广东建材２０１６年第４期 材料研究与应用 钢纤维高性能混凝土施工技术的研究 詹宝松 （广东省基础工程集团有限公司） 【摘 要】钢纤维混凝土能够充分满足工程所要求的高拉应力、复杂受力、抗裂、增强和增韧等性能 要求，因而具有良好的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。但掺入钢纤维后，混凝土易干涩、坍落 度损失大，浇筑容易分层，既给施工带来了极大的困扰，又影响结构质量。本文结合工程应用的例子， 介绍钢纤维混凝土“三次投料离散搅拌法”的方法，有效地解决了钢纤维混凝土在生产和施工过程中 的问题。 【关键词】钢纤维；高性能混凝土；工程应用 １前言 纤维混凝土又称纤维增强混凝土，是以普通混凝土 作为基材，以非连续的短纤维或连续的长纤维作为增强 材料，均匀地掺合在混凝土中而形成的一种新型水泥基 复合材料的总称。 与普通混凝土相比，加入一定量的钢纤维后，不仅 可以提高混凝土的抗拉强度、抗折强度和韧性，而且能 （１）水泥 选用清远市英德海螺有限公司生产的Ｐ．０４２．５Ｒ水 泥，主要性能指标见表１。 表１水泥物理性能 （８０１１ ｍ筛）稠度 用 （％） （％） １．０ 细度 标准 凝结时间 抗压强度 （ｈ：ｍｉｎ） （ＭＰａ） 例珊 Ｕｄ ＿Ｚ８６ 安定 性 ２６．４ ２：０５ ３：Ｏ０ ３：Ｏ０ ５０．３ ５．７ ９．２ 台 够明显地提高混凝土的抗裂性能、抗收缩性能、极限拉 应变、抗冲击等性能ｎｑ］。在使用过程中，钢纤维混凝土 因为能够充分满足工程所要求的高拉应力、复杂受力、 抗裂、增强和增韧等普通混凝土难以达到的受力性能要 （２）粉煤灰 选用黄埔电厂的煤灰，其主要性能指标见表２。 表２粉煤灰的性能指标 求，因而具有良好的社会效益、经济效益和广阔的应用 前景。 厂家 等级细度烧失量需水量比ｓ０。含量玻璃体情况 黄埔电厂ＩＩ １８％３．２％ ９７％０．２２％ 多 虽然钢纤维混凝土比普通混凝土在力学性能方面 （３）减水剂 选用强达ＱＣ聚羧酸型高性能外加剂，其物理性能 更优越，但是已有的研究表明，钢纤维的掺入会使混凝 团而造成分布不均匀，从而影响钢纤维混凝土的质量； 同时掺入钢纤维后，混凝土易干涩、坍落度损失大导致 土的流动性能变差［ 。由于钢纤维在搅拌的过程中易结 见表３。度 一跗～ 表３减水剂的物理性能 混凝土和易性差，浇筑容易分层，从而给施工带来很大 的麻烦。这是钢纤维混凝土在实际应用中存在的普遍问 题，既给施工带来了极大的困扰，又会影响结构质量，极 大地阻碍了钢纤维混凝土的应用与推广。 本文针对钢纤维高性能混凝土在施工过程中容易 （４）细骨料 选用西江河砂，其物理性能见表４。 表４砂的物理性能 结团的问题，结合工程应用实践，解决钢纤维高性能混 凝土在施工中的问题。 ２原材料与实验方法 ２．１原材料 （５）搅拌水 使用饮用自来水，符合国家现行标准《混凝土拌和 用水标准》（ＪＧＪ ６３）的要求。 一１９一 材料研究与应用 （６）钢纤维 广东建材２０１６年第４期 ４钢纤维混凝土的生产与施工 由于钢纤维在搅拌过程中易结团，使得拌合物中钢 根据初步实验结果，所选钢纤维的主要性能指标见 表５。 表５钢纤维性能ｊ旨标 纤维分布不均匀，形成局部聚集。为了使钢纤维在混凝 纤维种类长径比 极 申率（ ） 土中分散均匀，采用“三次投料离散搅拌法”进行生产， 即先将钢纤维和石子干拌ｌｍｉｎ，再将砂、水和胶凝材料 加入再干拌ｌｍｉｎ，最后将外加剂和部分水注入搅拌 ２ｍｉｎ，总搅拌时间控制在５ｍｉｎ以内，且每次的搅拌量宜 在搅拌机公称容量的１／３以下。 ２．２试验方法 本试验采用一种离析率的检测指标，对钢纤维进行 匀质性检测与评价，相应检测仪器为自行研制的离析率 试验仪器，已获得实用新型专利授权，原理图详见图１， 实物图详见图２。试验时混凝土拌合物装入钢模，经插 捣、刮平，擦干钢模表面，称取钢模和混凝土总重，然后 在钢模底部放入一根直径为２０ｒａｍ的铁棒，左右各振２５ 次，完成后，分别取出上、下层拌合物，用水冲刷干净水 泥砂浆，分出拌合物中的钢纤维，烘至面干后，分别测量 上下层拌合物中钢纤维的质量。 图１离析率试验仪示意图 图２离析率试验仪实物图 匀质性采用混凝土中钢纤维离析率来表示，其中钢 纤维离析率为上下两层钢纤维的质量之比。计算式为： 钢纤维的离析率＝ ＩＩ１２ 式中：ｍ ｒ，ｍ。分别为钢模内上、下两层拌合物内钢纤 维的质量。 离析率值越接近１，表示拌合物的匀质性越好，拌 合物的抗分层、抗离析性能越强。 ３钢纤维混凝土的配合比 经过大量的试配试验，确定的混凝土配合比见表 ６ 表６钢纤维混凝土配合比 一２０— 生产后，试验员对每一车钢纤维混凝土进行出厂检 验，包括：坍落度检测以及坍落度１ｈ坍损记录、钢纤维 混凝土离析率检测、留样试块制作等，保证出厂的钢纤 维混凝土各项性能均达标。 每次浇筑钢纤维混凝土时，试验室派技术人员到现 场对混凝土质量进行跟踪，到现场人员应记录好混凝土 的运输、等待用卸料时问，并且记录好到场混凝土的坍 落度、钢纤维离析率等。如遇到异常情况，应及时与搅拌 站联系，根据情况由试验室对混凝土进行调整。 经多次实验检验，“三次投料离散搅拌法”的运用， 大大提高了钢纤维混凝土的均匀度。钢纤维混凝土出厂 和现场性能对比见表７。 表７钢纤维混凝土的性能 ５工程应用 新洲至化龙快速路工程，由中交路桥华南分公司负 责承包建设，全长１２．２公里，设计时速８０公里以及双 向六车道，其中包括建设官洲河大桥和新造珠江特大桥 两座特大跨度桥。建成后将是广州南部地区未来道路主 骨架网络的重要组成部分，是广州市南出口的主要通道 之一。其桥面铺装按设计要求均采用Ｃ５０钢纤维混凝 土，增强其抗折、抗弯强度以及耐久性。 ５．１钢纤维混凝土的施工 钢纤维混凝土拌合物经搅拌车运至施工现场后，在 泵送前，必须先高速搅拌２ｍｉｎ，待搅拌均匀后，对每一 搅拌车混凝土拌合物进行坍落度、和易性等性能检测， 坍落度严格控制在１８０±２０ｍｍ的范围内，和易性要好， 不能泌水、离析，钢纤维离析率不能低于０．８５，超出此 范围严格做退料处理。 广东建材２０１６年第４期 钢纤维混凝土拌合物运至浇筑地点检测合格后，应 尽快浇筑入模。支模时要求使用水平仪严格控制槽钢顶 材料研究与应用 标高。钢纤维混凝土所需的捣实工作量，比普通混凝土 大，为避免边角处位置产生蜂窝，应先在边角部分用捣 棒捣实，采用插入式振动器振捣，并用夯梁板来回整平。 同时，用金属圆滚将表面竖起的钢纤维和石子压下去， 再作平整处理。 在钢纤维混凝土振捣结束后，采用重型钢滚进行辗 压，及时将表层的钢纤维压入混凝土内，并起到提浆的 作用，最后用木抹反复搓平、压实，避免混凝土收缩裂缝 的产生；若钢纤维上浮面积较大，可用振动器复振，使砂 浆返上，再做抹面，局部表面缺陷可及时用水泥砂浆修 补。 ５．２钢纤维混凝土的养护 钢纤维混凝土浇筑成型后，应加强湿度与温度控 制，尽量减少表面混凝土暴露时间，应及时对混凝土进 行塑料薄膜或麻袋覆盖，防止表面水分蒸发，造成裂缝， 影响工程质量。覆盖保湿养护应在浇筑完毕后的１２ｈ内 进行，且钢纤维混凝土的养护时间不应少于１４ｄ，且应 保持混凝土始终处于湿润状态。 ５．３效果评价 通过优选原材料以及生产配比，并采用创新的生产 工艺、检测仪器与评价指标，保证了钢纤维混凝土的匀 质性以及施工性能，达到设计方、施工方的要求完成施 工浇筑。如今，该项目分部桥面铺装己全部浇筑完毕，并 完成验收，得到了业主、施工单位的一致好评。 ６结束语 钢纤维在搅拌的过程中易结团而造成分布不均匀， 导致混凝土易干涩、坍落度损失大，浇筑容易分层，从而 给施工带来很大的麻烦。这是钢纤维混凝土在实际应用 中存在的普遍问题，既给施工带来了极大的困扰，又会 影响结构质量，极大地阻碍了钢纤维混凝土的应用与推 广。采用“三次投料离散搅拌法”进行生产，可以使得钢 纤维混凝土在一定的时间内使用性能处于最佳状态，在 实际生产应用中，解决了泵送钢纤维混凝土因为钢纤维 的加入导致性能变差的难题，从而保证了钢纤维混凝土 的工作性能。● 【参考文献】 ［１］蒋金洋，孙伟，戴捷，等．超高程泵送钢纤维混凝土关键性能 一２１