时间：2022-02-26 13:43:11
[关键词] 混凝土；纤维；分类；进展
[中图分类号] TU528.527 [文献标志码] A [文章编号] 1003-1324（2012）-04-0071-04
混凝土是一种多相复合材料，由于各组成材料性质的差异和施工养护的影响，混凝土内部不可避免地存在大量的微裂缝，这些裂缝的存在，影响了混凝土的性能，特别是降低了混凝土抗拉强度，这也是混凝土呈脆性破坏的主要原因。通过加入掺合料和化学外加剂实现混凝土的密实性和强度的提高，是制备高性能混凝土的主要途径。但是，混凝土的抗拉强度与抗压强度之比仅为6%作用，仍存在拉压比低、韧性差与收缩大等缺点。随着抗压强度的提高，混凝土脆性表现得愈明显[1]。而纤维具有抑制混凝土收缩、提高混凝土抗拉强度、增加混凝土韧性的作用，能够解决高强高性能混凝土中出现的拉压比低、韧性差和收缩大的问题，也能适应现有施工水平和设备条件[2]。因此，纤维混凝土是当今混凝土技术发展的重要趋势。
1 分类
1.1 钢纤维混凝土
在普通混凝土中掺入适量钢纤维配制而成的混凝土，称为钢纤维混凝土或钢纤维增强混凝土。与普通混凝土相比，其抗拉强度、抗弯强度、耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性、抗裂和抗爆等性能都得到很大提高[3]。
早期混凝土工程中采用的钢纤维主要品种有：用细钢丝切断生产的圆直型钢纤维，用熔抽法生产的钢纤维，用薄钢板剪切生产的平直型或扭曲型钢纤维。随着混凝土应用技术的发展，人们对钢纤维性能的认识不断深入。根据试验研究和工程应用实际情况，钢丝切断圆直型纤维与基体的粘结性能差，碳钢熔抽型纤维在高温冷却过程中表面往往会形成氧化皮，从而严重降低了纤维与基体的粘结性能。因而这几种类型的钢纤维在工程中被逐渐淘汰。相应的高强钢丝切断端钩型纤维、钢锭铣削端钩型纤维、剪切异型纤维、低合金钢熔抽型纤维，因其增强了与混凝土基体的粘结力，对混凝土的阻裂、增强、增韧的效果显著，在工程中逐渐得以广泛应用。
1.2 碳纤维混凝土
碳纤维混凝土是将碳纤维均匀地分散在水泥基体中，用以增加混凝土的物理力学性能的一种复合材料。碳纤维混凝土的主要特征具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性[4]。用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。
碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防震能力和抗弯强度提高十几倍。碳纤维混凝土具有很高的抗拉性、抗弯性、抗断裂性、抗蚀性等特点。由于碳纤维的较小的膨胀系数，碳纤维混凝土的耐热性较好，温度变形也较小。
碳纤维混凝土中碳纤维主要作用是：阻止混凝土内部微裂缝的扩展并阻止宏观裂缝的发生及发展。因此对于其抗拉强度和主要由主拉应力控的抗剪、抗弯、抗扭强度等均有明显改善；同时具有高基体的抗变形能力，从而改善其抗拉、抗弯和冲击韧性。碳纤维体积分数为1.18%时，试件劈拉强度提高1.2%，按复合规则，碳纤维的增强作应随水泥中纤维含量的增大而增加，在碳纤维的重量百分含量小于5%时，这个关系几乎是线性的，含量再增加时，碳纤维难以在基体中分散均匀，不能起到增强效果，甚至使碳纤维混凝土抗拉强度降低。此外，碳纤维混凝土还具有良好的耐腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、耐干缩性及耐久性。
1.3 玻璃纤维混凝土
玻璃纤维混凝土（GRC）是将弹性模量较大的抗碱玻璃纤维，均匀地分布于水泥砂浆、普通混凝土基材中而制得的一种复合材料。近20年来，玻璃纤维混凝土在英国、美国、日本等40多个国家已开始大量应用。它将轻质、高强和高韧性优点集于一体，在建筑领域中占有独特地位。特别自20世纪90年代以来，低碱度水泥和超抗碱玻璃纤维的相继出现，把玻璃纤维混凝土技术引向新的发展阶段。
由于玻璃纤维的直径仅为5～20μm，几乎与水泥的颗粒相接近，使用玻璃纤维时，所用的结合材料为水泥浆，或者在其中掺入细砂来使用，几乎不使用粒径较大的粗骨料。所以，用这种素材制作而成的复合材料，又称为增强补强水泥。
采用玻璃纤维混凝土是建筑工程今后发展方向，它不仅可以弥补普通混凝土制品自重大、抗拉强度低、耐冲击性能差等不足，而且还具有普通混凝土所不具有的特性。玻璃纤维混凝土制品较薄，质量较轻。由于采用抗拉强度极高的玻璃纤维作增强材料，因而其抗拉强度很高。玻璃纤维均匀分布于混凝土中，可以防止混凝土制品的表面龟裂，由于在破坏时能大量吸收能量，因而耐冲击性能优良、抗弯强度较高[5]。此外，玻璃纤维混凝土制品脱模性好、加工方便，易做成各种形状的异型制品。
1.4 聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土是将切成一定长度的聚丙烯纤维，均匀地分布在水泥砂浆或普通混凝土的基材中，用以增强基材的物理力学性能的一种复合材料。这种纤维混凝土具有轻质、抗拉强度高、抗冲击和抗裂性能等优点，也可以以聚丙烯纤维代替部分钢筋而降低混凝土的自重，从而增加结构的抗震能力。
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。
现代施工工艺中，采用钢纤维混凝土，其优点是：
1、硬度高。
2、抗风化能力强。
3、抗冲击能力强。
4、回弹率较高。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】道路桥梁；钢纤维；混凝土；应用
随着科技水平的提高，国家和人民对道路桥梁的施工质量提出了更高的要求，道路桥梁的施工技术和工艺水平在不断提高，钢纤维混凝土作为一种新型的水泥基复合材料具有良好的力学性能，因此广泛应用于道路桥梁施工中。钢纤维混凝土与一般混凝土相比，抗剪性能和受力强度等都比较高，将适量的钢纤维掺入到混凝土中，能够改善混凝土的承载能力和拉伸强度，进一步延长道路桥梁的使用寿命。
1 钢纤维混凝土的性能概况
1.1 钢纤维增强混凝土强度机理
混凝土是道路桥梁施工中主要的原材料之一，混凝土裂缝问题是道路桥梁施工的主要问题，经过长时间的重力承载，混凝土路面或桥梁往往容易产生裂缝现象，影响到道路桥梁的使用寿命，也为道路桥梁的安全问题带来隐患。近几年来，钢纤维混凝土的应用受到施工单位的青睐，钢纤维在混凝土中的主要作用是有效控制道路桥梁在外力作用下集体中裂缝的扩展。道路桥梁在运行使用过程中，路桥的水泥基料是外力的主要承受者，容易在受荷初期发生开裂现象，这时横跨于裂缝中的钢纤维就会代替基料，成为主要的外力承受者。如果钢纤维掺入的体积大于规定的一个临界值，这种钢纤维混凝土混合材料可以继续承受较高的荷载，这时复合材料将会产生一定的变形，长时间超负荷使用，钢纤维就会从基料中拔出或者是在基料中被拉断，从而导致复合材料受到破坏。
1.2 钢纤维混凝土的基本性能
钢纤维混凝土不同于普通的混凝土，它是在普通的混凝土中，混入一定量呈均匀分布状态的钢纤维，通过硬化加工制成钢纤维混凝土，这种混凝土具有比较优越的基本性能，比普通混凝土更为耐用，因此广泛应用于道路桥梁施工建设中。钢纤维混凝土的抗压能力较强，自身具有的抗弯、抗拉强度比较高，将一定量的钢纤维混入普通混凝土中，能够提高混凝土的极限抗压强度，其中单轴抗拉强度能够提高一半左右，抗弯极限强度能够提高百分之五十至百分之一百五。钢纤维混凝土的强度与重量的比值大于普通混凝土，具有较好的抗冲击性能，在普通混凝土中掺入的钢纤维量在0.8%～2.0%的范围中，混凝土的冲击韧性指标能够提高将近100倍，甚至超过100倍。钢纤维混凝土具有较强的抗剪性能，能够抑制由于温度因素产生的裂缝的扩展，抗裂性能较好。此外，钢纤维混凝土的变形性能得到明显增强，对于混凝土长期收缩变形的影响较大，可以降低混凝土的收缩率，提高混凝土的抗拉弹性模量，其耐磨性能和抗冻性能也优于普通混凝土。
2 道路桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
由于钢纤维混凝土具有诸多优良的性能，已经广泛应用于道路桥梁施工中。钢纤维混凝土的基本性能会受到一定因素的影响，例如钢纤维的类型、掺入含量、长径比以及掺杂的粗骨料的最大粒径等都会影响到钢纤维混凝土的性能，其中，最主要的影响因素是钢纤维的类型、掺入量和长径比。将钢纤维混凝土应用于道路施工建设中，面层板通常比较薄，还会受到地下排水情况的影响，因此，在施工过程中，施工人员要认识到钢纤维混凝土性能的影响因素，严格执行各项施工标准，避免钢纤维混凝土的性能受到影响。
2.1 道路施工中钢纤维混凝土的应用
道路施工中应用钢纤维混凝土，不用设置或者可以少设纵缝，铺装厚度较薄，具有良好的冻融性和耐磨性等，能够进一步延长道路路面的使用寿命，因此在道路施工中应用较为广泛。道路施工中应用钢纤维混凝土，有以下几种应用情况：新建全截面钢纤维混凝土路面，这种混凝土路面的厚度与普通混凝土路面相比较薄，相当于普通混凝土厚度的一半以上，在混凝土中掺入的钢纤维含量为0.8%～1.2%，这种路面的双车道路面横缝间距一般设为二十米到三十米之间，量长为五米米，一般情况下可以不必设置纵缝。新建复合式钢纤维混凝土路面，这种路面分为双层式路面和三层式复合路面，双层式路面是指将全部厚度的50%左右的钢纤维混凝土铺设在普通全路面板厚度的表面；三层式复合路面是指在普通混凝土层的上下两层都铺设上钢纤维混凝土，这种施工方案较为复杂，适用于机械化铺设条件比较高的地区。在碾压混凝土中置于钢纤维，可以增强混凝土路面的韧性，提高路面强度，增强结构的力学性能。
2.2 桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
在桥梁施工中应用钢纤维混凝土，包括以下几种应用情况：首先，在桥面铺装层采用钢纤维混凝土，能够增强桥梁的抗裂性，提高桥面的耐久性和舒适性，进一步提高桥梁的抗折强度，强化桥体的刚度，将钢纤维混凝土应用到桥梁中，通过减小铺装厚度，可以减轻桥体结构的重量，改善桥梁受力状况。其次，将钢纤维混凝土应用到桥梁墩台等结构，可以起到局部结构的加固作用，利用喷射机将钢纤维混凝土喷射到桥面板裂缝及桥梁墩台部位，也可以喷射到表层剥落损坏的部位，不仅能够加固桥梁结构，还能够提高桥体的抗震性。加固局部结构的混凝土材料采用的钢纤维类型为剪切钢纤维，含量大约为百分之一左右，利用硫铝酸盐快硬水泥和TS速凝剂来提高桥梁的抗裂性能。将钢纤维混凝土应用到钢筋混凝土桩的加强工序中，能够大大提高桩的穿透力，减少锤击次数，有效提高打击速度。一般情况下，钢纤维混凝土应用于桩顶和桩尖部位，用来增强桩顶的抗冲击韧性，增强桩尖的入土能力。除此之外，钢纤维混凝土还可以用于衬砌隧道和边坡防护加固，能够避免隧道渗漏，进一步增强桥梁结构的整体性。
3 结语
总而言之，随着科学技术水平的不断提高，钢纤维混凝土的应用技术也在不断改善，施工单位在施工过程中应当合理应用钢纤维混凝土的应用技术，认识到钢纤维混凝土性能的影响因素，有效将基础理论与实际施工结合在一起，提高道路桥梁的施工质量，在保证施工质量的前提下节约建设成本，为道路桥梁施工工程带来更多的经济效益。
参考文献：
[1]黄承逵，赵国藩.钢纤维混凝土设计强度的计算模式[J].大连理工大学学报，2001（22）.
[2]邓宗才，何唯平，孙成栋.聚丙烯腈纤维增强水泥混凝土的抗弯性能[J].公路，2004 （02）.
关键词：钢纤维混凝土路桥应用
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
钢纤维混凝土作为一种新型的优质水泥基复合材料，能够达到依照使用要求设计材料的目的。钢纤维混凝土已广泛应用于道路路面、桥面等实际工程中，并也取得了较好的经济效益和社会效益。钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的仍在不断完善，日后钢纤维混凝土在路桥工程的施工中必将发挥更为重要的作用。
一、路桥施工中钢纤维混凝土的应用
1、道路施工中钢纤维混凝土的应用
由于钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨性及冻融性等优点，延长路面使用寿命，从而在路面工程中获得广泛应用。
（1）新建全截面钢纤维混凝土路面
全截面采用钢纤维混凝土的路面厚度为普通混凝土路面厚度的50%～60%，钢纤维掺量为0.8%～1.2%。双车道路面一般不设纵逢，横缝间距20m～30m，最长可取50m。
（2）新建复合式钢纤维混凝土路面
复合式路面可以做成双层式或三层式。双层式路面的构造是在全路面板厚的上层约全厚40%～60%铺设钢纤维混凝土。三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层，中间夹普通混凝土层。结构上比较合理，但施工复杂。根据经验，三层式复合路面宜在机械化铺设条件较高的地区使用。此外，还可以采用钢纤维-钢丝网混凝土复合式路面。
（3）碾压钢纤维混凝土路面
将钢纤维置于碾压混凝土中，从而使路面的强度和韧性增强，改善碾压混凝土的力学性能。
（4）钢纤维混凝土罩面
旧混凝土路面损坏采用钢纤维混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式三种结合。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。分离式罩面层与旧混凝土不粘结，而是中间设置一个隔离层，各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加铺钢纤维混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。
（5）钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石
混凝土罩面修补用钢纤维水泥砂浆或钢纤维细石混凝土对损坏的路面进行修补罩面。钢纤维体积率以1%～2%为宜，长径比可略高于钢纤维增强混凝土的长径比。一般限制在70～100 范围内。
（6）在多年冻土地区的用于抗冻
在多年冻土地区选用钢纤维混凝土路面以减少吸热，并维持冻土热平衡和提高抗冻性。
2、桥梁施工中钢纤维混凝土的应用
（1）桥面铺装
采用钢纤维混凝土桥面铺装层不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性和提高舒适性能，还可以增强桥梁抗折强度，增加桥梁本身刚度，减少铺装厚度，降低结构自重，改善桥梁受力状况。此外，采用钢纤维混凝土和橡胶沥青混凝土复合的双层桥面也是一种有效措施。
（2）桥梁上部承受荷载部位
采用钢纤维混凝土作为主拱圈(主梁)或在应力集中区局部加强，改善结构受力性能，有效控制结构变形，减轻自重，推动桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展。结构性能良好，造型美观，而且可减少上部材料用量，使下部墩台数量也相应减少，从而降低造价，提高经济效益。通过修建钢纤维混凝土桥梁降低梁高，满足使用上的特殊要求。
（3）桥梁墩台等结构局部加固
对动载长期作用下造成的桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落病害，采用转子Ⅱ型喷射机喷射5cm～20cm 钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。一般钢纤维类型采用剪切钢纤维，掺量为10%；采用硫铝酸盐快硬水泥和TS 型速凝剂提高早期抗裂性能；对旧混凝土表面喷砂或凿毛，增加新旧混凝土的整体性。
（4）钢筋混凝土桩加强
采用钢纤维混凝土对桩顶或桩尖局部增强，桩的穿透力有较大提高，锤击次数减少，大大提高打击速度。一般在桩顶和桩尖部位采用钢纤维混凝土，增强桩顶的抗冲击韧性，避免桩顶在打入设计深度以前出现破裂，并增加桩尖入土能力，提高打击速度。桩身部分仍用预应力或非预应力钢筋混凝土。当然也可以全断面整体浇筑钢纤维混凝土，但其经济效益会有所下降。所以，应经过技术经济比较决定。
二、工程实例
1、工程概况
一项目工程上部结构采用普通钢筋混凝土现浇板及预应力钢筋混凝土空心板。下部结构为重力式桥台，桩式桥墩及轻型薄壁墩，扩大基础。设计荷载：公路-II 级。
2、材料选择及配合比设计
（1）主要原材料
根据设计文件规定铺装的控制标准为：要求28d 抗折强度≥7.5MPa，抗剪强度≥11.0MPa，抗磨度≥300h/cm。其主要材料为：
水泥：水泥统一使用525# 中热水泥，水泥使用时特别注意进行安定性检验
外加剂：混凝土中掺入减水率在25%以上，其他品质达到GB8076《混凝土外加剂》技术要求的高效减水剂。
骨料：骨料最大粒径20mm，砂细度模数2.4～2.8。
钢纤维：品质应同时符合CFCS38:92中规定。
（2）刚纤维砼配合比设计
钢纤维的增强效果随体积掺量的增大而提高，但掺量太大。增强效果并非按正比增大，且不易满足施工要求。在铺装层实际应用中，钢纤维的体积掺量在1%～1.5%之间选择。作为为铺装层材料应按抗折强度为依据配合比设计。掺量确定后，由钢纤维混凝土抗折强度和主要因素的关系即可求出水灰比：ffim=Rtm(0.12c/w+0.31+βtmρfLf/df)。式中：ffim-钢纤维混凝土配制抗折强度，MPa；
Rtm-水泥实测的28d 的抗折强度，MPa；C/w-钢纤维混凝土的水灰比；βtm-钢纤维对抗折强度的影响系数，依试验确定；ρf、Lf/df-钢纤维的体积掺量和长细比。
根据抗折强度设计值，按强度保证率为85%考虑，进行配合比和实验。达到上述指标的钢纤维混凝土配合比为：水灰比为0.4～0.43，钢纤维体积掺量为1.0%。
3、钢纤维混凝土施工技术
钢纤维混凝土的施工，按其施工方法来分有浇注钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土和灌浆钢纤维混凝土。钢纤维混凝土道桥工程质量的优劣，在很大程度上取决于施工质量。因此，在钢纤维混凝土施工时，除了满足普通混凝土的施工要求外，还应特别重视钢纤维给施工带来的技术问题，确保钢纤维均匀分布在基体中。
（1）设置钢纤维分散装置
由于钢纤维一次性直接投入搅拌机易出现结团现象，为使钢纤维充分分散，宜将钢纤维通过分散机再进入搅拌机。分散机功率宜为0.75kW～1.0 kW，分散力宜为20kg/min～60kg/min。钢纤维应事先与细骨料定量拌合均匀或选择直径较粗、材质较好的纤维，并在料斗入口处设置振动筛。
（2）搅拌投料顺序和搅拌时间
为了使钢纤维在混凝土中分布均匀，施工中不结团，必须严格控制投料顺序、搅拌方法和时间，这是有别于普通混凝土的关键工艺，也是保证施工质量的重要环节。本项目搅拌时先将粗细骨料、钢纤维、水泥干拌1.5min，再加水和加剂湿拌2min，确保混凝土拌制质量。
（3）采用强制式搅拌机
钢纤维混凝土搅拌机，一般最好使用强制式搅拌机和双锥反转出料搅拌机。当纤维掺量较高和坍落度较小时，为不使搅拌机超负荷工作，搅拌机的利用率相应有所降低。
（4）浇注和振捣
钢纤维混凝土在浇注时，不得有明显的浇注接头。每次倒料必须相压15cm～20cm，使钢纤维混凝土保持整体连续性。同时，钢纤维混凝土的浇注必须连续进行。因使用插入式振动棒插入钢纤维混凝土进行振捣，会使钢纤维朝振动着的振动棒聚集，产生集束效应，为确保钢纤维的二维分布，宜使用平板振动器振捣成型。当采用振捣棒时，为保证边角混凝土密实，应使钢纤维纵向条状集束排列有利于抵抗板体收缩应力、温度应力及荷载的传递。振捣好的混凝土表面应抹平，将外露的钢纤维压入混凝土中，以防止露出表面的纤维锈蚀或刺人。
（5）成型
钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，因此钢纤维混凝土路面宜采用真空吸水工艺，机械抹平以防止钢纤维外露。采用压纹机压纹工艺以避免拉毛产生纤维外露现象。拆模后对纤维外露或漏振时，应及时处理。
（6）接缝施工
钢纤维混凝土的收缩性小、抗裂性能好。有条件封闭交通的施工路段，采用混凝土摊铺机可做成整幅式，不设纵缝。钢纤维浇筑养生达设计强度50%后切锯缩缝。
（7）运输
钢纤维混凝土在运输过程中，坍落度和含气量都会有损失，拌和物稠度下降。由于在运输时受到振动使钢纤维下沉，影响了钢纤维混凝土的均匀性。因此钢纤维混凝土的运输距离应尽量缩短，料斗出口尺寸要大一些。有条件时也可以采用泵送。
总之，我认为，钢纤维混凝土路面具有减薄铺装厚度、纵缝不设或少设、横向缩缝少、良好的耐磨性及冻融性等优点，延长路面使用寿命，从而在道路和桥梁中会得到的更好地应用。
参考文献：
关键词：钢纤维 钢纤维混凝土
1 前言
随着1824年波特兰水泥的诞生，在1830年前后出现了混凝土，作为当时的一种新型建筑材料，就广泛地应用于土木和水利工程。尤其是在19世纪中叶以后，伴随着钢铁的发展，人们把钢筋和混凝土结合起来，诞生了钢筋混凝土(Reinforced Concrete)这种新型的复合建筑材料，大大提高了结构的抗裂性能、刚度、承载能力和耐久性，从而使建筑业经历了一场革命。尽管混凝土的固有优点是高抗压强度，然而它也有固有弱点——如构件的自重大、易于塑性干缩开裂、抗疲劳能力低、韧性差、抗拉强度低(一般仅为抗压强度的7%－14%)、易产生裂纹、抗冲击碎裂性差等，限制了在工程中的使用范围。这些弱点随着混凝土强度的提高显得尤为突出。因此，长期以来许多专家和学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增强耐久性)的各种方法和途径，于是，提出了一种以传统素混凝土为基体的新型复合材料——纤维混凝土。
2 纤维混凝土的发展和现状
纤维混凝土(Fiber Reinforced Concrete，简称FRC)，是纤维增强混凝土的简称，通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体，以金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀的分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期，纤维与混凝土共同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤维成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。由此可见，纤维有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。
与普通混凝土相比，FRC具有较高的抗拉、抗弯拉、抗冲击、抗阻裂、抗爆和韧性、延性等性能，同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋性等方面也有很大的贡献。
鉴于FRC具有素混凝土不具有的优点，纤维混凝土尤其是钢纤维混凝土在实际工程中日益得到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB开始用金属纤维增强混凝土；1910年，美国H.F.Porter发表了有关短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短钢纤维均匀地分散在混凝土中用以强化基体材料；1911年，美国Graham曾把钢纤维掺入普通混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结果；到20世纪40年代，美、英、法、德、日等国先后做了许多关于用钢纤维来提高混凝土耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面的研究；1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论)，从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。到目前，随着钢纤维混凝土的推广应用，因纤维在混凝土中的分布情况不同，主要有四类：钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土。
2.1 钢纤维混凝土
钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete 简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l－2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70－100Kg左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25－60mm，直径为0.25－1.25mm，长度与直径的最佳比值为50－700。
与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0－20倍，美国对钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见下表：
物理力学性质指标
普通混凝土
SFRC
极限抗弯拉强度
2－5.5MPa
5－26 MPa
极限抗压强度
21－35 MPa
35－56 MPa
抗剪强度
2.5 MPa
4.2 MPa
弹性模量
2☓104－3.5☓104 MPa
1.5☓104－3.5☓104 MPa
热膨胀系数
9.9－10.8m/m·k
10.4－11.1 m/m·k
抗冲击力
480N·m
1380 N·m
抗磨指数
1
2
抗疲劳限值
0.5－0.55
0.80－0.95
抗裂指标比
1
7
韧性
1
10—20
耐冻融破坏指标数
摘要：本文结合钢纤维混凝土的性能机理，对钢纤维混凝土的力学性能、耐久性、耐冻融性等多项性能进行分析，并结合现代钢纤维混凝土的实际应用和其独特的性能对其应用前景进行了展望。 关键词：钢纤维混凝土；性能机理；工程应用 钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简写为 SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。 近年来钢纤维混凝土在国内外得到迅速发展，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。 1 钢纤维混凝土的性能研究 1.1 钢纤维混凝土的力学强度 1.1.1 抗压强度 钢纤维混凝土虽受压强度增加不明显，但受压韧性却大幅度提高了。这是由于钢纤维的存在，增大了试件的压缩变形，提高了受压破坏时的韧性。从宏观上呈现，钢纤维混凝土受压破坏时，没有明显的碎块或崩落，仍保持这整体性。 1.1.2 抗剪强度 钢纤维混凝土具有优异的抗剪性能，对提高钢筋混凝土结构抗剪能力有重要意义。通常在钢筋混凝土的构件中，其抗剪承载力主要靠箍筋和弯起钢筋承担，这些筋多了，不仅要提高工程投资，而且施工很不方便，尤其对薄壁、抗震结构和复杂形状的特种结构，问题则尤为突出。因此采用钢纤维混凝土是提高结构抗剪能力的有效途径。 1.1.3 抗弯强度 钢纤维混凝土的抗弯强度，随着纤维掺量的增加而提高。钢纤维混凝土等级提高，使抗弯强度提高明显。在弯曲荷载作用下，钢纤维混凝土受拉区开裂，中性轴向上移，受拉区仍有部分纤维与基材的粘结力承受拉力，增加韧性，提高了混凝土的抗弯强度。而普通混凝土则很快发生断裂，以致脆性破坏。 1.2 钢纤维混凝土的韧性和抗裂性 韧性是在材料受压破坏前吸收能量的性质。抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻滞裂缝进一步发展的性质。钢纤维混凝土具有很好的韧性和抗裂性。钢纤维混凝土的韧性随着钢纤维数量的增加而大幅度提高，同时与纤维和基材的粘结力有关。基材强度提高，纤维混凝土的韧性也相应提高。 1.3 钢纤维混凝土的抗冲击性能 在动荷载作用下，钢纤维混凝土在裂缝扩展时，首先是钢纤维克服基材的粘结力而被拔出，或是钢纤维达到屈服强度而被拉断。这都需要消耗大量的能量。因此，钢纤维混凝土能提高抗冲击性能。若采用剪切钢纤维制成试件。跨度为，钢纤维混凝土等级为CF55时，采用水泥硬练重锤冲击。当纤维掺量为0.5%时，耐冲击次数为素混凝土的3―4倍；纤维掺量为1%时，耐冲击次数为11~12倍；纤维掺量为1.5%时，耐冲击次数为21―22倍。可见，钢纤维混凝土的耐冲击性能随着纤维掺量的增加而大幅度提高。 1.4 钢纤维混凝土的抗疲劳性能 钢纤维明显改善了混凝土的弯曲疲劳性能。若CF80钢纤维混凝土与普通混凝土相比，当钢纤维掺量为1%时，200万次疲劳极限可提高10%；当钢纤维掺量为1.5%时，疲劳极限可提高15%。当疲劳应力比为0.7时，对钢纤维掺量1%的钢纤维混凝土，疲劳寿命可延长。 1.5 钢纤维混凝土的抗冻融性能 钢纤维混凝土在冻融循环过程中，由于温度的变化，在混凝土内形成温度应力场。钢纤维混凝土的基体组成部分的热膨胀系数不同，在温度应力作用下变形不协调，导致在混凝土内部界面产生拉应力，影响了界面的黏结性状。钢纤维体积率的增大，增加了混凝土内的界面，这些界面是混凝土的薄弱环节。当冻融次数不大时，钢纤维与砂浆的黏结性状良好，钢纤维能有效地发挥阻裂增强作用，减少裂缝源的数量和裂缝的宽度。所以，在冻融次数较低时，随钢纤维体积率的增加，使混凝土强度下降的幅度降低。2 钢纤维混凝土的工程应用 2.1 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。 2.2 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； 2.3 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。路面及桥面修补，其罩面厚度仅为3―5cm。 2.4 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。 2.5 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。 参考文献： [1] 蒋应军，刘海鹏，王琪等.钢纤维混凝土性能与施工工艺研究[J] 混凝土，2008.8 [2] 赵建波，崔海.钢纤维混凝土的研究与应用[J] 科技创新导报，2009.7
关键词：钢纤维混凝土；性能；应用；水利工程；成本
Abstract: the steel fiber concrete is a kind of good performance and wide application of new composite materials. Due to the steel fiber concrete block body crack development, thus the tensile, bending, shear strength increased significantly than those of normal concrete, the impact resistance, fatigue, crack and durability also have improved considerably. In recent years, domestic and overseas on the steel fiber reinforced concrete structure and mechanics performance did a lot of research, and has been used in roads, Bridges, tunnels, water, building and so on each project, more and more wide application prospect. In this paper, at first the steel fiber reinforced concrete are reviewed, then a detailed description of its strong performance advantage, and then analyzes the steel fiber concrete current application status, and its further development Suggestions were put forward.
Keywords: steel fiber concrete; Performance; Applications. Water conservancy engineering; cost
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、钢纤维混凝土概述
钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。
钢纤维混凝土的性能优势
（一）强大的抗冲击性能
在动荷载作用下，钢纤维混凝土在裂缝扩展时，首先是钢纤维克服基材的粘结力而被拔出，或是钢纤维达到屈服强度而被拉断，这都需要消耗大量的能量。因此，钢纤维混凝土能提高抗冲击性能。若钢纤维混凝土等级为CF55时，采用水泥硬练重锤冲击。当纤维掺量为0.5%时，耐冲击次数为素混凝土的3～4倍；纤维掺量为1%时，耐冲击次数为11～12倍；纤维掺量为1.5%时，耐冲击次数为21～22倍。可见，钢纤维混凝土的耐冲击性能随着纤维掺量的增加而大幅度提高。
（二）优越的抗疲劳性能
钢纤维明显改善了混凝土的弯曲疲劳性能。若CF80钢纤维混凝土与普通混凝土相比，当钢纤维掺量为1%时，200万次疲劳极限可提高10%；当钢纤维掺量为1.5%时，疲劳极限可提高15%。当疲劳应力比为0.7时，对钢纤维掺量1%的钢纤维混凝土，疲劳寿命可延长。
（三）抗冻融性能
钢纤维混凝土在冻融循环过程中，由于温度的变化，在混凝土内形成温度应力场。钢纤维混凝土的基体组成部分的热膨胀系数不同，在温度应力作用下变形不协调，导致在混凝土内部界面产生拉应力，影响了界面的黏结性状。钢纤维体积率的增大，增加了混凝土内的界面，这些界面是混凝土的薄弱环节。当冻融次数不大时，钢纤维与砂浆的黏结性状良好，钢纤维能有效地发挥阻裂增强作用，减少裂缝源的数量和裂缝的宽度。所以，在冻融次数较低时，随钢纤维体积率的增加，使混凝土强度下降的幅度降低。
（四）钢纤维混凝土的力学强度
1、抗压强度
钢纤维混凝土虽受压强度增加不明显，但受压韧性却大幅度提高了。这是由于钢纤维的存在，增大了试件的压缩变形，提高了受压破坏时的韧性。从宏观上呈现，钢纤维混凝土受压破坏时，没有明显的碎块或崩落，仍保持这整体性。
2、抗剪强度
钢纤维混凝土具有优异的抗剪性能，对提高钢筋混凝土结构抗剪能力有重要意义。通常在钢筋混凝土的构件中，其抗剪承载力主要靠箍筋和弯起钢筋承担，这些筋多了，不仅要提高工程投资，而且施工很不方便，尤其对薄壁、抗震结构和复杂形状的特种结构，问题则尤为突出。因此采用钢纤维混凝土是提高结构抗剪能力的有效途径。
3、抗弯强度
钢纤维混凝土的抗弯强度，随着纤维掺量的增加而提高。钢纤维混凝土等级提高，使抗弯强度提高明显。在弯曲荷载作用下，钢纤维混凝土受拉区开裂，中性轴向上移，受拉区仍有部分纤维与基材的粘结力承受拉力，增加韧性，提高了混凝土的抗弯强度。而普通混凝土则很快发生断裂，以致脆性破坏。
（五）钢纤维混凝土的韧性和抗裂性
韧性是在材料受压破坏前吸收能量的性质。抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻滞裂缝进一步发展的性质。钢纤维混凝土具有很好的韧性和抗裂性。钢纤维混凝土的韧性随着钢纤维数量的增加而大幅度提高，同时与纤维和基材的粘结力有关。基材强度提高，纤维混凝土的韧性也相应提高。
钢纤维混凝土的应用现状
钢纤维混凝土以其良好的性能优势在工程建筑各个领域中都得到了广泛应用，具体说来，有以下几方面的应用：
（一）在房屋工程中的应用
在房屋工程中，节点是框架梁柱的传力枢纽，也是框架的薄弱环节。在许多大地震中表明，不少钢筋混凝土框架节点在地震作用下发生了不同程度的破坏。因此，节点的抗震问题引起了工程界的重视。若按照传统方法提高钢筋混凝土节点的抗震强度和延性，就需要在节点配置更多而密的箍筋，但节点箍筋施工比较困难。同时，节点中钢筋过于拥挤也影响了混凝土的浇筑质量。在框架节点部分用钢纤维配筋取代部分箍筋，就能有效解决所存在的问题。
例如东北地区某工地由于年温差和昼夜温差较大，为防水层脱离及找平层减少收缩和温度应力的影响，而在钢纤维混凝土中掺有一定数量的膨胀剂，从而取得了良好的效果。也就是将每m3钢纤维混凝土的材料中掺有其它材料，用量为水泥：砂：碎石：钢纤维：水：减水剂：膨胀剂=450：720：720：72：198：4.5：63。减水剂可用上海产高效减水剂，其减水率约15%；膨胀剂采用合肥生产的产品，自由膨胀值小于0.1%。刚性防水屋顶采用分仓设计，每个分仓均为3×6m，并且将各分仓之间以及与四周墙壁之间均设置分仓缝。分仓缝用PVC 防水油膏充填。分仓木条尺寸为20×30mm，施工24 小时后取出。防水层厚度为40mm。
（二）在水利工程中的应用
20ZLB-70 型轴流泵是农用泵站中应用较多的一种泵型。22 寸（管内径55cm，壁厚3cm）钢纤维混凝土泵管可为该泵配套使用，以解决其它泵管在工程造价、建设周期及管理维修等方面存在的问题。关于钢纤维混凝土泵管的使用价值，某地曾将这种泵管与同类型的铸铁泵管、钢板泵管、自应力水泥泵管和钢筋混凝土泵管等作了比较，结果发现钢板管、铸铁管耗钢量最大，钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝土管次之；钢丝网水泥管和自应力管较小；而新
研制的钢纤维管耗钢量只有8kg，所以最小。在生产管理上，钢板管、铸铁管易生锈瘤，接头螺栓及止水填料易腐蚀，维修费用高。钢筋混凝土管及预应力钢筋混凝土管维修费用虽小，但体积大，运输及安装不方使。钢丝网水泥管、自应力水泥管在用钢量和自重上较前者虽有减少，但要具备特殊的生产工艺与设备。而钢纤维混凝土管就可弥补上述几类管的不足，且性能都能满足其强度要求。
（三）在路桥工程中的应用
钢纤维混凝土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。路面及桥面修补，其罩面厚度仅为3～5cm。
（四）在港口和海洋工程中的应用
钢纤维混凝土的腐蚀问题一直是海洋工程应用中应着重考虑的问题，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。
关于大力发展我国钢纤维混凝土技术的建议
同发达国家诸如美国和日本相比，我国在钢纤维混凝土的开发和应用上还有很大差距，要使我国钢纤维混凝土技术有更大更快的发展，需从以下几方面着手：
（一）降低钢纤维混凝土成本
目前钢纤维混凝土应用的最大障碍是成本太高。由于纤维售价太高，通过纤维增强作用而节省混凝土用量常不足以补偿纤维用量所造成的成本提高，因而钢
纤维混凝土工程的初始造价提高。因此，大力开发生产优质钢纤维、降低钢纤维的生产成本从而降低钢纤维混凝土的造价师扩大钢纤维混凝土应用的关键之一。
（二）加强对施工技术和理论的研究
近年来，我国在钢纤维混凝土基础理论研究和应用上做了很多工作，但在设计施工中与国外发达国家还存在较大差距。我国应尽快组织力量大力加强设计和施工方面的专题研究，总结国内工程试用经验，逐步制定出有关规范，这是推进钢纤维混凝土结构应用的关键之一。
（三）提高专业化生产水平和施工队伍水平
钢纤维混凝土制品生产和钢纤维混凝土工程施工的技术要求高，专业性强，要求有专门从事这个行业的企业和施工队伍。目前我国在这方面的发展还存在不足，今后应大力促进钢纤维混凝土专业化的施工队伍的发展。
结语
综上，钢纤维混凝土与普通混凝土相比，具有强大的性能优势，目前钢纤维混凝土工程应用较多，因系列突出优点和巨大的技术潜力，所以它的发展可以预见在将来将会取得更大的技术进步，应用的前景也将更广阔。我国应加大力度提高我国在钢纤维混凝土这一领域的研究力度和技术水平，降低钢纤维混凝土的初始造价，将钢纤维混凝土的技术发展推向前进。
参考文献
[1]赵建波,崔海.钢纤维混凝土的研究与应用[J].科技创新导报，2009.7.
[2]张继飞.浅谈钢纤维混凝土的特性[J].科技论域，2008.6.
【关键词】钢纤维；混凝土；路面；施工
一、引言
管理和控制钢纤维混凝土路面施工技术的过程中，要对各个方面进行综合分析。例如分析钢纤维混凝土路面施工的重要过程，除此之外还要对那些冗杂的意外情况和特殊情况进行分析。要充分分析那些与施工质量安全隐患有关的情况，发生时要妥善处理，否则，会在一定程度上影响钢纤维混凝土路面的施工质量或安全。考虑到影响施工技术管理有诸多因素，这就要严格要求工程技术管理人员。对于钢纤维混凝土路面施工管理这一专业性和技术性很强的项目而言，工程技术管理人员应该理论结合实际对其进行合理有效的管理和控制，充分利用人力、财力、物力，从根源上提高钢纤维混凝土路面施工技术的管理与控制水平。下文就公路施工中的钢纤维混凝土的特点、钢纤维混凝土路面施工技术的应用以及钢纤维混凝土路面施工技术的发展等方面的内容，进行了浅要的分析和探讨。
二、钢纤维混凝土的特点
和通常的钢筋混凝土的结构不同的是，现在工程中试用到的钢纤维混凝土能够在普通混泥土中掺入一定比例的钢纤维，所以这些混凝土在硬化之后能够保持更加优越的韧性，各方面的综合性能都得到了有效地提高，这主要表现在以下几点：第一点就是这种钢纤维混凝土和普通钢纤维混凝土相比具有更低的密度，因此这种混泥土的质量也就更加的轻；第二点就是这种混凝土能够承受更加大的压力和拉力等，这种混凝土能够承受的单轴抗拉极限是普通混凝土极限的一点五倍；第三点就是这种混凝土能够抵挡住更大的冲击力这种抵抗力通常是普通混凝土的两倍左右；第四点就是这种钢筋混凝土能够实现更大程度的拉伸，能够在很大程度上面提高混凝土的抗压弹性模量的效果，使得混凝土能够实现长期收缩和形变；第五点就是这种钢纤维能够提升混凝土的抗裂和抗疲劳能力；第六点就是提升混凝土的抗剪能力；第七点就是在混凝土中加入钢纤维能够在很大程度上面提升混凝土的抑制性能，同时还能够在很大程度上面抑制温度裂痕；第八点就是加入钢纤维之后能够提升混凝土的抗冻以及耐磨性能。
三、公路施工中钢纤维混凝土配合比设计实例
四、公路施工中钢纤维混凝土路面施工技术的应用探究
1、将钢纤维进行均匀而又随机的设置
在操作的过程中如果说直接将钢纤维放到搅拌机中和混凝土一起进行搅拌，那么很容易就会造成混凝土中的钢纤维打结，所以为了避免这种情况的产生，保证钢纤维能够均匀的分布在混凝土中这样钢纤维就能够保证在混凝土中发挥重要作用，从整体上提升混凝土各方面的性能，所以在操作的时候应该用专门的分散机将钢纤维均匀的分散在混凝土中。按照实际操作的经验来看，在选择分散机时应该选择功率为一千千瓦左右的机器，分散机的分散力应该保持在每分钟四十千克左右。除此之外在操作之前先应该将钢纤维和混凝土进行均匀搅拌，这样能够保证钢纤维更好的发挥作用，在选材的时候应该选择一些材质较好的钢纤维，利用搅拌机料斗入口处的震动进行筛选，然后进行搅拌。
2、钢纤维混凝土的投料顺序及其搅拌时间
想要保证钢纤维能够发挥更大的作用，就需要在搅拌的过程中控制钢纤维能够均匀的分散在混凝土中，同时还要保证钢纤维在混凝土中不能够结团，要达到这些要求，就必须要控制混凝土在搅拌过程中各个步骤都需要进行严格的控制，其中包括搅拌的时间以及投料的顺序等因素，普通混凝土在搅拌的过程中基本上不需要重视这些环节，严格控制这些步骤和要素能够保证最终混凝土的质量以及钢纤维的作用能够得到发挥。以往实践操作的经验表明，在实际操作的过程需要先将水泥以及钢纤维和粗细骨料等原料先进行一分半钟左右的搅拌，之后再将水和其他的材料加到里面，然后还需要再进行两分钟左右的湿拌，这样就能够保证最终出来的钢筋混凝土质量比一般的混凝土质量要高。
3、强制式搅拌机的应用
在搅拌的过程中应该选用那种强制式搅拌机或者是双锥反转出料搅拌机。在搅拌的过程中应该注意根据钢纤维掺入比例适当的调整搅拌机利用率进行调整，这样就能够避免搅拌机因为负荷问题儿出现超负荷的情况。
4、钢纤维混凝土的浇注
浇注过程中应该避免混凝土出现接头，而且在倒料的过程中应该保持每个部分之间有二十公分左右是相互搭接的，这样能够保证混凝土的完整性，混凝土的整体结构也不会被破坏。同时，在浇注的过程中不能够有中止，浇注应该一次性完成。并且在利用插入式振动机在进行搅拌以及振动的过程中，很容易出现将钢纤维结团的现象，所以在振动的过程中应该选择平板振动器对混凝土进行振捣。可是如果在混凝土的浇注工作完成之后，就需要再将混凝土的表面进行抹平处理同时还需要将之前搅拌的过程中露在混凝土外面的钢纤维重新压到混凝土中，这样就能够保证混凝土中的钢纤维不会因为露在外面儿生锈，从而避免钢纤维混凝土整体质量出现问题。
5、钢纤维混凝土的成型
钢纤维混凝土在浇注的过程中因为所使用的材料具有粗骨料细以及纤维乱向分布等众多的特点，所以在浇注时应该利用真空吸水工艺进行处理，同时需要对露在外面的钢纤维进行机械抹平处理，这样就能保证混凝土的整体质量不会因为露在外面的钢纤维而出现问题。在进行拉毛处理的过程中应该借助压纹机进行压纹，这样能够保证钢纤维不外露。如果说浇注完成拆模之后发现有钢纤维在外面，那么需要立即对其进行处理。
6、钢纤维混凝土的接缝
在钢筋混凝土中加入钢纤维能够在很大程度上面提升混凝土的韧性，同时还能够避免混凝土因为温度变化而出现大幅度收缩问题。如果说施工路段能够实现封闭路段施工，那么可以利用混凝土摊铺机整体铺设，这样就能保证没有纵缝出现。钢纤维浇筑养生达设计强度的五成之后切锯缩缝。
7、钢纤维混凝土的运输
在物品运输过程中难免会受到振动，运输过程中的钢纤维混凝土相对而言钢纤维分布不均匀，底部沉积，导致了坍落度的损失，含气量的降低，以及拌合物的分布不均而稠度降低。为了避免不必要的损失，在运输钢纤维混凝土时要充分考虑路程，尽量短距离运输，或者用泵送，并且出口处尽量大一些。
8、钢纤维混凝土的养护
钢纤维混凝土浇注后，若不注意可能会出现干缩有裂纹现象，因此，事后要将交通封闭，并且要有维持一周的养护时间，而且养护人员必须都是专业的，必要情况下，可以在表面盖上一层塑料薄膜来防止干裂现象。
五、公路施工中钢纤维混凝土路面施工技术的可持续发展策略
1、在公路施工中充分挖掘社会各界的混凝土高性能化意识
政府部门、施工单位、社会广大人民群众是我国公路施工的三大主体，提高三大主体的主观意识和极能动性是发展钢纤维混凝土路面施工技术的首要天条件，要将在延长路面使用时间的基础上保护资源、降低能耗，低成本等意识贯彻到人民群众的心里，从生活的细节中体现这些意识，社会各层都能对混凝土高性能化有正确的态度。要达到这些目标，让人民群众为公路建设做出贡献，不仅个人要去培养这些意识，政府部门更是要起带头作用，不仅要加强施工技术的教育，还要广大宣传，引起人民群众、社会各界的广大关注和重视。
2、在公路施工中进一步健全与钢纤维混凝土路面施工技术相关的政策和机制
不管在什么方面，一个好的政策和机制是成功的一半。发展钢纤维混凝土路面施工技术也需要一个好的政策和机制。一方面完善相对应的政策和机制就要让有相互紧密，相互合作的行政、市场以及社会这三大机制，而这三大机制是靠政府部门、施工单位、社会广大人民群众三大主体共同形成的，这些都共同促进了公路施工中钢纤维混凝土路面施工技术的发展，并扩大了其应用，加快了推动的脚步；另一方面完善与三大机制相关的政策，将这些政策贯穿到混凝土施工技术中，深入到规制性、市场性、参与性等方面，引导并激励着政策的完善，相对的有促进了公路施工中钢纤维混凝土路面施工技术的发展。
3、在公路施工中着力开展钢纤维混凝土路面施工技术的研发工作
除了上述的两点外，要想更进一步的发展钢纤维混凝土路面施工技术，当然要有一定的技术支持，开展技术研发是必不可少的。第一，研发核心技术是发展钢纤维混凝土路面施工技术的关键，因此要开展核心技术研发工作；第二，材料和施工设备是整个施工技术中的必不可缺的，要加大力度对材料和施工设备进行研发，规划和配置资源利用，降低不必要的能耗；第三，加强保护意识，尽可能减少对施工周边坏境的破坏，研发可执行的方案来保护坏境，例如植树造林等。第四，要确保施工技术在控制范围内，可以进行实时监控。通过这些才能正确发展钢纤维混凝土路面施工技术，并走向可持续发展的道路。
六、结束语
总而言之，公路项目施工管理就是为了能综合提高公路项目的社会效益、经济效益指标。从表面上来看，公路项目管理施工对策就是指该公路工程建设过程中所需要的一系列有关质量、安全、进度、成本等方面的管理措施。这就应证了上文所说的，公路项目施工管理带有很强的专业性、技术性色彩。由此可见，钢纤维混凝土路面施工管理对公路项目影响重大，在整个公路建设全过程中起重大作用，所以，要科学有效的管理公路工程，严格地将公路项目施工管理对策落实下去，就要求工程建设管理人员要对钢纤维混凝土路面施工管理的对策格外重视。
参考文献
[1] 王强，王娇，杨明飞. 钢纤维混凝土路面施工质量控制[J].路基工程，2009（12）.
[2] 李二虎. 钢纤维混凝土路面施工技术研究[J].山西建筑，2012（09）.
关键词：钢纤维混凝土；研究现状；增韧机理
Abstract: This paper describes the characteristics of the definition of steel fiber reinforced concrete (SFRC) and the development research of SFRC was discussed In addition, at last the steel fiber reinforced concrete toughening mechanism was analyzed.
Key words: steel fiber reinforced concrete, development research, toughening mechanism
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1. 绪论
21世纪，混凝土是人类社会最广泛使用的大宗建筑材料，与其他建筑材料相比具有材料来源广、工艺简单、适应性强、施工方便等特点。但是由于混凝土材料本身存在收缩大、脆性大、易开裂，以及断裂韧性低等本质性的弱点，制约了混凝土的进一步发展。随着水泥基材料抗压强度的大幅度提高，如何增加水泥基材料的抗裂、抗冲击、抗拉及延性等性能，成为工程界所关心的问题。目前国际上基本上一致认为纤维混凝土是提高混凝土抗裂性和韧性的有效办法。我国著名混凝土专家吴中伟教授生前曾多次指出，复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，纤维增强是其核心，复合化的技术思路—“超叠加效应”，对混凝土材料的高性能化具有重要意义。
自20世纪70年代以来，纤维增强水泥基复合材料已日益引起材料界与工程界的广泛重视。随着研究工作不断深入，新品种相继问世，并大量应用于工程领域。纤维混凝土是国际上近年来发展很快的新型水泥基复合材料，以其优良的抗拉抗弯强度、阻裂限缩能力、耐冲击及优良的抗渗、抗冻性能而成功地应用于军事、水利、建筑、机场、公路等领域，目前它已成为研究较多、应用较广的水泥基复合材料之一。研究表明：混凝土基材中掺入纤维是提高混凝土韧性、抗冲击性能和抑制砂浆塑性收缩开裂的一条有效途径。
2. 钢纤维混凝土（SFRC）的概述
钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简称SFRC）是近20年迅速发展起来的一种新型复合材料。它是在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤维所形成的一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料。除抗压强度外，它的其它物理力学性能都比普通混凝土有显著的改善和提高。在受力过程中，钢纤维发挥其抗拉强度高，而混凝土发挥其抗压强度高的优势，两者各施所长，不仅提高了混凝土的抗拉、抗折、抗剪强度，而且由于它的阻裂性能使原来本质上是脆性材料的混凝土呈现出很高的抗裂性、延性和韧性。
研究表明钢纤维混凝土具有以下的性能特点：
(1)具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度。在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%，抗剪强度提高50%~100%。
(2)具有卓越的抗冲击性能。材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。
(3)收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%~9%。
(4)抗疲劳性能显著提高。钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。据研究表明当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106时，应力比为0.68，而普通混凝土仅为0.51；当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106时，应力比为0.92，而普通混凝土仅为0.56。
(5)混凝土耐久性能提高。由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好，因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。据研究表明，掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环，其抗压和抗弯强度下降20%，而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上，经过200次冻融循环，钢纤维混凝土试件仍保持完好。掺量为1%、强度等级为C35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。
3钢纤维混凝土的发展情况
近年来，国内外对全掺钢纤维混凝土的力学性能和结构性能做了大量的研究。1910年美国的H. F. Porte曾发表了有关以短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短纤维均匀分散在混凝土中用以强化基体材料。1911年美国的Graham曾把钢纤维掺入普通钢筋混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结论。此后，直到1940年，美、英、法、原联邦德国等国家先后公布了许多关于钢纤维混凝土方面的专利，仅就国外文献而言，在我国较有影响的就有英国学者D. J. Hannant、美国籍学者P. N. Balaguru和S. P. Shah等人的专著，有的还被译为中文。掺加钢纤维来提高混凝土的耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等。日本在第二次世界大战期间，由于军事上的需要，也曾进行过有关钢纤维混凝土方面的研究，但当时均未达到实用化的程度。
20世纪70年代，美国Battele公司研制出一种划时代的钢纤维制作方法，即熔融拔出法（Melt-Extraction），制造出廉价钢纤维，钢纤维混凝土的实用化才从根本上取得了进展，1966年美国混凝土协会成立纤维混凝土委员会(ACI544委员会)。1973年，在加拿大渥太华，由美国ACI544委员会举办了第一次纤维混凝土的国际会议，而后于1975年、1978年在伦敦又相继召开了纤维混凝土的国际性学术讨论会。此后20多年，钢纤维混凝土在发达国家和发展中国家的开发研究受到普遍重视，尤以日本、美国、英国进展最快。
近年来科研工作者对纤维混凝土的研究有了更新的进展，1993年中国工程建设标准化协会批准实施《纤维混凝土结构设计与施工规范》，规范的颁布极大地推动了纤维混凝土在各种工程以及建筑制品等领域的推广应用。近年来，国内一些大的机场跑道陆续采用钢纤维混凝土做路面，使用寿命可提高到30年以上，取得了良好的效果。
4纤维增强机理
在钢纤维混凝土中，纤维的主要作用是限制在外力作用下混凝土基体中裂缝的扩展。在受荷（拉、弯）初期，混凝土基体与纤维共同承受外力，前者是外力的主要承受者；当基体开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。若纤维体积率超过某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载，并产生较大的变形，直至纤维被拉断或纤维从基体中被拔出，以致复合材料破坏。因此，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有较高的抗拉和抗弯极限强度，而尤以韧性提高的幅度为大。根据国内外研究表明纤维增强混凝土机理主要为以下两方面：
（1）复合材料机理。该机理将钢纤维作为增强材料，应用复合材料混合法则推导纤维混凝土的应力、弹性模量，并考虑纤维混凝土的力学性能与纤维的掺量、纤维取向、长径比和纤维与基体粘结力之间的关系。
（2）纤维间距机理。该机理是由美国学者J.P.Romualdi提出，它根据断裂力学说明纤维对于混凝土裂缝的约束作用，该理论认为混凝土内部的缺陷是天生的，要想提高这种材料的抗拉强度，必尽量减少混凝土内部的缺陷，提高混凝土的韧性，降低内部裂缝尖端的应力场强度因子。
纤维分布和取向对混凝土性能的影响也是很重要的。若能使纤维分布在受拉区并按受拉方向定向排列，则增强效果将大大加强。目前在增强理论取得进展的同时，大量生产钢纤维的工艺问题也解决了，使得钢纤维混凝土源源不断应用于工程建设之中。
参考文献：
1焦楚杰, 孙伟, 高培正, 蒋金洋. 钢纤维高强混凝土力学性能研究. 混凝土与水泥制品, 2005,(3)
2 邓宗才, 彭书成. 哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土基本力学性能及抗弯韧性. 公路. 2003, 9
1．1钢纤维混凝土
钢纤维混凝土的优点在于抗裂的性能好，且在承受了相应的负荷时变形的能力比较大。裂缝发生时，钢纤维混凝土的变形是普通混凝土的两倍多，裂缝发生后，钢纤维混凝土因两端有锚钩，可把裂缝固定来减少混凝土的开裂宽度，从而桥面可以继续承受外力作用，从某种程度上分析，可以减小变形量。钢纤维掺入量越大，混凝土的韧性就越大，甚至可达到普通混凝土的30倍。钢纤维有以下几种构成形式。
(1)切削成形类
专用的钢料切削加工成此类钢纤维，纤维的横截面是月牙形状，纤维直径达0．8mm，界面面积大，材质坚挺，加工时容易掺拌，加至混凝土时不易起团;纤维还要做发蓝的表面处理，防止锈蚀。由于纤维界面面积大，一定量的混凝土中加入的钢纤维根数就比较少，从而确保其稳定的性能、可靠的质量。
(2)胶合类
此类钢纤维外形为弓状，矩形截面的截面边长0．5～1mm，L/D=45～80，相对量较大，外观显得细长，加入混凝土能被紧紧地裹住。其结构与订书钉类似，每根钢纤维被胶合而成板的形状，便于运输和掺合。
(3)剪切类
①平直型类:由轧制薄板的切边料、冲边薄板的角料、废桶料等普通材料剪切成，剪切后一般不做表面处理。剪切类钢纤维截面也为矩形，其边长一般为0．3～1．0mm。②异型类:由薄板的边料剪切而成，横截面仍是矩形，纤维的边长约0．4～0．8mm。异形钢纤维一般包括弓型、弯钩型、条纹型、凹凸型等。异形钢纤维在两端或者全长都做了变形处理，此类钢纤维混凝土非常适合用于锚固。
1．2化学纤维聚丙烯纤维
聚丙烯纤维是由化学高分子聚合物构成的纤维，外观为半透明的白色，结构呈网状或束状，搅拌于混凝土中时会散成单丝条状;聚丙烯纤维外径细，质量轻，不会生锈，不起团。它以聚丙烯为首要的材质，以相应的生产工艺制造而成的高强度束状纤维;而聚丙烯是一种结晶型聚合物，其耐热性强，不溶于水，与大多数的化学品(如酸、碱及有机溶剂)不会产生反应;聚丙烯的力学性能也十分优异，其抗拉强度达到33～41．5MPa。化学纤维混凝土中使用的聚丙烯纤维可以是单丝状也可以是网状。聚丙烯纤维混凝土的功用如下:具有出色的抗裂、抗渗功能，同时还有极好的抗冲击、抗疲乏性能，较好的耐磨功用等;其次，它还具有较好的抗冻融性、耐腐蚀性及改善混凝土脆性的特征。
2纤维混凝土在桥梁工程中的运用
2．1钢纤维混凝土在桥梁工程中的运用
钢纤维混凝土是一种新型的复合材料，它优良的抗裂性能、弯曲性、抗冲击性、耐疲劳性，可以使使用的混凝土厚度较少，伸缩缝的间距加长。钢纤维所受的应力由纤维的长径比和界面的粘结强度情况决定，增强钢纤维在桥梁施工混凝土中的应用效果，首先要适当增加钢纤维的长径比，但也不能无限度加大，一般控制在30～100范围内，比值过大或过小都会使混凝土产生纤维结团或者混凝土的均匀性不合格，从而影响钢纤维混凝土的使用性能;其次要采取适当的措施如加入添加剂来提高钢纤维与混凝土之间的粘结强度。钢纤维混凝土的性能优良、在施工中比较好操作，同时也很经济，它在桥梁工程的施工中有很大的作用，尤其随着道路桥梁工程对建筑施工材料的要求越来越高，钢纤维混凝土已广泛地应用于一般道路的路面、桥梁结构、房屋建筑物等工程领域中。尤其是在桥梁的管道工程中，以钢纤维混凝土制作成的壁厚达到25～50mm的圆管，可以承受相当大的环向拉力和附加荷载。在公路桥梁工程里以钢纤维混凝土制作成的薄壁连续箱形樑，桥梁面板等，抗弯疲劳寿命长。也可使用于公路或机场路面，其中，根据有关数据统计得出，其抗折强度可提高30%～80%，抗弯疲劳强度可提高50%～80%，抗裂强度可提高10%～20%，冲击韧性可提高2～4倍。
2．2聚丙烯纤维混凝土在桥梁工程中的应用
聚丙烯纤维混凝土广泛应用于刚性自防水结构立交高架桥桥面、桥墩、超长结构等领域。在立交桥的桥面板抗裂性研讨试验中，对聚丙烯混凝土进行了相关系列的缩短率测定试验和缩短应力分析的工作，实验结果证明聚丙烯纤维混凝土在应用于桥梁工程时，具有较好的阻裂功用。其主要施工应用的过程是:(1)根据每次搅拌混凝土的总量，按照配合比的要求计算每次应该加入的纤维量;(2)接着使用强制式搅拌机将砂石、水泥和纤维进行搅拌，可把原料和纤维一同加入搅拌机，但要保证纤维加在原料中间，先干拌约30s，加入水后，再湿拌30s秒左右，可以使纤维充分地扩散到原料中去;(3)完成后随机取样检测，如果纤维在混凝土中已均匀分成单丝状，则混合合格，如仍有成束的纤维存在，则要对搅拌时间加长20～30s，才可使用;(4)加入纤维的混凝土同普通混凝土施工的养护工艺完全一致。聚丙烯纤维混凝土有优良的抗裂性能，尤其对混凝土早起缩短裂缝并防止其扩大化具有明显的作用，聚丙烯纤维的掺入可以使得混凝土的抗渗性能增加约为25%～50%。聚丙烯纤维的掺入可以使得混凝土内部的原生裂纹范围减小、数量减少，在桥梁工程中使用时，纤维的存在可以增加陡峭裂缝尖端应力的会合程度，减小重复荷载下裂缝拓宽时的塑性区域构成，能有效降低外力疲劳危害的累加。
2．3纤维混凝土在桥梁中的具体应用
(1)纤维混凝土桥面铺装
纤维混凝土作桥面铺装，是纤维混凝土运用最成功、最广泛的领域。纤维混凝土应用于桥面铺装时，混凝土的配比数值同普通混凝土，不同在于用钢纤维或聚丙烯纤维替代钢筋网格，在铺装桥面时的厚度与普通钢筋网混凝土的厚度相同;需要注意的是，剪切类钢纤维混凝土中钢纤维含量约为75～120kg;聚丙烯纤维混凝土中为每立方米混凝土中聚丙烯纤维的含量约为0．9kg，纤维含量偏多或偏少对桥面工程施工都有影响。与钢筋网混凝土相比，桥面铺装时，纤维混凝土在抗弯折、抗裂、抗疲劳、耐磨的综合力学性能上比较优异，尤其运用于连续负弯矩的区段和较厚的桥面铺装时，其抗裂性能更是更胜一筹。
(2)加强梁体混凝土、改善抗裂性能
宜宾中坝金沙江大桥400多米长的连续桥梁，一般跨径达20m，主要跨径达30m。在第一、二步骤的浇注后，还未通车使用时，梁体的底部和侧面已有大量明显的裂纹存在。经检算，梁体的布筋完全满足力学性能要求。对桥梁产生的裂纹进行修复的措施，就要从其混凝土材料中着手，首先在桥梁外露面混凝土内加防裂的细钢筋网;在梁体中加入聚丙烯纤维，含量是每立方米混凝土中约为0．9kg，经实践验证，最后桥梁梁体裂缝的宽度变窄了。
(3)用纤维混凝土进行旧桥加固
长江大桥是一座修建近五十年，跨径10×40m+8×20m，桥梁全长510m的双曲拱桥，从前的设计荷载标准已不能适用于现在的交通需要。为了提高桥梁的承载力，补强方案拟采取增加拱肋缘钢筋和补充浇筑拱背及波谷处的混凝土。对旧桥的加固施工方法是:首先凿开并露出拱肋下缘主筋和箍筋，在原来的下缘主筋处点焊2－Φ25的新钢筋，同时在外增加箍筋，最后喷射混凝土封住新加的下缘主筋和箍筋。以往加固施工使用的都是普通混凝土，具有反弹大、损耗量多、加固的效果不好等缺点，采用聚丙烯纤维混凝土喷射后，桥梁加强筋的回弹明显减少，防裂效果也得到了增强。
(4)纤维混凝土组合桥面板
马鞍山长江大桥220m+500m+220m钢悬索桥方案中，拟采用钢纤维混凝土与钢组合桥面板，除了桥面与普通钢板桥面不同之外，截面其余部分两者均一致。实际应用时，钢桥面上的钢板厚度可达13mm，在钢板顶面直接铺沥青混凝土，而组合桥面是将桥面的钢板缩减至6mm，在钢板的顶面浇注斤9mm钢纤维混凝土组合层，在钢纤维混凝土的表面浇筑沥青，形成后天的磨耗层。
(5)聚丙烯纤维混凝土应用于铁路地道桥
铁路地道桥采用的是框架形式，框架的底板是支撑在基础上的面支撑平板结构，采用的现浇施工会收到基础地面的约束加上钢筋混凝土的约束作用，其收缩应力大容易裂开。地道桥的侧墙直接与土体接触，对混凝土的抗渗性能要求较高。地道桥的顶板在浇筑时会受到侧墙的约束而产生较大的收缩应力，在运营阶段，地道桥顶板直接承受火车荷载，对抗冲击和抗疲劳的要求较高。设计中常采用加强钢筋布置、设置防裂钢筋网等方法。为保证其特性，可在地道框架结构中使用聚丙烯纤维混凝土，利用其优良的抗裂、抗渗、抗冲击、抗疲劳特性，较全面地提高顶板、底板和侧墙各部分的使用性能。
3结束语
关键词：纤维 再生混凝土 力学性能 耐久性能
中图分类号：TU528.01 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0070-02
混凝土是国家经济发展和工业化进程中的重要基础原材料之一，是我国各种建筑耗材中消耗量最大的。水泥混凝土是一种既传统又焕发着无限生命力的建筑材料，随着城市的不断扩张和工业化加剧，混凝土的消耗量也在持续增加。我国基础设施建设如火如荼地进行，城镇化进程不断加剧，每年建设铁路、桥梁、港口等基础建设就需要约40亿方混凝土。
结构终有其寿命，寿终的建筑就成为建筑垃圾，这些建筑垃圾中50%～70%为废弃混凝土（约2 000万t）。建筑垃圾一般采取直接填埋的方法来处理，这种方法既浪费土地，又浪费了资源。再生混凝土是用建筑垃圾中分离出的再生骨料，替代混凝土中的部分或全部骨料。这是解决天然骨料资源紧缺问题、建筑垃圾污染和治理的难题以及可能由此引发的一系列生态和社会问题的有效方法。
天然骨料搅拌成的混凝土本身就有材料刚性大而柔性不足的问题，以及混凝土材料本身固有的结构缺陷，造成混凝土抗拉强度低、韧性差、易开裂，而再生混凝土由于再生骨料表面附着部分硬化的水泥砂浆，这一缺陷更加明显。在传统的混凝土性能开发领域，常通过添加粉煤灰、聚丙烯纤维等来改善混凝土的相关性能指标。在再生混凝土性能的研究中许多学者希望通过添加短纤维弥补这些缺陷，并取得了一定的成果。
1 纺织纤维增强再生混凝土的制备工艺
针对纤维增强混凝土性能的试验在各种混凝土试验中并不少见。但是在混凝土搅拌过程中极易出现纤维成团现象，导致纤维分布不均匀，致使混凝土性能不稳定。为了防止这种现象的发生，采用干拌法拌制混凝土。即先投入砂、水泥、碎石、再生骨料，搅拌均匀后，再分次投入废弃纤维进行搅拌，直至设计添加完纤维量并且搅拌均匀后加入水，再持续搅拌10 min左右即可，制备工艺流程图如图1所示。
2 纺织纤维增强再生混凝土的力学性能
2.1 抗压强度
针对纤维增强混凝土抗压性能的研究已经比较丰富。宁夏大学王勇升、金宝宏等研究指出掺加0.4%和0.8%的聚丙烯纤维时，混凝土的抗压强度提高为104%和120%。当混凝土掺加0.4%和0.8%的涤纶纤维时，其相应的抗压强分别提高至105%和94.8%[1]。天津工业大学王建坤、天津城建学院王书祥等人的实验分别使用涤纶和回收涤纶作为增强纤维。实验结果表明使用涤纶作为增强纤维可以使抗压强度提高7.4%～26.45%，使用回收的涤纶也表现出相同的作用，但在有些配比中表现较差[2]。
同时对于使用聚丙烯腈纤维作为增强纤维对于混凝土的抗压强度贡献并不十分明显。纤维掺量为0.15%时，混凝土的抗压强度仅有约9%的提升。Achozaimy A M等人进行的研究表明以聚丙烯作为增强纤维对抗压性能改变不大。李燕飞等人的实验也表明了抗压强度在1 d、3 d、28 d均有不同程度地提高。
此外张天翼等人的试验表明纤维长度也对混凝土的力学性能有影响25 mm效果好于11 mm[3]。杨永生等人的试验表明添加体积率在0%～0.12%的聚丙烯纤维时，混凝土抗压强度提升幅度明显增大，体积率在0.12%～0.14%时，混凝土抗压强度提升强度趋于平稳。混凝土的抗压强度会随聚丙烯纤维的掺量增加而不断增加[4]。
2.2 劈裂抗拉强度
李学英等的试验表明聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的3 d、7 d和28 d的抗折强度分别提高了39%和11%和19%[5]。聚丙烯腈纤维对混凝土劈裂抗拉强度增加的影响则在纤维掺量为0.15%时比较明显，提升量接近20%；王建坤等人的实验表明使用涤纶和回收涤纶对混凝土抗拉强度均有明显提高，并且加入的纤维长度30 mm效果较好[2]。
很多试验均表明涤纶纤维增强混凝土和聚丙烯纤维增强混凝土中随着纤维掺量的增加，试件的抗劈裂强度变化趋势均是先上升，后下降。对比而言，采用涤纶作为增强纤维的效果明显好于使用聚丙烯纤维作为增强纤维。也有试验表明在混凝土中加入聚丙烯在1 d时抗拉强度降低了3.4%。
3 纺织纤维增强再生混凝土的耐久性能
3.1 抗渗性
已经有很多学者对于纤维增强再生混凝土的抗渗性能进行研究。马一平、郭海洋等人试验研究表明聚丙烯纤维的掺量和种类对混凝土抗塑性干缩裂缝有影响，直径较小的单丝纤维比网状纤维抗塑性干缩裂缝能力较好，混凝土抗干缩开裂能力随着聚丙烯纤维掺量的增大而增大。陈德玉、刘欢等人[6]试验研究表明掺入长度为10 mm，密度为0.9 kg/m3的聚丙烯纤维会使再生混凝土的抗裂、抗渗冲击性能均有较大幅度提高。Miller和Rifai在研究中建议工程中掺加纤维的最大量不宜超过0.8%。他们的研究表明，掺入聚丙烯纤维会使再生混凝土抗渗性明显提高。掺加聚丙烯纤维体积量为0.05%～0.1%时，混凝土的抗渗性能提高40%以上。
关键词：钢纤维混凝土;施工工艺;伸缩缝
钢纤维混凝土就是在一般普通混凝土中掺配一定数量的短而细的钢纤维所组成的一种新型高强复合材料。由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产生，不但具有普通混凝土的优良性能，而且具有良好的抗折、抗冲击、抗疲劳以及收缩率小、韧性好、耐磨耗能力强等特性。可使路面厚度减薄50％以上，缩缝间距可增至15m～30m，不用设胀缝和纵缝。钢纤维混凝土用钢纤维类型有圆直型、熔抽型和剪切型钢纤维。其长度分为各种不同规格，最佳长径比为40～70，截面直径在0.4mm～0.7mm范围内，抗拉强度不低于380MPa。在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0％～2.0％（体积比），但最大掺量不宜超过2.0％。水泥采用425＃～525＃普通硅酸盐水泥，以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。
一、地坪换、填土
基础混凝土垫层底标高为-2.6m,换填厚度达1.6m。回填时严格控制填土的含水率，使其保持在最佳含水状态，回填土每30cm虚铺一层，用15T压路机碾压6遍，压路机行驶速度25－30米/分钟，轮迹互相搭接20－30cm。每层碾压结束，用环刀土工试验，确保基土压实度大于0.92。柱基周围无碾压的部位，用电动打夯机人工配合夯实。为确保厂房地坪下土体稳定，在厂房边轴线以外2m范围内均需进行素土回填。
二、钢纤维混凝土配合比配置
由试验室在开工前进行试配准备，在混凝土试配过程中，发现钢纤维易成束结团附在粗骨料表面、且分布不均，显然这不利于钢纤维发挥其作用。因此，参照各类文献，按粗骨料粒径为钢纤维长度一半对粗骨料进行了严格的进料控制和筛选（控制在15～20mm左右）。另外发现纤维拌合中易互相架立。在混凝土中形成微小空洞，影响混凝土质量、微孔还使钢纤维与水泥沙浆无法形成有效握囊，发挥不了钢纤维的增强作用，对比，我们较同标号普通混凝土提高了砂率和水泥用量,有效地解决了上述问题。
三、级配碎石铺设
地坪换、填土后，铺设30cm厚级配碎石，碎石粒径5－40mm，拌和均匀铺设后，采用15T震动压路机碾压密实，并用灌沙法对密实度进行检验，确保压实度大于0.92。
四、 细砂及薄膜铺设、混凝土垫层浇注
细砂主要为保护防潮层的薄膜而设，因此细砂中不允许有较大的沙砾，以免破坏薄膜。铺设细砂后应在表面喷水湿润，使细砂表面均匀密实，并立即铺设薄膜；薄膜铺设后即可进行浇注9cm厚C10混凝土垫层。浇注时采用混凝土输送泵，其中混凝土泵管的钢管支架下设木板用以保护薄膜，施工人员小心操作严禁硬物碰撞薄膜以保护薄膜免遭破坏。
五、钢纤维混凝土面层施工
1、配合比设计
水泥：采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥；
碎石：碎石粒径不宜大于钢纤维长度的2/3，一般为5－20mm，含泥量小于1%；
砂：宜用中粗砂，细度模数2.5－3.0，含泥量小于3% ；
钢纤维：采用佳密克丝钢纤维，型号RC65/60BN，长度60mm，直径0.9mm等级：65，单根钢丝最低抗拉强度：1000N/mm2，掺量20kg/m3；
水：采用可饮用的自来水；
根据试验室原材料现场取样，C25钢纤维混凝土配合比为：水泥：碎石：黄沙：水：钢纤维：NC-1外加剂=420：1022：772：210：20：5.5
2、钢纤维混凝土的搅拌
在拌合物中加入的钢纤维应充分分散均匀，才能在混凝土中起到增强作用，如果加入的钢纤维分散不均匀，将使有的部位混凝土缺少钢纤维，有的部位钢纤维过多形成团，这样不仅没起到增强作用，还会引起局部强度削弱，因此只有保证钢纤维在拌合料中分散均匀，才能获得良好的增强效果。
试验表明，影响钢纤维在拌合料中分散均匀性的主要因素为：钢纤维的体积率、长径比、碎石粒径、水灰比、砂率、以及搅拌机械、投料方法等，其中搅拌机械和投料方法尤为重要。施工时应严格按照试验室设计的配合比下料，采用强制式搅拌机拌合，可先投入砂、石、水泥、钢纤维进行干拌，使钢纤维均匀分散于拌合料中，然后加入水进行湿拌；也可先投入砂、石、水泥、水，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法，为了提高分散性，在投放钢纤维时，可用钢纤维分散布料机。由于采用商品混凝土，搅拌时要安排专职试验员长驻搅拌站，监督、控制商品混凝土的搅拌质量，确保混凝土配合比符合设计要求，搅拌质量合格。
3、混凝土面层的浇注
该厂房柱距9*9m，施工时，按柱距分仓浇注施工，先浇注的区域采用14号槽钢作侧模，用充气钻在模板内外二侧每0.8m交错钻眼，锚入Φ18钢筋，内侧钢筋顶低于混凝土面2mm，侧模内外分别用木楔和钢筋加固牢固。
支模时用水平仪严格控制槽钢顶标高，在模板支设后用C30细石混凝土将槽钢下面填实，以免混凝土振捣时漏浆，影响混凝土强度。混凝土浇筑时应加强振捣，由于钢纤维会阻碍混凝土的流动，因此钢纤维混凝土的振捣要比普通混凝土的振捣时间长，一般应为普通混凝土的1.5倍。振捣时采用5m长的平板振动器（尽量避免使用插入式振动棒）将混凝土振捣密实直至出浆，用2m长刮尺和木抹子将混凝土表面混凝土浆抹平，误差控制在3mm以内。
4、耐磨层施工
在混凝土面层初凝时，开始耐磨层的施工。耐磨面层材料选用MONOTOP8耐磨粉，每平方5kg，厚度3mm。施工时先将规定用量2/3的MONOTOP8耐磨粉按标画的板块面积用手工均匀撒布在初凝的混凝土表面。完成第一次撒布作业，待材料吸收一定水分后，进行机械圆盘的慢磨作业；第一层材料硬化至一定阶段时，进行第二次剩余的耐磨粉撒布。表面收光时卸下圆盘采用机械磨光片镘磨，机械镘磨应纵横交错进行，运转速度和镘磨角度变化视混凝土地面硬化情况而作出调整，直至表面收光为止。边角等机械难以操作的区域可用手工镘磨加工完成。
5、钢纤维混凝土养护
面层采用旧麻袋覆盖养护，避免草袋覆盖养护污染及水份蒸发过快等影响装饰效果和质量。
六、伸缩缝的设置和施工
1、缩缝
地坪混凝土按柱距9米跨每4.5m
宽浇注，在分仓混凝土浇注6－8天，并且其强度要达到12Mpa时切割缩缝。切割时沿纵向用切割机每隔9m切割平头缝，形成4.5*9m缩缝，是分仓浇注的接头缝和后切割缝。切割深度5mm,缝宽3－5mm，缝内嵌填柔性材料。
