第二部分（CE認(rèn)證）
纖維增強(qiáng)混凝土是當(dāng)代國(guó)際混凝土技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，而鋼纖維混凝土（SFRC）是近年來(lái)發(fā)展最快,應(yīng)用最廣泛的混凝土新型復(fù)合材料。在混凝土基體中摻入少量鋼纖維，可使混凝土物理學(xué)性能發(fā)生質(zhì)的變化，大大提高混凝土韌性、抗裂、抗壓、抗沖擊。使混凝土從傳統(tǒng)的低抗拉脆性材料變?yōu)楦邚?qiáng)度高韌性材料。因而廣泛應(yīng)用于隧道、路面、橋梁、土建、水利、礦山、冶金、港口、機(jī)場(chǎng)等混凝土結(jié)構(gòu)工程。
鋼纖維品種分為四大類，熔抽型、銑削型，冷軋帶鋼剪切型，鋼絲切斷型。熔抽型和銑削型由于生產(chǎn)過(guò)程中的高溫，使得鋼材退火變軟，其單根纖維性能落后于母材，所以他們必須使用特殊的材料加以彌補(bǔ)（如熔抽型現(xiàn)在主要用于不銹鋼纖維，銑削型現(xiàn)主要采用錳鋼來(lái)彌補(bǔ)）。鋼絲切斷型是目前技術(shù)指標(biāo)最高的鋼纖維，但是其特殊生產(chǎn)工藝使得成本偏高。而我們主推的冷軋帶鋼剪切型鋼纖維，是通過(guò)冷軋壓延工藝使普通低碳鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到850Mpa以上，由于我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生高溫，不會(huì)使鋼材退火。根據(jù)最新《中華人民共和國(guó)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T524-2004公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維》，2004年7月15日實(shí)施。鋼纖維產(chǎn)品按抗拉強(qiáng)度等級(jí)分為三級(jí)：Ⅰ級(jí)380Mpa≤f u≤600Mpa；Ⅱ級(jí)600Mpa＜f u≤1000Mpa；Ⅲ級(jí)f u＞1000Mpa。其中f u——抗拉強(qiáng)度。
第三部分（用途）
1．冶金行業(yè)
爐外精煉中的噴槍、浸漬管、擋渣堰；中間包包蓋、包襯；電爐三角區(qū)；爐蓋；鐵水溝溝蓋；魚雷罐；焦?fàn)t爐門；軋鋼加熱爐爐門；爐頂；燒咀；環(huán)形爐擋火墻；爐底輥；鍛鋼爐出鋼槽等各種窯爐的耐火襯里。
2．建筑行業(yè)
鋼纖維摻入混泥土是近年來(lái)在國(guó)際和國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展的新型復(fù)合材料，
其中尤以鋼纖維混凝土發(fā)展最快。它以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐沖擊、耐疲勞、高韌性等性能被廣泛用于建筑、公路路面、橋梁、隧道、機(jī)場(chǎng)道面、水工、港工、軍事工程和各種建筑制品等領(lǐng)域。
3．窯爐
燒結(jié)爐，還原爐，精煉爐，煙道，燒咀及其它爐窯的耐熱襯里。
4．石油化工
特別是煉油裝置中的催化裂化裝置的襯里。
5．電力行業(yè)
火力發(fā)電廠鍋爐耐熱襯里。
6．環(huán)保行業(yè)
焚燒爐。
7．機(jī)械行業(yè)
振動(dòng)爐爐底，各種加熱爐。
路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術(shù)及應(yīng)用研究
鋼纖維混凝土是一種新型的優(yōu)質(zhì)水泥基復(fù)合材料，由于優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工工序簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量易于保證，而且進(jìn)度快、工期短、補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡，以及工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在路橋施工中。
一、鋼纖維混凝土的特性
（一）力學(xué)強(qiáng)度
根據(jù)各國(guó)鋼纖維混凝土資料分析,鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度不顯著,統(tǒng)計(jì)資料表明,鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度僅提高了10%左右,但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在,增大了混凝土的壓縮變形,提高了破壞時(shí)的韌性;試驗(yàn)表明,鋼纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均比普通混凝土有大幅度的提高。
（二）鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能
韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質(zhì)。抗裂性是指鋼纖維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質(zhì)。混凝土中摻入鋼纖維后,可減少收縮和變型,并且荷載作用時(shí),隨著荷載繼續(xù)增加,超過(guò)混凝土所能承受的壓力時(shí),應(yīng)力通過(guò)混凝土與鋼纖維的粘結(jié)力傳遞給鋼纖維,混凝土受到鋼纖維的約束作用,限制了新裂縫的發(fā)生,推遲了裂縫的擴(kuò)展,因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。
（三）鋼纖維混凝土的抗沖擊性能
在動(dòng)荷載作用下,鋼纖維混凝土在裂縫開展時(shí),首先是鋼纖維克服混凝土的粘結(jié)力被拔出,或是鋼纖維達(dá)到屈服強(qiáng)度而被拉斷,這都需要消耗大量的能量,所以鋼纖維混凝土具有較高的抗沖擊性能。
（四）鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性
混凝土中摻入鋼纖維后,其耐磨性能得到了很大提高。國(guó)內(nèi)采用了標(biāo)號(hào)為C35 和CF35的普通混凝土和鋼纖維混凝土5cm×5cm×5cm的試件在國(guó)產(chǎn)耐磨機(jī)上做等條件磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明,鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍融性等均較普通混凝土好。
二、鋼纖維混凝土的基本理論
（一）混合定律
混合定律是將鋼纖維混凝土簡(jiǎn)化為由鋼纖維、混凝土基體組成的兩相復(fù)合材料，復(fù)合材料的各項(xiàng)性能為基體性能和纖維性能的加權(quán)和。
（二）纖維間距理論
纖維間距理論認(rèn)為，鋼纖維混凝土的增強(qiáng)效果與混凝土基體中纖維的平均間距有關(guān)，該理論得出了混凝土裂縫尖端應(yīng)力集中因子與纖維間距的關(guān)系。
（三）復(fù)合材料剪滯理論
劉永勝根據(jù)復(fù)合材料剪滯理論，從兩相復(fù)合材料的界面性能人手，分析了纖維--混凝土基體界面上的應(yīng)力傳遞，從而從細(xì)觀界面力學(xué)的角度分析了纖維對(duì)混凝土基體的增強(qiáng)機(jī)理，是纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理復(fù)合材料界面力學(xué)的另一依據(jù)。
三、鋼纖維混凝土的施工技術(shù)
（一）鋼纖維混凝土配合比
鋼纖維混凝土混合料配合比的要求首先應(yīng)使路面厚度減薄,其次是保證鋼纖維混凝土有較高的抗彎強(qiáng)度,以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)度等級(jí)的要求即抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度,以及施工的和易性。鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)基本按以下順序進(jìn)行。根據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以及施工配制強(qiáng)度提高系數(shù),確定試配抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度,鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定:
fftm = ftm (1 + atm PfLf/df)
其中, fftm為鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ftm為與鋼纖維混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；atm為鋼纖維對(duì)抗折強(qiáng)度的影響系數(shù)(試驗(yàn)確定)；Pf 為鋼纖維體積率；Lf/df為鋼纖維長(zhǎng)徑比。
根據(jù)試配抗壓強(qiáng)度計(jì)算水灰比,根據(jù)試配抗壓強(qiáng)度,確定鋼纖維體積率,一般澆筑成型的結(jié)構(gòu)范圍在0.5%～2%之間；計(jì)算混合材料用量,確定試配配合比；按照試配配合比進(jìn)行拌合物性能試驗(yàn),調(diào)整單位體積用水量和砂率,確定強(qiáng)度試驗(yàn)用基準(zhǔn)配合比；根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整水灰比和鋼纖維體積率,確定施工配合比。
（二）鋼纖維混凝土拌和
為防止鋼纖維混凝土在攪拌時(shí)纖維結(jié)團(tuán),在施工時(shí)每拌一次為攪拌量的80%。采用滾動(dòng)式攪拌機(jī)拌和,在攪拌混凝土過(guò)程中必須保證鋼纖維均勻分布。為保證混凝土混合料的攪拌質(zhì)量,采用先干后濕的拌和工藝。投料順序及攪拌時(shí)間為:粗集料→鋼纖維(干拌1min) →細(xì)集料→水泥(干拌1min) ,其中鋼纖維在拌和
時(shí)分三次加入拌合機(jī)中,邊拌和邊加入鋼纖維,再倒入黃砂、水泥,待全部料投入后重拌2min～3min ,最后加足水濕拌1min。總攪拌時(shí)間不超過(guò)6min ,超攪拌會(huì)引起濕纖維結(jié)團(tuán)。按此程序拌出的混合料均勻。若在拌和中,先加入水泥和粗、細(xì)集料,后加鋼纖維則容易結(jié)團(tuán),而且纖維團(tuán)越滾越緊,難以分開,一旦發(fā)現(xiàn)有纖維結(jié)團(tuán),就必須剔除掉,以防影響混凝土的質(zhì)量。
（三）鋼纖維混凝土的澆搗
鋼纖維混凝土澆搗與普通混凝土一樣,澆搗是施工中的重要環(huán)節(jié),直接影響鋼纖維混凝土的整體性和致密性。不同之處就是其流動(dòng)性較差,在邊角處容易產(chǎn)生蜂窩。因此,邊角部分可先用搗棒搗實(shí)。邊角采用插入式振動(dòng)器振搗,然后用夯梁板來(lái)回整平。
三、鋼纖維混凝土在路橋面中的應(yīng)用分析
由于鋼纖維混凝土比普通混凝土有諸多的優(yōu)點(diǎn),在路橋工程中的預(yù)應(yīng)力梁、橋面鋪裝層、路面、橋梁的維修加固中得到應(yīng)用。但由于鋼纖維混凝土施工要求高,單方造價(jià)高,而設(shè)計(jì)、施工人員對(duì)鋼纖維混凝土的特性缺乏了解,在工程中應(yīng)用受到限制。
由于鋼纖維混凝土具有良好的抗裂、抗彎、耐沖擊、耐疲勞等特性,在路面、橋面中應(yīng)用可降低維修費(fèi)用,延長(zhǎng)使用期限,并且可以減少面層厚度,因此可降低綜合造價(jià)。在公路和城市道路中,路面破壞比較嚴(yán)重,經(jīng)常有拆除重做的現(xiàn)象。相比之下,在原有水泥路面上做鋼纖維混凝土“罩面”將更為經(jīng)濟(jì)、合理、有效。
在應(yīng)用領(lǐng)域,鋼纖維混凝土多用于路橋面工程。對(duì)于新修的路面、橋面按有關(guān)《水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》采用,其厚度估計(jì)可按水泥混凝土路面板厚度的50%～60%考慮,并將水泥混凝土的強(qiáng)度和其他有關(guān)參數(shù)用鋼纖維混凝土的代替。
四、鋼纖維混凝土存在的問(wèn)題與建議
第一、鋼纖維混凝土的成本相對(duì)較高，工程應(yīng)用還有較大局限。鋼纖維的加入，不僅自身價(jià)格比較昂貴，更需要以大幅度增加水泥及其他膠凝材料用量為代價(jià)。
第二、鋼纖維混凝土的生產(chǎn)和施工有待進(jìn)一步完善和規(guī)范。鋼纖維的長(zhǎng)度、表面形狀、長(zhǎng)徑比、添加數(shù)量以及摻入基體混凝土后的施工和易性等，均隨環(huán)境條件的不同而改變，這就給生產(chǎn)和施工部門帶來(lái)極大不便，完善和規(guī)范各種程序勢(shì)在必行。
最后，目前還沒(méi)有完整的鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)理論指導(dǎo)鋼纖維混凝土的設(shè)計(jì)。
結(jié)束語(yǔ)：
鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入適量亂向分布的短鋼纖維而形成的一種多相、多組分水泥基體新型復(fù)合材料。它克服了混凝土的多項(xiàng)弱點(diǎn)，改善了混凝土的物理、力學(xué)性能，已在建筑、路橋、水工、海洋等工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。
鋼纖維混凝土的研究和應(yīng)用仍然有多方面問(wèn)題有待解決。其中，如何最大限度地降低其使用成本，建立和完善生產(chǎn)、施工程序，構(gòu)建合理的結(jié)構(gòu)理論體系，是需要重點(diǎn)研究的方向。
