钢纤维在混凝土地坪中的应用

钢纤维在混凝土地坪中的应用

范俊宇

新疆鑫金石商品混凝土有限责任公司   乌鲁木齐   830022

摘要：为了研究钢纤维对混凝土力学性能的影响，结合乌鲁木齐本地原材料对掺钢纤维混凝土在工业厂房地坪中的作用及钢纤维混凝土的生产、运输、施工、养护提出合理化建议，并对钢纤维在混凝土地坪中对混凝土的抗裂、增强、增韧及耐久性提供一点研究。

关键词：水胶比、钢纤维、混凝土耐久性

引言

    钢纤维在工业建筑地面中对混凝土的防裂、耐磨、提高地面整体性有着不可或缺的作用。合理利用钢纤维在混凝土性能中的特性对混凝土抗折强度、弯曲韧性、抗裂、抗冲击、抗疲劳等性能有着显著增效作用。

    本文在针对于新疆地区地理及原材料，采用本地区水泥、掺合料、外加剂、骨料、钢纤维等原材料从耐久性混凝土方面如手，采用合理水胶比、合理掺合料、合理钢纤维配置即达到设计要求又降低碳排放具有经济效益的合理配合比。具体设计方案如下：

一、原材料

    原材料采用石河子天业水泥具体指标如下：比表面积312.5m2/kg,28天抗折9.3MPa抗压50.5MPa.砂石料采用当地天然砂：砂含泥1.8含石15，卵石采用5~20mm、20~40mm两级配。粉煤灰采用：新疆玛纳斯发电厂Ⅱ级商品粉煤灰细度16.2%、密度2.4g/cm3烧失量6.8%、需水量比100%、28强度活性指数76%。矿粉采用：新疆宝新盛源建材有限公司S75矿粉密度2.9g/cm3、比表面积416m2/kg、28强度活性指数84%，外加剂选用五家渠格辉新材料有限责任公司高性能聚羧酸外加剂：减水率28%，固含13%，28天抗压强度比161%。采用剪切型钢纤维抗拉强度为685MPa，直径为0.6mm,长度为30mm,长径比为1:50,密度为7.9g/cm3。

二、配合比

   采用质量法：符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定。配制强度应符合下列规定：

（1）、当设计强度等级小于C60时，配制强度应符合下列规定：

fcu,o≥fcu,k+1.645σ

式中：fcu,o-纤维混凝土的配制强度（MPa）；

Fcu,k-纤维混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

σ-纤维混凝土的强度标准差（MPa）。

最大水胶比应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476。        根据配制强度为C30混凝土，通过外掺钢纤维，纤维体积率不宜小于35%，纤维混凝土配合比应根据纤维掺量按下列规定进行试配：对于钢纤维混凝土，应保持水胶比不降低，可适当提高砂率、用水量和外加剂用量；对于钢纤维长径比为35～55的钢纤维混凝土，钢纤维体积率增加0.5％时，砂率可增加3％～5％，用水量可增加4kg～7kg，胶凝材料用量应随用水量相应增加，外加剂用量应随胶凝材料用量相应增加，外加剂掺量也可适当提高；当钢纤维体积率较高或强度等级不低于C50时，其砂率和用水量等宜取给出范围的上限值。喷射钢纤维混凝土的砂率宜大于50％。

根据以上要求得到配合比如下：

不同水胶比混凝土配合比

不同水胶比混凝土状态及强度值

三、生产和施工

根据以上实验数据结果可以看出CF30-02可以满足设计要求且利于施工。

C30钢纤维混凝土的质量要求高于普通混凝土，在生产过程中应严格控制各环节，具体做到以下几点：

（1）、生产过程中，增加砂石含水率检测频率，控制混凝土生产用水量，通过试验发现水胶比波动±0.02，混凝土质量基本在可控范围内。

（2）、每月定时校检混凝土生产计量系统，控制生产实际重量与电脑采集数据的吻合度。

（3）、检测外加剂与水泥等原材料的相容性，根据需要及时调整外加剂复配配方或调整其用量，确保钢纤维混凝土拌合物工作性。

（4）、混凝土生产过程中，较普通混凝土生产适当延长搅拌时间，最低搅拌时间不得低于90秒，确保钢纤维混凝土拌合物搅拌均匀。

（5）、混凝土公司调度员应时刻保持与工地联系，掌握施工现场混凝土的浇筑情况，根据施工速度合理调度车辆，确保施工现场不积车、不断料。

为保证混凝土工程质量，在C30钢纤维混凝土施工工程中需做好以下工作：

（1）、混凝土运至施工现场应及时检测、浇筑，避免因等待时间过长，造成混凝土工作性降低，不便于施工。

（2）、混凝土浇筑应连续作业不得留设施工缝。混凝土铺设后，使用振捣棒或震动梁将混凝土振捣密实。在振捣完成后，用刮杠沿纵横方向反复刮平。

（3）、在地坪混凝土初凝前，应使用圆盘抹光机均匀的将混凝土表面反复收光，收光次数不低于3次。

（4）、表面收光作业，对于边角及柱根等部分，采用专用边角抹光机结合铁抹刀手工进行施工，以保证细部效果与大面积机械施工的效果一致。

（5）、养护：施工完毕后的地坪地面视气温情况，应在12h后，表面覆盖草席并采用洒水养护，以防止其表面水分的激烈蒸发，保证钢纤维地坪强度的稳定增长，养护时间为7d。

图1为施工现场              图2施工完成图片

图1                       图2

四、结果和分析

图2为施工完成图片。特别是二年后现场照片，可以体现钢纤维混凝土具有在承受荷载前内部减少微裂纹和孔隙带来的影响。使得混凝土土地坪具有良好的抗压、抗裂以及较好的耐磨性，对整块地坪整体性起到了关键性作用。一般情况下，钢纤维在混凝土中主要起以下三方面的作用：

（1）阻裂作用。钢纤维可以阻止混凝土中微裂缝的产生，分布于混凝土中的钢纤维，可以承受混凝土在硬化收缩过程中产生拉应力，阻止或减少裂纹的产生。

（2）增强作用。混凝土中掺入钢纤维可以使内部结构更加紧密，起到了微钢筋的作用，减少微裂纹和孔隙等缺陷，从而使混凝土的强度有所提高。

（3）增韧作用。在承受荷载作用时，即便钢纤维混凝土发生微开裂，裂缝处的纤维仍可以承受一部分应力，阻止的微裂缝的继续发展，使得混凝土具有一定的韧性。

五、结论

（1）、通过上述环节严格控制、科学施工钢纤维混凝土在工业厂房的地坪中具有良好的使用价值，对混凝土的力学方面具有良好的增强效果。

（2）、针对钢纤维混凝土使用特点，选择强度稳定水泥，优选质地坚固、粒型和级配良好的骨料，选用优良钢纤维，合理设计混凝土配合比对钢纤维混凝土阻裂作用、耐磨作用和增韧作用具有正面影响效果。

（3）、针对钢纤维混凝土的特点，提出设计配合比、生产、浇筑养护过程的一些具体措施，以便控制钢纤维混凝土质量。

参考文献：[1]徐至钧.纤维混凝土技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]中人华民共和国住房和城乡建设部.纤维混土应用技术规程JGJ/T221-2010

[3]中人华民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构耐久性设计规范：GB/T50476-2019