鋼纖維混凝土地面配合比設計及性能研究

焦曉光

（甘肅第六建設集團股份有限公司甘肅華隴混凝土有限責任公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

目前對于鋼纖維混凝土的增強機理的研究普遍有兩種理論：纖維間距理論和復合力學理論，兩種分析理論角度不同，但是結果基本相同。一種理論認為，要增強混凝土這種本身帶有內部缺陷的脆性材料的抗拉強度，就要做到縮小其體積內的缺陷尺寸；另一種理論是將鋼纖維混凝土看作一個復合的強化體系，鋼纖維的加入能有效跨越裂縫的兩端，有效使鋼纖維與裂縫兩邊混凝土之間的粘結。本試驗采用體積法，綜合考慮骨料粒徑、級配、水膠比、鋼纖維摻量對體積法的影響，對抗壓強度、抗拉強度、抗沖擊強度、抗疲勞強度、延展性、韌性等力學性能隨著相關數據的改變而改變的規律分析。

1 原材料試驗

1.1 水泥

采用P.O42.5級散裝水泥。其質量符合國家現行標準GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規定和要求。

表1 水泥技術性能指標

1.2 粉煤灰

采用Ⅱ級粉煤灰。其質量符合GB 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規定和要求。

表2 粉煤灰技術性能指標

1.3 礦粉采用蘭州東盛S95級礦粉

表3 礦粉技術性能指標

1.4 減水劑

采用WYPCA型聚羧酸高效減水劑。其質量符合國家現行標準GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求和規定。

1.5 粗集料

采用蘭州青白石5-20mm連續粒級碎石。

表4 碎石技術性能指標

2 配合比試驗方法

2.1 配合比確定步驟

1）根據建設單位設計要求，試驗抗折、抗壓強度，確定鋼纖維體積率。2）按照施工要求的混凝土強度和坍落度確定水膠比、減水劑摻量和用水量，即水膠比的確定。3）計算不同材料的用量及Dramix的摻量，確定試配的配合比。4）按照試配配合比進行進行各項混凝土性能檢測，調整水膠比和砂率，，確定基準配合比。5）根據相關試驗結果，尤其是混凝土的抗壓強度，抗折強度、耐磨、韌性、阻裂等試驗結果調整水膠比和鋼纖含率，確定配合比。

2.2 配合比設計方法對比

對鋼纖維混凝土配合比進行優化，首先需要關注的是鋼纖維的體積含量，鋼纖維混凝土的抗折、耐磨、阻裂作用。

2.3 施工配合比的確定

試驗室經過試配最終確定CF30鋼纖維混凝土施工配合比見表5。

表5 CF30鋼纖維混凝土施工配合比

2.4 質量控制措施

確定最優配合比后，從原材料的進場控制、攪拌站上料計量、拌和、出料后坍落度、經時損失、含氣量檢測、試塊留置等嚴格按照工序要求組織，特別是攪拌時間未經確保，為避免到現場后混凝土離析，鋼纖維混凝土到施工現場后，先高速運轉90min，拌和均勻后再卸料。

鋼釬維混凝土不同于普通混凝土，要滿足施工要求，生產、運輸、使用每個環節都要統籌安排，特別是開始泵送時，混凝土泵慢速、勻速并隨時可反泵的狀態，通過有經驗的泵工掌握。正常泵送時，泵送要連續進行，盡量不停頓，遇到運轉不正常的情況，可放慢泵送速度。

2.5 試驗評價指標

由于混凝土運輸到現場后要泵送至操作面，試驗人員必須對混凝土的可泵性評價。結合蘭州地區工程施工實際情況，選取坍落度作為衡量其可泵性主要的控制指標，同時輔以坍落度經時損失值作為參考指標

2.6 結果分析

混凝土的強度試驗是將養護到規定28d齡期的然后用立方體試件進行抗壓強度試驗。阻裂（劈裂抗拉強度）試驗是將地坪澆試驗段養護到規定28d齡期后在板中間部位鉆孔取樣，試件尺寸直徑150mm，厚度與鋪裝面同為10mm，進行劈裂抗拉強度試驗。

表6 抗壓抗拉試驗結果

耐磨試驗是制作混凝土試件尺寸為150mm×150mm×70mm，養護至28d進行試驗，試驗首先將試件提前1d從養護室中取出，自然干燥12h，放入60℃，的烘箱中繼續烘12h；然后將試件放在帶有花輪磨頭的TMS-04型水泥砂耐磨試驗機的水平轉盤上，在200N的負荷下磨削50h，并稱量試驗前后的質量，再計算單位面積的磨耗量。

3 結語

對鋼纖維混凝土而言，除滿足一般混凝土的工作性能外，還要滿足抗折、耐磨、阻裂等要求，所以要根據各種材料的不同，進行相應的試配，驗證滿足要求時才可生產。摻加不同鋼纖維，效果明顯不同，即降低水膠比，加大鋼纖維長度，減小直徑會更能阻裂，降低由于樓板上頻繁的貨車運行，而產生很多裂縫。