C50钢纤维混凝土的制备和应用

刘雪健

（安吉物流商贸有限责任公司，四川 成都 644000）

1 引言

钢纤维混凝土是在脆性易裂的普通混凝土基体中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型多相水泥基复合材料。它不仅能保持混凝土的自身优点，重要的是因钢纤维的掺入产生了增强、增韧、抗冲击、阻裂效应，从而显著提高了混凝土抗拉、拉弯强度，大幅度提高混凝土韧性，改变混凝土脆性，减少混凝土开裂，明显延长了结构物的使用寿命。本文介绍了从原材料选择、配合比设计原则，来配制 C50 钢纤维混凝土技术，对现场质量控制和制备工艺技术进行探讨。

2 C50 泵送钢纤维混凝土的配合比设计指导思想

配合比设计：关于配合比设计方法较多，有体积法、质量法代替集料法，抗压强度为主要参数的设计法和二次合成等多种方法。

在参考有关资料后，确定本工程 C50 钢纤维混凝土配合比设计思路。

3 原材料

水泥：峨胜 P·O42.5R，性能指标见表 1；

粉煤灰：宜宾发电总厂（元亨Ⅱ级），性能指标见表2；

砂子：金沙江河砂和大溪口生产机制砂，细度模数不小于 2.4，性能指标见表 3；

石子：大溪口碎石，粒径5～10mm 和 5～20mm，性能指标见表 4；

外加剂：杰特曼生产缓凝高效减水剂 JTM-3 型萘系，具体指标见表 5。

4 钢纤维混凝土配合比设计

4.1 C50 钢纤维混凝土配合比设计的要求

表1 水泥性能指标

表2 粉煤灰性能指标

表3 砂子性能指标 %

表4 石子性能指标

表5 外加剂性能指标 %

表6 钢纤维性能指标

满足工程所需要的强度和耐久性，桥面工程要满足抗压强度和弯拉强度，钢纤维混凝土拌合物的和易性应满足施工要求，要满足工程对钢纤维混凝土的增强增韧作用及降低成本的要求。

4.2 钢纤维混凝土的配合比设计特点

考虑 C50 钢纤维混凝土主要用于大桥上部结构，因此设计的基本方法建立在钢纤维增强混凝土拌合料的特性及其硬化后强度的基础上，我们的目标是根据施工要求，合理确定水灰比、钢纤维体积率、单位用水量和砂率四个基本参数，由此标出各组成材料的用量。确定基本参数时既要考虑满足抗压强度要求，又符合弯拉强度或抗拉强要求，同时考虑和易性。所以在配合比设计初步计算基础上，通过试验结合施工条件再进行必要的调整确定。

4.3 水灰比的确定

由于钢纤维混凝土的抗压强度主要取决于基体混凝土的强度。钢纤维对抗压强度影响不大，因此，钢纤维混凝土的水胶比要按普通混凝土抗压强度与水泥强度，水胶比一般取0.38，对于耐久性要求一般不大于 0.34。

4.4 钢纤维体积率的确定

一般在 0.4%～1.0%，最大不超过 2.0%，本工程按使用方要求 0.49%。

4.5 C50 钢纤维混凝土单位体积用水量和水泥用量的确定

如果水胶比在保持不变的条件下，单位体积用水量和钢纤维体积率是控制拌合料和易性的主要因素，因此，用水量的确定使拌合料达到所需要求的和易性为宜，所以采用 170～175kg/m3。钢纤维混凝土泥浆用量较普通混凝土多，一般单位体积水泥用量为 400～500kg/m3，一般根据强度和钢纤维体积率大小而定，体积率大，强度高时，水泥用量也较大，C50 钢纤维混凝土中水泥用量为 461kg/m3。

4.6 钢纤维混凝土砂率的确定

砂率是支配钢纤维混凝土稠度的最重要因素，直接影响拌合物的和易性，钢纤维混凝土一般比普通混凝土高，从强度考虑一般取 30%～40% 为宜，C30 混凝土中取 35%～45%。

4.7 配合比调整和强度检验

考虑实际工程中材料情况多变，影响钢纤维混凝土性能因素较多，因此我们上述方法得到配合比仅是初步确定的配合比，为了符合实际，还需试验，经过调整及强度检测，调整配合比，以满足施工要求。如不满足，我们采取保持水灰比和钢纤维体积率不变，调整单位体积用水量和砂率直到满足要求为止。钢纤维混凝土的强度试验应根据工程要求分别进行抗压强度与弯拉强度或抗压与抗拉强度的试验，每种试验至少采用三个不同配合比，其中一个为基准配合比。当进行抗压强度试验时，另外两个配合比的水灰比应比基准配合比分别增减 0.03。

当进行弯拉强度或抗拉强度试验时，另外两个配合比的钢纤维体积率应比基准配合比分别增减 0.2%。改变水灰比或钢纤维体积时，单位体积用水量应保持不变，可通过调整砂率来保持稠度不变。

配制三个配合比，经过试拌后制作三组试块。制作试块时应测定拌合料稠度、粘聚性、保水性和质量密度。根据强度试验测得水灰比与抗压强度的关系，可求得试配抗压强度对应的水灰比，根据钢纤维体积率与弯拉强度或抗拉强度的关系，可求得试配弯拉强度或抗拉强度相对应的钢纤维体积率，由此确定的配合比为试验室配合比，见表 7。

表7 C50 泵送钢纤维混凝土配合比

5 工程概要

地处金沙江的中坝大桥和长江的宜宾长江大桥桥面采用C50 钢纤维混凝土，采用预拌混凝土运输、泵送工艺施工，并在此基础上与同强度等级的普通混凝土做了对比，试验证明，钢纤维混凝土的性能优良，施工中取得良好效果。

6 结论体会

（1）掺入钢纤维能显著提高混凝土的折压比；

（2）掺入钢纤维使混凝土抗压强度略有增大；

（3）随着钢纤维掺量的增大，混凝土流动性变差；

（4）钢纤维混凝土的单位体积用灰量比普通混凝土用量大，随混凝土强度和钢纤维的体积率增大而适当增加，一般单位体积水泥用量 400～500kg/m3，且不超过 500 kg/m3；

（5）从强度考虑，砂率控制在 30%～40% 较适宜，从施工考虑砂率 40%～50% 较合适。