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技术文章 |
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| 2017-3-13 点击次数：[1232] |
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1 钢纤维混凝土的研究现状
目前对钢纤维混凝土的研究主要集中在物理力学方面，在化学性能上的研究比较少。钢纤维混凝土的作用原理有两种解释，分别是混合定律和纤维间距理论，两种理论都基于钢纤维均匀分布的理想状态，钢纤维均匀分布时应力在混凝土内部达到均衡状态。混合定律认为复合材料的各项性能为基体性能叠加纤维性能，性能上相互补充。纤维间距理论认为混凝土基体中纤维的平均间距会影响钢纤维混凝土的增强效果，基于线弹性断裂力学，降低混凝土基体应力集中系数, 增大拉伸应力。但是这两种理论并不能完全正确地解释钢纤维对基体的增强原理，所以这两种理论都有应用的局限性。为节省工程成本，现在很多学者研究层布式钢纤维混凝土，即在混凝土的上下表层掺入钢纤维而中间仍为素混凝土，钢纤维长径比在70 ～ 120，提高了抗折强度和疲劳强度，在韧性、耐久性、抗渗性及延性上增强效果不大。相比整体式的钢纤维混凝土在钢纤维用量上大大减少，造价降低，但是上下两层的钢纤维被破坏就会出现安全隐患，影响水利工程的质量，层布式钢纤维混凝土的应用推广还需要采集大量试验的数据，验证其安全稳定情况。在层布式钢纤维混凝土的基础还有层布式混杂混凝土，即加入聚丙烯纤维。
钢纤维混凝土可发展和研究的类型还有钢纤维高强度混凝土、钢纤维高性能混凝土、钢纤维碾压混凝土以及钢纤维轻骨料混凝土等。在徐变的研究方面，目前国内有关钢纤维混凝土俆变与结构发展的关系缺少研究，在这方面缺乏经验和技术资料，实际上对钢纤维混凝土俆变的研究有重要的意义，为发展钢纤维混凝土大跨结构，探索俆变规律和提出可电算的俆变计算模型是钢纤维混凝土高品质发展的绝对目标。
2 钢纤维混凝土的施工方法
在钢纤维混凝土的实际运用中，逐渐总结出一些实用的施工经验。首先是钢纤维混凝土的搅拌方法，保证钢纤维在混凝土中均匀分布。为防止搅拌结团现象，搅拌机里混凝土量要控制在搅拌机公称容量的1/3 以下。搅拌方式为干拌然后湿拌，即先投粗骨料，然后再投部分钢纤维，然后依次投放细骨料、水泥、砂、水，在搅拌的同时再次加入其余部分钢纤维，最后加入外加剂。此外要控制搅拌时间不超过6 分钟，否则会引起纤维结团[2]。
其次，在钢纤维混凝土的浇筑方面，不能在雨天浇筑，防止影响混凝土的配比；卸料高度不能超过1.5m，防止钢纤维混凝土的离析；输送方式一般采用喷射或泵
送；摊铺整平后保证无钢纤维露出混凝土表面；浇筑施工不能中断；当混凝土不再下沉和冒泡时可停止振捣，振捣时时间太短会降低密实性，振捣时间太长钢纤维会下沉[3]。
在钢纤维的选择方面，由于钢纤维混凝土破坏的原因常常并非是钢纤维的拉断，而是钢纤维的拨出，因此增加钢纤维与混凝土基体之间的粘结性尤为重要，可采用的方法有：增加钢纤维的长径比，常用长径比为40 ～ 120；将钢纤维的两端制成弯钩型或钢纤维制成波纹形，以增强咬合力[4]。
3 钢纤维混凝土的外加剂
目前纲纤维混凝土的外加剂主要有减水剂、膨胀剂和硅粉。减水剂有普通减水剂和高效减水剂，减水剂能改善钢纤维混凝土拌和的和易性，一定程度上提高混凝土强度和减少水泥用量，降低成本。
掺入膨胀剂会使混凝土基体产生一定量的膨胀，提高了混凝土的可塑性和密实性，减少水泥用量，但同时也增加了钢纤维混凝土的配合施工难度。罗立成等[5] 试验研究发现，加入膨胀剂可以提高钢纤维混凝土的抗阻裂、抗劈拉、抗渗以及抗收缩性能。因此掺膨胀剂钢纤维混凝土可以用于水利工程的储水池、输水管、渡槽等部位，但是其应用技术难度较高，还需进一步的研究。硅粉对钢纤维混凝土的性能也有显著的提高。硅粉能增强混凝土的粘聚性、增强和易性、提高钢纤维混凝土的密实性和耐久性。加入硅粉的钢纤维混凝土在抗冲磨能力、抗压强度、抗空蚀上都有提高[6]，然而硅粉含量也不宜过高，其掺量一般为水泥重量的10% 左右，随着硅粉掺量的增加抗压强度会先增后减。传统硅粉混凝土具有易开裂的缺点，加入钢纤维可以抑制开裂，因此硅粉和钢纤维混凝土可以很好地结合起来使用。在公伯峡水电工程导流洞的喷射钢纤维混凝土中硅粉含量为水泥用量的8%。 |
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