C50鋼纖維混凝土的制備和應用

劉雪健

（安吉物流商貿有限責任公司，四川 成都 644000）

1 引言

鋼纖維混凝土是在脆性易裂的普通混凝土基體中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型多相水泥基復合材料。它不僅能保持混凝土的自身優點，重要的是因鋼纖維的摻入產生了增強、增韌、抗沖擊、阻裂效應，從而顯著提高了混凝土抗拉、拉彎強度，大幅度提高混凝土韌性，改變混凝土脆性，減少混凝土開裂，明顯延長了結構物的使用壽命。本文介紹了從原材料選擇、配合比設計原則，來配制 C50 鋼纖維混凝土技術，對現場質量控制和制備工藝技術進行探討。

2 C50 泵送鋼纖維混凝土的配合比設計指導思想

配合比設計：關于配合比設計方法較多，有體積法、質量法代替集料法，抗壓強度為主要參數的設計法和二次合成等多種方法。

在參考有關資料后，確定本工程 C50 鋼纖維混凝土配合比設計思路。

3 原材料

水泥：峨勝 P·O42.5R，性能指標見表 1；

粉煤灰：宜賓發電總廠（元亨Ⅱ級），性能指標見表2；

砂子：金沙江河砂和大溪口生產機制砂，細度模數不小于 2.4，性能指標見表 3；

石子：大溪口碎石，粒徑5～10mm 和 5～20mm，性能指標見表 4；

外加劑：杰特曼生產緩凝高效減水劑 JTM-3 型萘系，具體指標見表 5。

4 鋼纖維混凝土配合比設計

4.1 C50 鋼纖維混凝土配合比設計的要求

表1 水泥性能指標

表2 粉煤灰性能指標

表3 砂子性能指標 %

表4 石子性能指標

表5 外加劑性能指標 %

表6 鋼纖維性能指標

滿足工程所需要的強度和耐久性，橋面工程要滿足抗壓強度和彎拉強度，鋼纖維混凝土拌合物的和易性應滿足施工要求，要滿足工程對鋼纖維混凝土的增強增韌作用及降低成本的要求。

4.2 鋼纖維混凝土的配合比設計特點

考慮 C50 鋼纖維混凝土主要用于大橋上部結構，因此設計的基本方法建立在鋼纖維增強混凝土拌合料的特性及其硬化后強度的基礎上，我們的目標是根據施工要求，合理確定水灰比、鋼纖維體積率、單位用水量和砂率四個基本參數，由此標出各組成材料的用量。確定基本參數時既要考慮滿足抗壓強度要求，又符合彎拉強度或抗拉強要求，同時考慮和易性。所以在配合比設計初步計算基礎上，通過試驗結合施工條件再進行必要的調整確定。

4.3 水灰比的確定

由于鋼纖維混凝土的抗壓強度主要取決于基體混凝土的強度。鋼纖維對抗壓強度影響不大，因此，鋼纖維混凝土的水膠比要按普通混凝土抗壓強度與水泥強度，水膠比一般取0.38，對于耐久性要求一般不大于 0.34。

4.4 鋼纖維體積率的確定

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

4.5 C50 鋼纖維混凝土單位體積用水量和水泥用量的確定

如果水膠比在保持不變的條件下，單位體積用水量和鋼纖維體積率是控制拌合料和易性的主要因素，因此，用水量的確定使拌合料達到所需要求的和易性為宜，所以采用 170～175kg/m3。鋼纖維混凝土泥漿用量較普通混凝土多，一般單位體積水泥用量為 400～500kg/m3，一般根據強度和鋼纖維體積率大小而定，體積率大，強度高時，水泥用量也較大，C50 鋼纖維混凝土中水泥用量為 461kg/m3。

4.6 鋼纖維混凝土砂率的確定

砂率是支配鋼纖維混凝土稠度的最重要因素，直接影響拌合物的和易性，鋼纖維混凝土一般比普通混凝土高，從強度考慮一般取 30%～40% 為宜，C30 混凝土中取 35%～45%。

4.7 配合比調整和強度檢驗

考慮實際工程中材料情況多變，影響鋼纖維混凝土性能因素較多，因此我們上述方法得到配合比僅是初步確定的配合比，為了符合實際，還需試驗，經過調整及強度檢測，調整配合比，以滿足施工要求。如不滿足，我們采取保持水灰比和鋼纖維體積率不變，調整單位體積用水量和砂率直到滿足要求為止。鋼纖維混凝土的強度試驗應根據工程要求分別進行抗壓強度與彎拉強度或抗壓與抗拉強度的試驗，每種試驗至少采用三個不同配合比，其中一個為基準配合比。當進行抗壓強度試驗時，另外兩個配合比的水灰比應比基準配合比分別增減 0.03。

當進行彎拉強度或抗拉強度試驗時，另外兩個配合比的鋼纖維體積率應比基準配合比分別增減 0.2%。改變水灰比或鋼纖維體積時，單位體積用水量應保持不變，可通過調整砂率來保持稠度不變。

配制三個配合比，經過試拌后制作三組試塊。制作試塊時應測定拌合料稠度、粘聚性、保水性和質量密度。根據強度試驗測得水灰比與抗壓強度的關系，可求得試配抗壓強度對應的水灰比，根據鋼纖維體積率與彎拉強度或抗拉強度的關系，可求得試配彎拉強度或抗拉強度相對應的鋼纖維體積率，由此確定的配合比為試驗室配合比，見表 7。

表7 C50 泵送鋼纖維混凝土配合比

5 工程概要

地處金沙江的中壩大橋和長江的宜賓長江大橋橋面采用C50 鋼纖維混凝土，采用預拌混凝土運輸、泵送工藝施工，并在此基礎上與同強度等級的普通混凝土做了對比，試驗證明，鋼纖維混凝土的性能優良，施工中取得良好效果。

6 結論體會

（1）摻入鋼纖維能顯著提高混凝土的折壓比；

（2）摻入鋼纖維使混凝土抗壓強度略有增大；

（3）隨著鋼纖維摻量的增大，混凝土流動性變差；

（4）鋼纖維混凝土的單位體積用灰量比普通混凝土用量大，隨混凝土強度和鋼纖維的體積率增大而適當增加，一般單位體積水泥用量 400～500kg/m3，且不超過 500 kg/m3；

（5）從強度考慮，砂率控制在 30%～40% 較適宜，從施工考慮砂率 40%～50% 較合適。