普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土的比较

中图分类号：TU 文献标识码:A 文章编号：1007-0745（2013）09-0311-01

摘要：钢纤维混凝土是一种新型的复合材料，具有较高的抗拉强度和断裂韧性，抗疲劳等性能，本文通过对普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土性能的对比，阐述钢纤维混凝土在施工过程中的拌合工艺；通过与普通钢纤维混凝土工艺的对比，阐述自密实钢纤维混凝土在施工过程的优越性。

关键词：自密实混凝土 钢纤维 施工工艺

1.概述

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete简称SFRC)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。

自密实混凝土的应用已经20年的历史，在国内的应用仅有10多年，特别是最近几年，自密实混凝土的应用越来越广泛，自密实混凝土是指在自身的重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充米板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振动的混凝土，因自身具有很多优点，自密实混凝土被广泛的应用于工程中。

自密实钢纤维混凝土集这两种混凝土的优点于一身，即在混凝土施工浇筑的过程中利用自密实混凝土拌合物的易浇筑密实的特点，在混凝土硬化后利用钢纤维混凝土的力学与变形能力。

2.钢纤维混凝土的特点

在普通混凝土之中，以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中，再经过硬化从而制得钢纤维混凝土，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，较之普通混凝土，物理力学性质大多都较高：重量和强度比值增加；抗拉 抗压及抗弯的极限强度较高；良好的抗冲击性能；明显改善的变形性能；显著提高的抗裂与抗疲劳性能；抗剪性优越；对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好；耐磨与抗冻性能良好。

普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。

自密实钢纤维混凝土拥有普通钢纤维混凝土的特点，同时还具有自密实混凝土的自密实性能，主要包括流动性、抗离析性及填充。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验（或T50试验）和U型箱试验等一种以上方法检测。这种自密实性能可以保证混凝土良好的密实，不需要振捣，改善混凝土的表面质量，不会出现不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。但钢纤维体积率对钢纤维自密实混凝土的抗压强度影响不大，但对劈拉强度和抗折强度影响较明显，且随着钢纤维体积率的增加而增大。

3.钢纤维混凝土的比较

两种钢纤维混凝土比普通混凝土具有以上的特点，但是这些特点与钢纤维有着密切的关系，在钢纤维混凝土的制备过程中，两种混凝土钢纤维的选择要考虑以下几个方面：

⑴纤维种类 不同种类的钢纤维具有不同的力学性能（主要是抗拉强度、弹性模量、短裂延伸率等），而这些性能与钢纤维能否在混凝土中起作用有着很大的关联性。

⑵纤维长度与长径比 使用连续长钢纤维时，钢纤维与水泥基体黏结较好，因此可充分发挥钢纤维增强作用。但如果使用的是短钢纤维时，则要取决于钢纤维的临界长径比。钢纤维临界长径比是钢纤维的临界长度与其直径d的比值，即①若钢纤维的实际长径比小于临界长径比，则复合材料破坏时，钢纤维由水泥基体内拔除。②若钢纤维的实际长径比等于临界长径比，只有基体的裂缝发生在钢纤维中央时钢纤维才拉断。否则钢纤维短的一侧从基体内拔出。③若钢纤维的实际长径比大于临界长径比，则复合材料破坏时钢纤维可拉断。

钢纤维长度的选择：钢纤维的长度必须与混凝土中粗集料的公称粒径相匹配，混凝土粗集料的公称粒径应为钢纤维长度的2/3~1/2,即钢纤维可以跨越一个粗集料，并与另外一个粗集料的1/3搭接，同时钢纤维的长度不可以太长，过长的钢纤维搅拌不均匀，且容易成团。

⑶纤维体积率 纤维体积率直接影响到混凝土的工作性能，力学性能及耐久性能等。纤维掺量过少时，不能很好发挥效果，纤维掺量过多会使混凝土难以成行，出现“团聚”现象。

⑷纤维取向 钢纤维在混凝土中的取向对其利用率有很大影响钢纤维自密实混凝土搅拌时，宜采用强制式搅拌机，为了使钢纤维充分分散防止钢纤维由于一次性加入搅拌机而出现结团现象，把钢纤维先经过分散机然后加入搅拌机，采用先干后湿分级投料的工艺，将钢纤维，粗集料，细集料根据配合比配制的混合料在搅拌机先干拌1min，然后再加入水和外加剂进行搅拌。

两种钢纤维混凝土的施工制作顺序和方法类似，但是，在浇筑之后，普通钢纤维混凝土和一般的混凝土一样需要振捣，掺入的钢纤维由于自身的重量在振捣的过程中会向着振捣的相反方向聚集，导致混凝土中的钢纤维分布不均匀，从而影响钢纤维混凝土的力学性能。

相反，钢纤维自密实混凝土在浇筑之后，由于自密实混凝土在自身重力作用下能够流动填充模板而不需要振捣，避免了钢纤维在混凝土中聚集的现象，使得自密实钢纤维混凝土的力学性能得到充分的利用。

钢纤维自密实混凝土无需振捣而能自实。在实际施工中消除了浇筑混凝土时的振捣噪声，提高了施工速度和质量，实现了混凝土浇筑的省力化，为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积、有特殊要求、振捣困难的工程施工施工条件带来了极大的方便。

决定钢纤维混凝土力学性能的最后总要参数是它的韧性，已经有研究结果显示钢纤维自密实混凝土的韧性要比普通钢纤维混凝土强的多[1]。

参考文献：

[1]张金强译.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报，2002，1（3）：76-80.

[2]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.

[3]陈睿,刘真等.自密实混凝土应用研究[A].武汉：无哈理工大学学报，2001

[4]沈荣熹，王璋水.纤维增强水泥与纤维增强混凝土[M].化学工业出版社，8

[5]刘岳鑫.钢纤维自密实混凝土工作度及钢纤维替代箍筋的有效性[D]. 大连理工大学硕士学位论文44-46