浅谈钢纤维混凝土路面质量控制

摘要：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，抗冲击性强，抗裂、抗疲劳、抗剪性能佳，抗拉、抗压和抗弯的极限高，变形性能大幅度改善等优点，能够有效地抑制因温度应力引起裂缝产生和扩展，因此广受欢迎。本文根据笔者多年工作经验，对钢纤维混凝土的增强机理、配合比以及质量控制进行了探讨。

关键词：钢纤维 混凝土 质量 控制

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

一、钢纤维混凝土的基本性能

1.抗裂、抗疲劳、抗剪性能佳

不同于普通的混凝土，钢纤维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。

2.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。

3.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。

4.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。

二、钢纤维混凝土材料

钢纤维材料：在普通混凝土基体中，钢纤维在破坏时应从基体中拔出而不是拉断，因此钢纤维的增强作用主要取决于钢纤维与基体的粘结性能。在选用钢纤维时，主要考虑其品种、规格、形状。目前，国内采用的钢纤维主要品种有三种类型（见表2）。

一般地，表面粗糙的、变形的、带弯钩的钢纤维与水泥砂浆粘结强度较高。钢纤维混凝土结构对钢纤维几何参数也有要求，其长度（Lf）为25～50mm，直径（df）（等效直径）为0.3～0.8mm，长径比（Lf／df）为40～100。钢纤维的抗拉强度不应低丁380N／mm2。钢纤维表面不得粘有油污和妨碍钢纤维与水泥浆粘结的杂质。

水：拌制钢纤维混凝土不得使用氯离子含量较高的水，以免引起混凝土中的钢材锈蚀。

粗集料：由于钢纤维在基体中的分布有沿粗集料界面取向的趋势，当集料直径大而纤维长度短时钢纤维就起不到增强作用。实验表明，当纤维长度为集料粒径的2倍时增强效果较好，所以粗集料粒径不宜大于纤维长度的2/3，且不大于20mm。

外加剂：随着钢纤维掺入量的提高，混凝土的稠度显著降低。为了得到所需稠度，增加单位用水量会影响钢纤维混凝土强度质量，而使用优质减水剂或引气剂才是有效途径。

砂：钢纤维混凝土用砂质量同普通混凝土。

三、钢纤维混凝土配合比设计

钢纤维混凝士配合比设计与普通混凝土配合比设计大体相同。但要坚持抗压强度与抗拉强度或抗压强度和抗折强度双控标准，还要做好以下三项工作：

1.确定钢纤维掺入量（ρf）

钢纤维的掺入量常用体积率表示（也称作含纤率）。钢纤维混凝土中钢纤维掺入量太低就起不到增强作用，而掺人量人高，则拌和物和易性会变差，施工困难，质量难以保证。根据大量试验证明，钢纤维掺入量范围一般为0.5%～2%，长径比（Lf/df）不应大于100，一般为60～80。但有特殊需要时，通过试验和采取必要的施工措施，在保证质量和增强效果的情况下，钢纤维掺人量可以提高。

2.确定水灰比（W/C）

确定钢纤维混凝土的水灰比与普通混凝上的方法相同。水灰比过大或水泥含量过低，虽然可能满足抗压强度的要求，但由于钢纤维周围不能充满砂浆，钢纤维与水泥浆粘结力降低，就会影响抗拉、抗折、韧性和抗裂性能等的提高。由于钢纤维混凝土属细石混凝土，故水泥用量较多。但水泥用量过多，混凝土收缩大，对抗裂不利，因此应限制其用量。

3.确定砂率

砂率支配着钢纤维在混凝上中的分散度，对强度有一定影响，也支配钢纤维混凝土稠度最重要的因素。因此砂率对钢纤维混凝土比对普通混凝上更具重要意义。砂率可按《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》（CECS38：92中

国工程建设标准协会标准）规定选取，并通过试验确定。

四、钢纤维混凝土拌和工艺

先将钢纤维、水泥、粗细集料先干拌，再加水湿拌；先投放水泥、粗细集料和水，在搅拌过程中分散加入钢纤维的方法；采用自落式搅拌机时，先投50%的砂和50%的石料与钢纤维干拌均匀，再投入水泥，其余集料和水一起湿拌均匀。

五、拌和料的运输、浇注和养护

钢纤维混凝土对运输中混凝上坍落度和含气量减少程度的要求和普通混凝土一样，对运输工具的要求与相同稠度普通混凝土对运输工具的要求相同。应尽量缩短运输的时间和距离，以免运输中的振动使钢纤维下沉，影响拌和料的均匀性。

在规定的连续施工区段内的钢纤维混凝土必须连续浇注。若中断，钢纤维会沿接缝的表面排列，就起不到增强作用，接缝处易产生裂缝。

由于钢纤维混凝土的早期强度较高，因此，除了搞好与普通混凝上相同的一般养护外，还应加强早期湿养护，并保持一定的养护温度。

六、钢纤维混凝土的质量控制

材料质量控制钢纤维除了检查钢纤维的品种、规格、形状、抗拉强度外，还应抽检以下指标：钢纤维长度偏差不应超过长度公称值的±5%。每3000k品随机抽样100根，长度偏差按下式计算：

式中：δ1——钢纤维长度偏差值；ｌi ——每根受检钢纤维的实测长度；ｌf ——广钢纤维长度公称值。

钢纤维混凝土其他组成材料质量和用量的检验，与普通混凝土相同分别在拌和地点和浇注地点检查拌和料的稠度和含纤率。试验资料表明，钢纤维混凝的坍落度一般比普通混凝土的坍落度值小20mm。

钢纤维混凝土强度检验是评价钢纤维混凝土产品质量的重要指标，要根据设计或工程要求进行抗压强度和抗拉强度试验或抗压强度和抗折强度试验。抗压强度试验视情况定，若确定抗压强度远高于设计值时，可不做试验。

七、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。普通水泥混凝土路面板块边角损坏、桥面铺装层早期龟裂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，保证路面的行车舒稳，延长路面的使用年限等。

由于钢纤维混凝土自身的良好特性，在相同荷载条件下，钢纤维混凝土面层的铺装厚度要比普通混凝土面层减少25%～35%，不仅降低了路面结构的自重荷载，还减少了材料用量，进而为工程施工期缩短了时间。由于钢纤维混凝土具有优良的韧性、较强的耐冲击性，保障了与板块之间接缝连接钢筋的粘接牢固，防止接缝出现较大的变形、位移或翘曲，进而提高了水泥路面的使用寿命。随着社会的发展、生活节奏的加快，交通量逐渐增大，对水泥混凝土路面铺装提出了更大的挑战，钢纤维混凝土凭借其自身的优势和特点提供了一种很好地解决方案。

与普通混凝土路面相比，钢纤维混凝土路面减少了加强钢筋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加强钢筋施工质量差（或偷工减料不加筋）而导致路面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相当。在使用寿命中，钢纤维混凝土能够显著延长使用寿命，保证路面质量安全，减少维修费用，进而提高整个水泥混凝土路面的使用效益。

结语

钢纤维混凝土作为一项成熟的技术，已在混凝上路面、桥梁结构、桥面铺装中广泛应用，对提高结构物（层）抗裂性和耐久性起到了很好的作用。但是，就目前讲，钢纤维混凝土一次性投资较高，一般是普通混凝土的两倍，影响着这一技术的发展，有待进一步提高机械化施工水平，降低成本，使之得以推广。

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）;