鋼纖維混凝土在框支梁中的應用

項達榮 （南京亙泰科技有限公司，江蘇 南京 211101）

0 前 言

鋼纖維混凝土比普通鋼筋混凝土具有更為優良的抗拉、抗疲勞、抗裂度、韌性和承載力等性能,一般應用于耐磨性和抗震性要求較高的公路路面、橋梁建筑、機場跑道等工程中。根據鋼纖維混凝土的力學性能：鋼纖維在鋼纖維混凝土體積率在1%～2%之間，其強度與普通混凝土相比，其抗拉強度提高40%～80%，抗彎強度提高60%～120%，抗剪強度提高50%~100%，抗壓強度提高幅度較小，一般在0%～25%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高。在混凝土中摻加鋼纖維主要是增強混凝土的抗彎拉性能，能有效提高混凝土結構抗裂功能。

當前，鋼纖維混凝土在高層民用建筑施工使用相對較少，但為有效減少和控制高層建筑對轉換層框支梁混凝土裂縫，保證結構安全，在轉換層框支梁大體積混凝土中還常被使用。本次結合在深圳集建國際廣場工程轉換層采用了鋼纖維混凝土，根據其施工的特殊性，淺談鋼纖維混凝土在民用建筑施工中的應用。

1 工程概況

深圳集建國際廣場是一座集商場和居住于一體的大型多功能高層建筑，建筑面積52000m2。該工程地上31層，地下2層，地面以上的商場部分采用大軸網框支剪力墻結構，住宅部分為小軸網剪力墻結構，上下兩部分通過在第六層設置2.3m高的轉換梁進行過渡。該轉換層面積為2328.5m2,樓板厚度為200mm，深梁截面尺寸為(1500～800)×(2300～2000)mm，樓面標高為+25.15m，鋼筋重達688t，轉換層的混凝土標號為C50，設計要求采用鋼纖維混凝土，鋼纖維的摻用量為80kg/m3（如圖1）。

根據理論計算，進一步改善鋼纖維混凝土的彎拉強度的有效途徑是：①增加鋼纖維的粘結長度(即增加長徑比)；②改善基體對鋼纖維的粘結性能;③改善鋼纖維的形狀、增加鋼纖維與混凝土基體間的摩阻和咬合力。

因此，在鋼纖維的選材上選擇了如圖2所示的抗拉強度達700MPa的波形鋼纖維。

圖1 轉換層鋼筋模板完成后現場實景

圖2 波形鋼纖維

2 分析施工難點

本工程圖紙經過項目部分析研究，需要重視的難點有以下幾處：①鋼纖維用量大，摻量控制難度大，且計量不精確，以及攪拌不容易均勻，容易結團，轉換層混凝土總方量約3000m3，根據設計要求需摻鋼纖維240t；②運輸過程中容易造成鋼纖維下沉，造成混凝土的分層離析，混凝土在輸送至泵料斗時，鋼纖維下沉結團，造成鋼纖維與石子堵塞在閥口，同時，入泵管的混凝土由于鋼纖維下沉結團，也易造成泵送困難；③振搗控制難，振搗時間過短，鋼纖維混凝土振搗不均，振搗時間過長，鋼纖維容易下沉到混凝土漿下部，造成鋼纖維分布不勻。

通過分析，鋼纖維混凝土在泵送過程中容易結團，堵塞泵管出口，造成只有水泥漿通過，隨著料斗內的水泥漿越來越少，料斗內的混凝土料只剩下石子和鋼纖維，隨著泵壓力的逐漸增大，會發生堵管和爆管事故，泵送困難被確認為主要難點問題。

3 根據難點制定相應的施工方案

3.1 解決措施

項目部針對施工難點問題，分析研究找出形成的原因，制定相應的解決措施。①鋼纖維的摻量及摻入方式，積極與設計院溝通，提出選用抗拉強度高的鋼纖維，減少鋼纖維的摻量。在摻料時以包計量，采用邊攪拌邊送料的方法以及采用隨罐摻入與后摻相結合的方法。②與商品混凝土攪拌站溝通，優化混凝土配合比，合理調整砂率，加強石子級配，增加水泥漿用量，增加混凝土的坍落度，易于鋼纖維混凝土的泵送。同時控制運輸時間，減少坍落度損失，并在出料前進行反轉，使其攪拌均勻。③選用高性能混凝土泵，增大混凝土泵的壓力,鋼纖維在高壓下會容易泵出。

3.2 實施制定的方案

3.2.1 實施方案一

優化混凝土配合比，由項目技術組負責在混凝土公司優化配合比。在確保滿足規范和強度要求的情況下，合理調整砂率，增加水泥漿用量，摻入Ⅰ級粉煤灰等，提高混凝土的可泵送性。出廠前控制好混凝土的出廠坍落度，使之保持在180mm～200mm之間。

3.2.2 實施方案二

使用高壓混凝土輸送泵，為澆注此次混凝土，由項目設備組負責租用2臺高壓泵和高壓泵管，提高泵送壓力和泵送量。

3.2.3 實施方案三

控制混凝土的運輸時間，要求混凝土公司混凝土入罐時間到混凝土運送到工地的時間控制在12min左右，減少因時間長和氣溫高而造成的混凝土坍落度損失。由項目安全組在工地出入口加強車輛的疏導，確保交通通暢和運輸的及時。混凝土在出料前，罐車大力反轉，使混凝土在灌入泵車時攪拌均勻。

3.2.4 實施方案四

改變鋼纖維摻量和摻入方式。由技術組會同設計院、質檢站、監理、甲方研究決定提高鋼纖維抗拉強度，減少鋼纖維摻量。原設計鋼纖維抗拉強度為380MPa，現選用抗拉強度達到700MPa波狀鋼纖維，設計院同意鋼纖維摻量由原設計的80kg/m3降至55kg/m3，且結構受力狀態不會有影響。另外，由于鋼纖維混凝土泵送困難，在隨罐混凝土中加入45 kg/m3，剩下10 kg/m3根據混凝土流量和速度在泵管出口處由人工均勻撒落在混凝土面，加強振搗。

4 檢驗實施效果

由于在施工前充分考慮到施工過程中會出現的難點，并針對難點制定了相應的實施方案，并在方案實施過程中加強質量控制。鋼纖維混凝土的澆筑過程和結果均達到了預期的效果。具體表現在以下幾點：①混凝土泵送順利，中途未發生鋼纖維結團和堵管現象，使混凝土澆筑路線隨原計劃進行，每段混凝土澆筑連續進行，中間未產生冷縫；在泵管出口抽查鋼纖維含量發現:鋼纖維摻量合適，攪拌均勻；②混凝土拆模后內實外光，觀感良好；③混凝土試塊強度平均達到C60；④轉換梁未發生溫度裂縫和貫通性裂縫，達到預期設計效果。業主、監理、設計院和質檢站均對此次混凝土施工給予了高度評價。

5 施工總結

通過本項目的施工總結出針對鋼纖維混凝土在高層民用建筑施工過程中應用幾點經驗：①混凝土坍落度的控制，根據該項目的澆注經驗，發現鋼纖維混凝土的泵送坍落度最好控制在180mm~200mm左右，此坍落度時鋼纖維混凝土的泵送相對較合適；②鋼纖維摻量，以往工程在混凝土強度偏低（如C30），泵送混凝土時鋼纖維的摻量可以達到60~80kg/m3,但在高標號的泵送混凝土(如C50以上時),由于在相同配合比的情況下,鋼纖維表面包裹的混凝土越多時,相應的泵送混凝土漿稠度增加,造成泵送困難,因此此種情況下的鋼纖維的摻量最好為45kg/m3左右；③鋼纖維的長度，本工程使用的鋼纖維為波形鋼纖維,鋼纖維的長度為50mm,長徑比為42,通過實踐證明鋼纖維的長度越短(30mm左右),鋼徑比在40左右的鋼纖維的泵送性能會好一些。

通過本工程的應用表明,鋼纖維混凝土在高層民用建筑中使用能有效減少和控制大體積混凝土裂縫，本文總結的幾點心得可為今后施工類似的工程提供借鑒和參考。

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