建筑工程鋼纖維混凝土施工技術的應用

1.王志勇 2.楊新愛

1、410703197408172531 2、410782197102153579

建筑工程鋼纖維混凝土施工技術的應用

1.王志勇 2.楊新愛

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在當今建設領域，鋼纖維混凝土憑借其顯著的優點，在大跨度橋梁、高層建筑、隧道等工程中廣泛應用，由此帶來的巨大技術經濟優勢和突出的社會效益，已經成為現代混凝土的一個重要發展方向。為此，本文主要對建筑工程鋼纖維混凝土的特性及優點、施工技術應用進行了分析與探究。

建筑工程；鋼纖維混凝土

新市場經濟體制下，建筑行業的發展將對國民經濟的增長造成極大的影響，這也是國家重視建筑建設的直接原因。建筑工程施工中材料與技術是其確保質量的主要因素，為此，施工單位必須重視施工材料的選用與技術水平的提升。鋼纖維混凝土作為新型復合建筑材料，目前已經在橋梁道路工程、建筑工程等多個領域得到了廣泛地應用與推廣。相比普通混凝土，鋼纖維混凝土具有良好的抗拉、抗剪、抗裂及耐沖擊性能，其性能增強機理已經得到了符合力學理論和纖維間距理論的證實。

一、鋼纖維混凝土的特性及優點

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入適量亂向分布的短鋼纖維而形成的一種多相、多組分水泥基體新型復合材料。它克服了混凝土的多項弱點，改善了混凝土的物理、力學性能，已在建筑、路橋、水工、海洋等工程領域得到應用。鋼纖維混凝土是一種新型的優質水泥基復合材料，由于優異的力學性能、化學穩定性、輕質高強、施工方便快捷、省力節時、施工工序簡單、施工質量易于保證，而且進度快、工期短、補強后不改變結構外形，不顯露補強痕跡，以及工程造價低等優點而被廣泛地應用在建筑施工中。

1、力學強度。根據各國鋼纖維混凝土資料分析，鋼纖維對提高混凝土的抗壓強度不顯著，統計資料表明，鋼纖維混凝土抗壓強度僅提高了10%左右，但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在，增大了混凝土的壓縮變形，提高了破壞時的韌性；試驗表明，鋼纖維混凝土的劈拉強度、抗剪強度、抗彎強度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

2、鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能。韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質。抗裂性是指鋼纖維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質。混凝土中摻入鋼纖維后，可減少塑性收縮和徐變，并且荷載作用時，隨著荷載繼續增加，超過混凝土所能承受的壓力時，應力通過混凝土與鋼纖維的粘結力傳遞給鋼纖維，混凝土受到鋼纖維的約束作用限制了新裂縫的發生，推遲了裂縫的擴展，因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。

3、鋼纖維混凝土的抗沖擊性能。在動荷載作用下，鋼纖維混凝土出現裂縫后，鋼纖維會阻礙裂紋的擴展，一旦外部的鋼纖維作用失效，鋼纖維從混凝土中拔出，或達到屈服強度被拉斷，新裂紋處的鋼纖維又會承擔阻礙裂紋擴展的工作，鋼纖維被拔出或拉斷都需要消耗大量的能量，體現了鋼纖維混凝土的抗沖擊能力。

4、鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性。混凝土中添加鋼纖維，還可以提高混凝土的耐磨性能。研究學者利用標號為 C35 普通混凝土和 CF35 的鋼纖維混凝土制作成 5cm×5cm×5cm 立方體試件 進行磨損試驗，試驗結果表明，鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍性均比普通的混凝土要好。

二、鋼纖維混凝土施工技術在高層建筑中的應用

鋼纖維混凝土是指摻加短鋼纖維或合成纖維作為增強材料的混凝土，鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞特性及耐久性；合成纖維的摻入可提高混凝土的韌性，特別是可以阻斷混凝土內部毛細管通道，因而減少混凝土暴露面的水分蒸發，大大減少混凝土塑性裂縫和干縮裂縫。

鋼纖維混凝土采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥，合成纖維混凝土優先采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥；鋼纖維混凝土不得使用海砂，粗骨料最大粒徑不宜大于鋼纖維長度的2/3；噴射鋼纖維混凝土的骨料最大粒徑不宜大于10mm；纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學性能等應符合國家有關標準的規定，并根據工程特點和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。這種技術生產的混凝土適用于對抗裂、抗滲、抗沖擊和耐磨有較高要求的工程。

1、高層建筑梁柱節點中應用鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土的梁柱節點框架比普通混凝土框架在延展性上提高57%，荷載次數提高15%，在因此在高層建筑梁柱節點上采用鋼纖維混凝土既可以有效提高節點的抗震性能，提高了扁梁柱節點的強度和剛度以及初裂和極限承載力，改善節點的延性，又緩解了以往節點鋼筋密度過大、施工困難等一系列技術難題。

2、聯肢墻連梁中應用鋼纖維混凝土。高層建筑中，剪力墻和框架結構組成了一個核心筒結構，其中聯肢墻洞口的連梁不僅可以調節并且可以保證聯肢墻的側向剛度，有效的耗散地震能量，減少地震波對建筑物的損壞。因此，高層建筑設計中，設計師需要解決聯肢墻連梁的延性問題。國內學者通過大量試驗研究表明，如果在短梁混凝土中添加約1%的鋼纖維，就能夠改善混凝土的粘結能力，增強短梁的抗剪切效果，一旦出現動荷載或者荷載方向改變時，不容易出現剪切破壞，增強了短梁的抗震能力。

在高層建筑框架短梁混凝土中加入1%左右的鋼纖維，能夠極大的改善混凝土的粘結條件，提升短梁的抗剪能力，使原本極易發生剪切脆性破壞的短梁，在遭遇外力時改變為發生彎曲破壞，從而極大的提高了短梁抗震能力，也相應提高了高層建筑的穩定性。

3、高強混凝土柱中應用鋼纖維混凝土。在高層建筑結構設計中，為了達到減少混凝土柱截面的面積，往往在結構柱底部使用高強度的混凝土，但是高強混凝土有個致命的缺點——脆性大，延展性差，不能發揮框架結構的抗震優勢。人們往往希望在柱底部抗壓強度很高的情況下，還能夠提高構件的抗震能力，研究學者采取了很多方法，如在混凝土柱底部設置套箍，增強柱的抗剪能力；而在高強混凝土中添加適量的短鋼纖維，利用短纖維的粘結力，增強混凝土的抗剪效果，減少混凝土內部微裂紋的形成，可見，在高強混凝土中添加適量的鋼纖維，能夠極大的提高混凝土的延性和抗震性。

三、結束語

綜上所述，鋼纖維混凝土在高層建筑中有著廣泛的運用，特別是在很多工程中發揮著不可替代的重要作用，對于提高工程質量、減少工程支出、延長工程使用壽命等方面有著巨大經濟意義和現實意義。

［1］ 楊建國.纖維混凝土在工程中的應用與發展.山西建筑，2009（06）.

［2］ 黎海堅.鋼纖維混凝土施工技術在高層建筑中的應用［J］.黑龍江科技信息，2010年（36）.