to provide reference for similar projects.
关健词： 钢纤维；桥面铺装；质量控制
Key words: steel fiber；bridge deck reconstruction；quality control
中图分类号：U443 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）22-0106-01
0引言
江淮平原及南方地区因历史原因遗留众多双曲拱桥及圬工拱桥。在旧路改造过程中因众多拱桥结构完好，同时节约改建工程投资等因素保留了原拱桥结构，以重建其桥面铺装层的方式投入使用。但随着我国经济的建设及交通事业的蓬勃发展，各级公路的利用率越来越高，行驶车辆增多，车辆吨位不断增加，导致众多采用普通水泥混凝造的拱桥桥面铺装破坏比较严重，出现板块破碎、断裂等常见病害。对于此类情况，应采用抗拉及抗弯强度更大的材料进行桥面结构层的替代，同时为了保护拱桥的受力结构，不能增加原有拱顶荷载。实践证明，采用钢纤维混凝土进行桥面铺装可大大提高桥面的抗裂、抗弯、抗冲击及耐疲劳性，延长旧桥的使用寿命，减小铺装厚度降低拱顶荷载，施工简单易行，可采用分幅施工减小对交通的影响等众多优势，有着良好的社会及经济效益。
1桥面结构设计
1.1 本次以淮河流域附近某桥为例，桥梁结构为双曲拱桥，桥面原设计为双向四车道，桥面净宽12米全长48米，桥面混凝土板破碎严重，有明显的错台。此桥的改建方案在保证半幅通行的情况下凿除旧桥路面并对桥面基层进行补强后浇注钢纤维混凝土桥面，结构为面层10cm钢纤维混凝土+基层15cm混凝土，并在面层加设10cm×10cm钢筋网片，板块设置为8m×6m,缩缝间距8米，桥头设置胀缝两道。
1.2 钢纤维混凝土的配合比与普通混凝土基本相同，通过对钢纤维混凝土的力学基本性能的研究发现钢纤维的加入对混凝土的抗压强度提高不大，但抗压韧性有很大改善。钢纤维混凝土当水灰比及集料最大粒径变化不大时，钢纤维含量特征参数影响钢纤维混凝土的抗拉强度。钢纤维混凝土极限荷载往往高于初裂荷载，初裂荷载与极限荷载的比值一般在0.8~1.0之间，并且初裂荷载、极限荷载及韧性均随钢纤维混凝土含量的增大而增大。在相同钢纤维含量情况下，钢纤维混凝土强度随钢纤维的强度增大而增大。随钢纤维直径增大而减小。钢纤维混凝土抗剪强度随水灰比的减小而增大，随钢纤维体积率的增大而增大。
2钢纤维混凝土材料的相关要求
2.1 钢纤维表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求；单根钢纤维丝的最低抗拉强度800N/mm。每立方钢纤维混凝土参量不大于70kg。
2.2 应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。钢纤维混凝土对粗集料的要求与普通混凝土基本相同。
2.3 宜采用天然中粗砂或机制砂。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范的要求。
3施工工艺
3.1 基层处理使用机械对半幅路面进行破除，破除前记录原路中线及路肩高程，同时在桥梁两头路面选定水准控制点，控制基层标高，基层采用C15混凝土铺筑10cm，预留出钢纤维砼厚度10cm，基层混凝土浇注完成养护7天后设置钢筋网片垫块并铺设钢筋网。
3.2 钢纤维混凝土搅拌进场的钢纤维因为使用袋装或箱装，所以在使用前需对其进行打散，可采用人工用钢叉打散亦或使用机械打散，避免成团的钢纤维拌合后影响混凝土强度。
在拌合钢纤维砼时必须使用强制式搅拌机，根据搅拌机容量和施工配合比确定每次搅拌量，为避免超载，一次搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80%。正式浇筑前进行试拌，鉴定拌和质量合格后，才正式开工。
钢纤维拌合投料顺序：水泥、钢纤维、细集料、粗集料、水，在干拌后再加水湿拌，投放钢纤维不能大量投放，最好分3次采用网筛放入。严格拌合时间，干拌时间在1min~2min，湿拌时间在1.5min左右，拌合时间控制在6min以内。关键是使混凝土内的钢纤维均匀分布。
3.3 钢纤维混凝土浇注钢纤维混凝土松铺系数较普通混凝土的要大，在摊铺时可通过现场试验确定，无论机械或人工布料，均应保证钢纤维混凝土能均匀摊铺在桥面上。人工布料时应用铁锹反扣法将钢筋孔隙先填满，再铺平其他部分。严禁抛掷和搂耙，防止混凝土拌和物离析。在摊铺过程中如有结团现象，及时用人工撕开抖散或剔除，以免发生蜂窝。
混凝土振捣时间不宜过长，否则易使钢纤维下沉，必须用大功率平板振动器振捣密实使钢纤维呈二维平面分布，达到钢纤维最佳受力状态，严禁用插入式振捣器在混凝土内振捣，确保混凝土内钢纤维分布均匀。如发现由钢纤维结团现象应立即人工打散。用钢管提浆滚滚动碾压数遍，使用提浆滚滚平提浆，避免钢纤维外露。使用3米长铝合金方尺从钢模板一侧向外刮平（精平），每次刮平时方尺应交叉1/3以上。钢纤维初凝后人工拉毛处理，使桥面粗糙。
气温较高或大风条件下应及时调整养生剂的喷洒量，喷洒养生剂后应及时覆盖土工布，混凝土初凝后立即在土工布上洒水湿润，防止桥面混凝土发生收缩开裂。
3.4 由于钢钎维对混凝土基材的抑制作用，钢纤维混凝土的干燥收缩率比普通混凝土要小很多，新建成的钢纤维混凝土桥面板块与桥头及与护栏胀缝处可用PVC防水油膏充填。
4结语
钢纤维混凝土桥面由于其优异的抗冲击、抗开裂性能，以及与普通混凝土相近的施工工艺，解决了拱桥桥面的常见病害，拓宽了拱桥桥面加固的思路，在保证通行的情况下同时降低了施工难度减少了施工周期，此项技术将会越来越多的应用在需要抗裂性能较高的旧桥加固、路面改造等众多领域。
参考文献：
[1]《钢纤维混凝土结构与施工规程》中国工程建筑标准化协会标准.