时间：2022-06-30 22:35:27
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇纤维混凝土，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
（一）复合力学理论
复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。
（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。
（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。
二、钢纤维混凝土的应用
钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。
（一）水利工程
钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。
（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。
（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。
除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
三、结束语
钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。
参考文献：
[1]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.89,EM3,Junal1963(pp.147-168).
[2]高丹盈，刘建秀.钢纤维混凝土基本理论[M].北京：科学技术文献出版社.1994.三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。
（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。
除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
三、结束语
钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。
参考文献：
摘要：钢纤维混凝土是一种新型的复合材料，具有较高的抗拉强度和断裂韧性，抗疲劳等性能，本文通过对普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土性能的对比，阐述钢纤维混凝土在施工过程中的拌合工艺；通过与普通钢纤维混凝土工艺的对比，阐述自密实钢纤维混凝土在施工过程的优越性。
关键词：自密实混凝土 钢纤维 施工工艺
1.概述
钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。
自密实混凝土的应用已经20年的历史，在国内的应用仅有10多年，特别是最近几年，自密实混凝土的应用越来越广泛，自密实混凝土是指在自身的重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充米板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振动的混凝土，因自身具有很多优点，自密实混凝土被广泛的应用于工程中。
自密实钢纤维混凝土集这两种混凝土的优点于一身，即在混凝土施工浇筑的过程中利用自密实混凝土拌合物的易浇筑密实的特点，在混凝土硬化后利用钢纤维混凝土的力学与变形能力。
2.钢纤维混凝土的特点
在普通混凝土之中，以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中，再经过硬化从而制得钢纤维混凝土，这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，较之普通混凝土，物理力学性质大多都较高：重量和强度比值增加；抗拉 抗压及抗弯的极限强度较高；良好的抗冲击性能；明显改善的变形性能；显著提高的抗裂与抗疲劳性能；抗剪性优越；对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好；耐磨与抗冻性能良好。
普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。
自密实钢纤维混凝土拥有普通钢纤维混凝土的特点，同时还具有自密实混凝土的自密实性能，主要包括流动性、抗离析性及填充。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验（或T50试验）和U型箱试验等一种以上方法检测。这种自密实性能可以保证混凝土良好的密实，不需要振捣，改善混凝土的表面质量，不会出现不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。但钢纤维体积率对钢纤维自密实混凝土的抗压强度影响不大，但对劈拉强度和抗折强度影响较明显，且随着钢纤维体积率的增加而增大。
3.钢纤维混凝土的比较
两种钢纤维混凝土比普通混凝土具有以上的特点，但是这些特点与钢纤维有着密切的关系，在钢纤维混凝土的制备过程中，两种混凝土钢纤维的选择要考虑以下几个方面：
⑴纤维种类 不同种类的钢纤维具有不同的力学性能（主要是抗拉强度、弹性模量、短裂延伸率等），而这些性能与钢纤维能否在混凝土中起作用有着很大的关联性。
⑵纤维长度与长径比 使用连续长钢纤维时，钢纤维与水泥基体黏结较好，因此可充分发挥钢纤维增强作用。但如果使用的是短钢纤维时，则要取决于钢纤维的临界长径比。钢纤维临界长径比是钢纤维的临界长度与其直径d的比值，即①若钢纤维的实际长径比小于临界长径比，则复合材料破坏时，钢纤维由水泥基体内拔除。②若钢纤维的实际长径比等于临界长径比，只有基体的裂缝发生在钢纤维中央时钢纤维才拉断。否则钢纤维短的一侧从基体内拔出。③若钢纤维的实际长径比大于临界长径比，则复合材料破坏时钢纤维可拉断。
钢纤维长度的选择：钢纤维的长度必须与混凝土中粗集料的公称粒径相匹配，混凝土粗集料的公称粒径应为钢纤维长度的2/3~1/2,即钢纤维可以跨越一个粗集料，并与另外一个粗集料的1/3搭接，同时钢纤维的长度不可以太长，过长的钢纤维搅拌不均匀，且容易成团。
⑶纤维体积率 纤维体积率直接影响到混凝土的工作性能，力学性能及耐久性能等。纤维掺量过少时，不能很好发挥效果，纤维掺量过多会使混凝土难以成行，出现“团聚”现象。
⑷纤维取向 钢纤维在混凝土中的取向对其利用率有很大影响钢纤维自密实混凝土搅拌时，宜采用强制式搅拌机，为了使钢纤维充分分散防止钢纤维由于一次性加入搅拌机而出现结团现象，把钢纤维先经过分散机然后加入搅拌机，采用先干后湿分级投料的工艺，将钢纤维，粗集料，细集料根据配合比配制的混合料在搅拌机先干拌1min，然后再加入水和外加剂进行搅拌。
两种钢纤维混凝土的施工制作顺序和方法类似，但是，在浇筑之后，普通钢纤维混凝土和一般的混凝土一样需要振捣，掺入的钢纤维由于自身的重量在振捣的过程中会向着振捣的相反方向聚集，导致混凝土中的钢纤维分布不均匀，从而影响钢纤维混凝土的力学性能。
相反，钢纤维自密实混凝土在浇筑之后，由于自密实混凝土在自身重力作用下能够流动填充模板而不需要振捣，避免了钢纤维在混凝土中聚集的现象，使得自密实钢纤维混凝土的力学性能得到充分的利用。
钢纤维自密实混凝土无需振捣而能自实。在实际施工中消除了浇筑混凝土时的振捣噪声，提高了施工速度和质量，实现了混凝土浇筑的省力化，为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积、有特殊要求、振捣困难的工程施工施工条件带来了极大的方便。
决定钢纤维混凝土力学性能的最后总要参数是它的韧性，已经有研究结果显示钢纤维自密实混凝土的韧性要比普通钢纤维混凝土强的多[1]。
参考文献：
[1]张金强译.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报，2002，1（3）：76-80.
[2]程庆国,高路彬等.钢纤维混凝土理论及应用[M].北京：中国铁道出版社， 1999.
[3]陈睿,刘真等.自密实混凝土应用研究[A].武汉：无哈理工大学学报，2001
[关键词]混凝土 纤维 强化 结构
中图分类号：TU278.39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0214-01
一、纤维混凝土的作用和增强机理
1、纤维混凝土的作用
取决于纤维自身的性质以及它在混凝土基体中散布混合的状态。纤维加入水泥基体中主要有以下作用：阻裂：阻止水泥基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并有效延缓新裂缝的出现。纤维的作用可大大减少甚至彻底消除宏观裂缝产生。防渗：因减少了水泥基体中的连通裂缝，故可有效阻止外界水分侵入。耐久：改善水泥基体抗冻、抗疲劳等性能，提高耐久性。增韧与抗冲击：提高水泥基体耐受变形的能力，从而改善其韧性和抗冲击性。
2、纤维混凝土增强机理
水泥混凝土具有成本低、硬化前塑性好、硬化后抗压强度高、耐久性好等优点，广泛应用在各种土木工程中，但也存在脆性大、易开裂、抗拉强度低等缺点。为了克服这些缺点，长期以来，人们提出了很多增强办法，其中在水泥混凝土中加入适量的短纤维是一种有效的增强办法。目前在混凝土工程中掺加的纤维主要有：钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维、石棉、芳纶纤维、聚酯纤维、碳纤维等。
二、纤维混凝土性能实验研究
在混凝土中添加不连续的延性纤维可以显著改善混凝土的脆性。近年来的工程实践表明：低掺量纤维的高性能混凝土，不仅具有经济价值，而且对于促进高性能混凝土的发展具有推动作用。随着高性能混凝土的发展，纤维增强混凝土的应用正日益普遍。目前在混凝土中添加各种纤维改善混凝土性能的研究发展迅速。研究发现添加聚丙烯纤维对混凝土材性的影响，通过对混凝土微观结构的分析可知，这一措施可以显著改善混凝土的抗渗性能和抗火性能。研究发现添加碳纤维对于混凝土性能的改善。添加混杂纤维亦可改善混凝土性能，。对于添加纤维的混凝土力学性能研究的重点主要是材料的抗裂性能、抗收缩、徐变的能力以及抗冲击性能；而对于材料的抗压、抗拉强度以及弹性模量的研究却非常少，材料的这些力学性能对于结构或构件承载力和变形的计算却是最基本的参数。
三、纤维混凝土的应用与拓展
在查阅大量资料后，结合资料和自己的理解得知：目前，纤维混凝土被广泛地应用于混凝土路面、桥涵结构物、高层建筑、造船、海岸防护、隧道、水利水电等众多领域。
由于聚丙烯纤维混凝土在抗裂、防水、抗疲劳等方面的优良特性，因此其可应用在：
（1）公路的路面，使路面的使用寿命延长5～10年；
（2）隧道、矿井等墙面和顶部的喷射混凝土，其回弹脱落不超过4%～5%；
（3）水坝、运河、蓄水池、水渠、游泳池、港口、船坞、码头减少龟裂，降低渗透性；
（4）混凝土预制体、灰浆板可增强混凝土的粘合性，降低损耗；
（5）楼房建筑中的复合楼板、屋顶板、顶尖覆盖层、建筑装饰物，可增强建筑的多种指标，且可取代金属丝网。
桥路面中的应用
许多国外的抗磨试验表明，加入聚丙烯纤维后的混凝土可增加粗糙度，使混凝土在同样外露表面磨损试验条件下，抗磨损能力增加1倍。挪威高速公路试验室进行抗磨试验时，是在挪威有钉帽的轮胎测试混凝土磨损试验机上进行的，其结果表明，C75有纤维的混凝土试样与无纤维的试样对比，其抗磨损能力增加52%，而其试件磨损损失量减少34.4%。C50纤维混凝土试样水泥用量虽少，但与C75试样对比，其抗磨损能力增加20%，而其材料磨损损失量减少17.2%。用聚丙烯纤维混凝土作桥梁工程桥面铺装层可纤维混凝土代替钢纤维混凝土，节省了投资。有效地抑制和减少裂缝，增强桥面的防水性和抗破能力，减缓钢筋锈蚀和延长结构的寿命。
板式混凝土结构
聚丙烯纤维混凝土目前得到最广泛应用的场合主要是面支承平板结构，水电站的消力池、护坦 、船闸底板等都属于面支承平板结构一类的底板混凝土。厚度大多较小，常和基岩直接接触，混凝土浇筑后因基岩约束，容易发生裂缝。聚丙烯纤维混凝土因其干缩量小初凝时的塑性收缩微裂纹得到抑制，因此可以减轻这类底板混凝土开裂问题。在常规设计中，为了防止表面收缩裂缝，往往设置了表层分布钢筋网。由于钢筋网中间距一般为15～20 cm，因各种原因，有时实际起不到防止混凝土表面裂缝的目的。采用一定掺量的聚丙烯纤维混凝土来替代钢筋网可能是一个经济有效的措施，也大大简化了施工，加快了进度很值得进行试验研究。
喷射混凝土工程的应用
聚丙烯混凝土有较高的粘稠性，很适宜用于喷射混凝土。喷射聚丙烯纤维混凝土与喷射普通混凝土比较，能显著减少回弹损失，增加一次喷射厚度，提高生产能力，降低总成本，并能防止产生裂纹。可用于隧道支护、护坡工程 、建筑物穹顶和拱桥底部修补喷浆、水池及筒仓结构的预应力绕丝喷浆护面等。喷射聚丙烯纤维混凝土施工时宜用湿喷法，可以较准确的控制水灰比，提高喷射混凝土质量和减少回弹损失，并使聚丙烯纤维在混凝土中得到充分分散 。湿喷机械过去完全要靠进口，主要是有日本、美国研制的挤压泵型 、英国的compernass 型和德国的BsM-903型湿喷机，价格十分昂贵。近年来我国铁道科学研究院西南分院已研究出TK-961型湿喷混凝土喷射机，比进口产品便宜甚多，每小时可喷射混凝土5m3， 最大水平和垂直输运距离分别达到 40m和20m，但自动化程度低操作人员需精心控制喷射参数。
高速水流作用的部位
水利水电工程的溢流面、泄洪洞、消力池、溢洪道泄流槽、闸门门槽以及排沙孔道都有高速水流冲刷、磨损和气蚀问题，特别当水流中掺有泥沙时，问题更为突出。为提高这些部位的混凝土抗冲蚀磨损能力，以往的工程措施是采用高强度混凝土、硅粉混凝土和钢纤维混凝土等。不但工程造价高，而且高强度混凝土、钢纤维混凝土和硅粉混凝土施工都较困难。利用聚丙烯纤维混凝土良好的抗冲磨性能用于上述工程部位是合理的选择，还可以不必提高混凝土标号。
结束语：
聚丙烯纤维在防止砂浆、混凝土早期收缩裂缝方面的显著作用已得到许多工程实例和试验研究的证实。利用聚丙烯纤维混凝土良好的抗冲磨性能将其应用于水利水电的各水下工程部位是合理的选择，而且还可以不必提高混凝土标号。具有良好的经济效益和实用效益。聚丙烯混凝土有较高的粘稠性，很适宜用于喷射混凝土。喷射聚丙烯纤维混凝土与喷射普通混凝土比较，能显著减少回弹损失，增加一次喷射厚度，提高生产能力，降低总成本，并能防止产生裂纹。
关键词：纤维沥青混凝土路用性能力学性能桥面铺装施工
<ANstyle="mso-acerun:yes">随着我国公路交通事业的发展,大跨径桥梁逐渐增多,铺装层的质量好坏和使用耐久性直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁的耐久性及投资效益。大跨径桥梁的桥面铺装,往往因为交通量大,没有替代的其他疏散道路而使得维护较为困难,所以,需要桥面铺装有较长的使用寿命。
<ANstyle="mso-acerun:yes">为了适应现代交通对沥青混凝土桥面铺装提出的越来越高的要求,出现了诸如改性沥青SMA、环氧沥青混凝土、沥青玛碲脂混合料、浇注式沥青混凝土等桥面铺装材料和技术[1～4]。虽然它们具有较好的性能,但或者需要采用特殊设备,或者是有一定的施工难度,或者造价比较高,一时还难以大面积推广。针对扬州西北绕城高速公路的具体工程情况,本文选择了纤维沥青混合料作为桥面铺装材料[5]。
1纤维沥青混合料的路用性能研究
<ANstyle="mso-acerun:yes">本研究首先通过扬州西北绕城高速公路桥面铺装上层及下层2种级配类型沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能试验[6],来综合评价沥青混合料的各项性能以及纤维的增强作用。
1.1沥青混合料的高温稳定性试验
<ANstyle="mso-acerun:yes">由于沥青混凝土路面的强度和刚度(模量)随温度升高而显著下降,为了保证沥青混凝土铺装层在高温季节行车荷载反复作用下,不至于产生诸如波浪、推移、车辙和拥包等病害,铺装层应具有良好的高温稳定性,即在荷载的作用下具有抵抗永久变形的能力。车辙试验因能较好地反映车辙的形成过程,得到世界各国的广泛认可与采用,本研究即采用车辙试验来评价纤维沥青混凝土的高温抗车辙能力,试验结果。
<ANstyle="mso-acerun:yes">试验结果表明:加入纤维后,沥青混合料的抗车辙性能得到改善。这是因为车辙的形成主要是由于试验初期沥青混合料本身的压密,以及随后沥青混合料的侧向流动变形。加入纤维与未加纤维对混合料的初期压密变形影响不大,但是对后期的侧向流动变形有较大的影响。加入纤维后,纤维吸附及稳定沥青,使沥青的粘稠度和粘聚力增大,同时由于纵横交错的纤维加筋作用,使沥青混合料的整体性、抗剪性及抗车辙能力增强。从动稳定度结果可以看出,纤维可显著改善沥青混合料的高温抗车辙性能。
1.2沥青混合料低温性能试验
<ANstyle="mso-acerun:yes">沥青混合料是一种温度敏感性材料,环境温度的变化会使其使用性能发生很大的变化。随着温度的降低,沥青混合料的强度和劲度都会明显增大,但其变形能力却会显著下降,并可能会出现脆性破坏。
<ANstyle="mso-acerun:yes">低温主要是影响沥青混合料的抗拉强度和变形能力,从而造成沥青混合料的低温开裂。本研究通过试验测定沥青混合料在-10℃时弯曲破坏的力学性质来评价沥青混合料的低温抗裂性能。
<ANstyle="mso-acerun:yes">从试验结果可以看出,纤维的加入有效地提高了铺装层材料低温时的柔韧性,这样使得铺装层在低温季节能更好地适应桥面板的变形,减少在低温季节容易出现的桥面温缩裂缝和疲劳裂缝。这对于改善桥面铺装低温时的使用性能具有重要意义。
1.3沥青混合料水稳定性试验
<ANstyle="mso-acerun:yes">沥青混凝土铺装层中若有水分存在,则在汽车车轮动态荷载的作用下,进入路面空隙中的水会不断产生动水压力及真空负压抽吸的反复循环作用,使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力。继而,沥青膜从集料表面脱落,沥青混合料出现掉粒、松散,形成沥青混凝土路面的坑槽、松散等损坏现象。因而,必须重视沥青混合料自身抗水损坏能力的好坏。
<ANstyle="mso-acerun:yes">本文首先进行了浸水马歇尔试验,结果表明不同级配、不同沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度都远远高于规范要求。虽然该试验方法操作比较简单,但不能较好地反映实际沥青混凝土路面早期的水损情况。为了更有效地评价沥青混合料的水稳定性能,本研究又进行了冻融劈裂试验。
<ANstyle="mso-acerun:yes">试验结果表明,加入纤维对沥青混合料的水稳性有改善作用,且纤维对普通沥青混合料的改善作用相对较大。这主要是因为纤维可以吸附部分沥青,从而增大沥青用量,提高沥青饱和度;并且使粘附在矿料上的结构沥青膜变厚,降低了水对沥青胶浆的侵蚀破坏作用,增强了沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力,使混合料抗水损害能力增强。而改性沥青混合料本身就具有较强的水稳定性,所以,纤维对其的改善作用并不明显。
<ANstyle="mso-acerun:yes">另外,对于采用相同沥青基质的混合料,纤维对AK213A型改性沥青混合料水稳定性的改善作用要优于AC220I型改性沥青混合料。这是由于矿料级配越细,细矿料比表面积越大,与沥青及纤维的相互作用越强,沥青混合料水稳性的改善幅度就越大。
2纤维沥青混合料的力学性能研究
<ANstyle="mso-acerun:yes">桥面铺装结构层沥青混凝土力学性能计算参数,包括劈裂抗拉强度和抗压回弹模量。本研究测得了扬州西北绕城高速公路桥面铺装上层及下层2种级配类型条件下,各铺装层材料的力学性能。
2.1沥青混合料劈裂试验
<ANstyle="mso-acerun:yes">本试验测定热拌沥青混合料在15℃下的劈裂抗拉强度和破坏劲度模量。
<ANstyle="mso-acerun:yes">由试验结果可以看出,在AK213A中掺加增强纤维,增加了沥青混合料的劈裂抗拉强度。这主要是由于在劈裂的条件下,试件内部呈受拉状态,试件的破坏主要是由于内部的粘结力不足以抵抗外荷载的作用,而纤维增加了沥青与矿料间的粘附性,提高了集料之间的粘结力,进而提高了沥青混合料的抗劈裂能力。
<ANstyle="mso-acerun:yes">同时,当沥青混合料中掺加增强纤维后,沥青混合料的破坏劲度模量也有所增大。但破坏劲度模量增大速率较缓慢,说明纤维增强沥青混合料具有更大变形能力(柔韧性),更能适应桥面板的变形。
<ANstyle="mso-acerun:yes">另外,纤维对普通沥青混合料的增强作用较之改性沥青混合料更为明显。这主要是由于改性沥青本身就具有较强的粘结性,纤维的作用无法充分体现。
2.2沥青混合料单轴压缩试验
<ANstyle="mso-acerun:yes">本文测定沥青混合料在15℃条件下的抗压强度和抗压回弹模量。
<ANstyle="mso-acerun:yes">试验结果表明:
<ANstyle="mso-acerun:yes">(1)铺装上层沥青混合料的抗压强度有了明显提高,而抗压回弹模量却降低了,说明加入聚合物有机纤维后,沥青混合料的柔韧性增加了;
<ANstyle="mso-acerun:yes">(2)沥青混合料中掺加纤维后,无论是普通沥青混合料还是改性沥青混合料,抗压性能都有所改善,但对普通沥青混合料抗压性能的改善作用更明显;
<ANstyle="mso-acerun:yes">(3)纤维对AK213A型沥青混合料抗压性能的改善作用要优于AC220I型沥青混合料。
3纤维沥青混合料的应用
3.1纤维沥青混合料的施工
<ANstyle="mso-acerun:yes">纤维沥青混合料的施工须注意的是其拌和与碾压。在本次施工中,纤维采用专用添加设备投入到沥青混合料拌和机。为了保证纤维在沥青混合料中分布均匀,同时避免干拌时间过长造成集料过多磨损,本研究对混合料进行了试拌:选择干拌的时间分别为14s、17s及20s,观察纤维在混合料中的拌和效果;对混合料做抽提试验,验证油石比、级配;比较不同拌和时间下集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。通过试拌,得到了以下结论。
<ANstyle="mso-acerun:yes">(1)通过观测不同干拌时间下沥青混合料外观状况,发现干拌时间为17s及20s的沥青混合料中纤维分散均匀,未见纤维成团现象。在干拌时间为14s的沥青混合料中,纤维分散比较均匀,偶见纤维粘连现象。
<ANstyle="mso-acerun:yes">(2)通过抽提试验,发现3种干拌时间下沥青混合料中粒径小于01075mm的颗粒含量均接近于设计中值,没有因为干拌时间的增加而造成集料的过多磨损。3种干拌时间下的沥青混合料中2.36mm颗粒含量与设计中值偏差较大,但也在要求的范围内。
<ANstyle="mso-acerun:yes">试拌混合料各项体积指标均能满足我国规范规定的技术要求。通过目测纤维均匀度及抽提试验,同时考虑到施工产量等因素,确定纤维AC-20混合料干拌时间为17s,湿拌时间与普通沥青混合料湿拌时间相同。
<ANstyle="mso-acerun:yes">考虑到纤维沥青混凝土压实比较困难,本研究在普通沥青混凝土压实方案的基础上,增加20t胶轮压路机复压2遍的要求。
3.2纤维沥青混合料质量检测
<ANstyle="mso-acerun:yes">纤维沥青混合料施工质量检测主要包括配合比检测与马歇尔试验,以及现场的压实度与渗水系数试验。
<ANstyle="mso-acerun:yes">混合料的配合比检测主要是通过抽提试验,测定混合料的级配和沥青用量。测试结果表明,混合料级配未出现异常情况,油石比接近设计的最佳油石比。取样保温,到规定的马歇尔成型温度后成型马歇尔试件,并检测其稳定度、流值、空隙率、饱和度等指标,结果各指标都比较正常。
<ANstyle="mso-acerun:yes">桥面铺装施工结束后,在桥面取芯,检测铺装层的压实度,同时进行渗水试验,检测渗水系数。从试验结果看,现场取芯试样按理论最大密度计算得到的压实度平均值为94.8%,最小压实度为94.1%,按马歇尔密度计算得到的压实度平均值为98.9%,皆满足相应技术要求。从渗水系数上看,扬州西北绕城高速公路桥面铺装下层12个点中有2个点的渗水系数超过50ml/min,其中一个点在路边缘,一个点在2台摊铺机接缝的位置,都是沥青混凝土路面摊铺中不易被压实的部位,需特别注意。进行桥面铺装上层纤维沥青混合料铺筑时,所有测点的渗水系数都不超过50ml/min。
4结语
<ANstyle="mso-acerun:yes">本文研究了纤维沥青混合料的各项路用性能及力学性能,并针对扬州西北绕城高速公路桥面特点,考虑其施工及质量检测结果,得出以下结论。
<ANstyle="mso-acerun:yes">(1)添加纤维能显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能,有效增加了铺装层材料低温时的柔韧性,改善了沥青混合料的水稳定性,适用于南方多雨、重载地区的高等级公路桥面铺装层。
1.1原材料与混凝土配合比
试验采用天瑞集团郑州水泥有限公司PO42.5普通硅酸盐水泥；细骨料为焦作产中砂，细度模数2.9；粗骨料为新密产碎石，连续级配5~25mm；外加剂为郑州同辉建材有限公司TH-2A型高效减水剂，减水率18%；纤维采用泰安同伴纤维有限公司生产的纤维素纤维（性能指标见表1）；混凝土拌和与养护用水为试验采用郑州市自来水，符合国家标准要求.混凝土配合比设计依照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）［9］，综合考虑原材料状况、强度、耐久性等要求，通过配合比计算、试配和调整，确定混凝土的实际配合比如表2所示.
1.2试验方法及设备
混凝土试块在标准养护室养护28d，取出后自然晾干.将混凝土试块放入高温炉内，目标温度分别为200，400，600，800℃，升温速率为10℃/min，达到目标温度后恒温180min，自动关机停止加热，试块随炉冷却至室温.试验采用洛阳高温仪器设备厂生产的GWL型高温电阻炉（见图1）.试验依据《公路工程混凝土结构防腐技术规范》（JTG/TB07—01—2006）［10］，采用快速氯离子迁移系数法（RCM法）测试混凝土试件的氯离子扩散系数.试件尺寸为Ф100mm×50mm，试验设备采用RCM-NTB型氯离子扩散系数测定仪（见图2）.
2试验结果及分析
2.1混凝土外观变化
对混凝土外观的观察分析可以作为混凝土结构火灾后损伤程度的评判方法之一，对火灾后建筑物的鉴定评判和后期修缮能起到一定的指导作用.不同温度作用后纤维素纤维混凝土试块的表观损伤特征如表3所示.由表3可见，纤维素纤维混凝土试件遭受200℃高温后，颜色呈青灰色，试件表面完整，无裂缝、掉皮、缺角现象；400℃后颜色变为略白，有少量、细微裂缝出现，试件表面无掉皮、缺角、疏松等现象；600℃后，试件颜色变为暗红色，裂缝变多，有少量的掉皮、个别缺角、轻度疏松；800℃后，试件颜色变为灰白色、裂缝变得宽得多、少数几个面出现贯通裂缝、轻微掉皮、四角出现缺角、试件明显变得疏松.混凝土试件在高温过程中没有出现爆裂现象.与素混凝土相比，纤维素纤维混凝土高温后的外观相对较好，纤维素纤维掺量不同的情况下，混凝土外观损伤并无明显差异.
2.2混凝土渗透性
高温后纤维混凝土的氯离子扩散系数按下式计算［11］：根据表4的计算结果绘制出高温后纤维素纤维混凝土试件的氯离子扩散系数与温度的关系，如图3所示.由图3可见，4条曲线的变化趋势大致相同.高温作用后，纤维素纤维混凝土的氯离子扩散系数随着温度的升高逐渐增大，且上升趋势随着温度的升高而减缓.当温度在200℃左右时，混凝土的氯离子扩散系数提高比较明显，大约是常温下的3倍左右，原因是一方面试件内纤维素纤维融化，原来纤维素纤维占据的位置融化后形成通道，另一方面粗细骨料和水泥浆体的温度膨胀系数值不等，应变差的增大使骨料的界面形成裂纹，有利于氯离子扩散［11］.当温度达到400℃时，混凝土氯离子扩散系数的提高开始减缓，大约是常温下的4倍左右，主要原因是达到400℃时，骨料与浆体界面区由于水化物的脱水，浆体收缩产生许多孔洞，导致骨料与浆体界面黏结处开始松散，另外，由于骨料的膨胀和浆体的收缩，在界面区引起内应力，使骨料与浆体界面区产生裂纹［12］.当温度继续升高到600℃时，混凝土的氯离子扩散系数继续提高，大约是常温下的5倍左右，主要原因是结晶水脱水加剧，水化产物大量分解，混凝土内部结构孔隙增多，水化产物由连续相变为分散相，水化产物间与骨料边界处裂纹逐渐扩大、贯通，由于高温的作用，骨料与水泥浆体间的裂缝迅速扩展且宽度加大，甚至骨料也会发生破坏的现象.纤维素纤维的掺入降低了混凝土常温及高温后的氯离子渗透性，纤维掺量为0.6~0.9kg/m3时，效果最为显著，可视为最优掺量.随着纤维掺量增加纤维素纤维混凝土的氯离子渗透性有所增大.
3结论
Abstract: The impermeability of concrete is an important factor affecting the durability, so sydying the impermeability of concrete is the key to enhance its durability life. This paper conducts the classification analysis of test methods of concrete impermeability.
关键词:纤维混凝土;抗渗性能;耐久寿命
Key words: fiber reinforced concrete;impermeability;durable life
中图分类号:TU37文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0082-01
0引言
自1824年Aspidin发明波特兰水泥至180年后的今天,钢筋混凝土结构以其易于就地取材、抗压强度高、体积稳定性好、易于施工和现场造型、成本较低、耐久性好等特点,已成为世界上使用量最大的人工材料。据估计,在美国,每年因腐蚀而支出的维修费用就高达1260亿美元。英国每年用于修复钢筋混凝土结构的费用达200亿英镑(合280亿美元),而日本每年用于房屋结构维修的费用为400亿日元(合3.3亿美元)以上。在我国,2000年全国公路普查结果显示,截止2000年底,公路危桥9597座,总长达323,451延米。公路桥梁每年实际需要维修费38亿元。全国铁路桥梁中,据1994年铁路秋季检查统计,当时有6137座存在不同程度劣化损害,占当年铁路桥梁总数约33600座的18.8%,所需修补加固的费用约4亿元。大量的混凝土结构经过多年服役,已相继进入老化阶段;与此同时,越来越多的新结构建造于严酷的环境和介质中,从而使混凝土结构的耐久性问题日益突出。大量事实证明,在使用环境的长期影响下,混凝土的性能会逐渐退化。其退化速度与使用环境密切相关,冻融循环、介质侵蚀直接影响了混凝土结构的使用寿命。在严酷的使用环境中,混凝土结构的使用寿命有可能不到10年。混凝土的许多破坏因素与其抗渗性能有直接关系,通常认为渗透性是评价混凝土耐久性的最重要指标,而适当的方法评价混凝土渗透性是混凝土渗透性研究与应用的基础。也有观点认为纤维的掺入增加了混凝土内部的有效截面,从而导致混凝土的孔隙率提高,抗渗性能下降,目前对纤维混凝土渗透性的研究仍在广泛的开展。本文对研究纤维混凝土抗渗性的试验方法进行分类研究。研究纤维混凝土抗渗性通常采用与普通混凝土相同的试验方法,结合国内外的研究成果,将其进行分类如下。
1透气法
透气法测试的基本原理是混凝上表面承受一定的气压后,透过毛细孔渗入混凝上内部,使混凝土表层一定厚度范围具有压力增量,从而可以计算出混凝土的透气性系数。试验时先将气室抽空或注入气体至一定压强时,记下此时的时间,当压强变为某一值时(自定),再读取此刻的时间,重复以上两步直到压强变化率恒定,以此计算混凝土的渗透系数。但有研究表明该方法不适用于掺硅灰的混凝土渗透性试验。
2抗渗标号法
抗渗标号法目前是我国混凝土试验规范应用最多的一种,是我国标准―《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》推荐的试验方法。试验采用圆台形试件,每组6个试件,水压从0.1/0.2MPa开始每隔8小时增加0.1MPa,直到有3个试件端面渗水,依据最大水压通过公式计算。
3渗水高度法
该方法试件与抗渗标号法相似,试验时水压恒定控制在1.2±0.05MPa,24小时后停止试验,将试件沿纵断面劈开两半,待看清水痕后描出水痕。然后把梯形玻璃板放在试件劈裂面上,用尺测量十条线上的渗水高度,以十个测点处渗水高度的算术平均值作为该试件的渗水高度,再以六个试件的渗水高度的算术平均值作为该组试件的平均渗水高度,根据渗水高度的大小或渗透系数比较混凝土的相对密实性。
4溶液气压法
该方法是武汉理工大学在十五国家重点科技攻关项目支持下研制成功的一种新型混凝土耐久性测试方法,可测试混凝土的渗透深度及渗透过程。试验时用溶液气压法混凝土抗渗测试仪,可同时测试36块标准混凝土试件,将混凝土试件用环氧树脂密封,仅留一面做为渗透面,然后将密封好的试件浸于盛有水或其他溶液的压力容器中密封,用钢瓶氮气向容器中的水或其他液体加压,使水或其他溶液向混凝土中渗透。在距进水面3cm处预埋一金属片,并引出绝缘导线测试渗透过程中的混凝土电阻值,通过电导的变化描述混凝土的透水性。
5稳定流动法
稳定流动法是通过试验测定压力液体流过混凝土的流量及速度,然后根据达西定律确定渗透系数,该方法适用于具有较高渗透性的混凝土抗渗性能研究(例如强度不高、龄期不长的混凝土)。此法往往存在较大的误差,一般要求在不同的低流速下进行测量,对流量与压力差之间的关系进行线性拟合得到。
6直流电量法
直流电量法始于1981年,后被确定为美国ASTM C1202-91标准方法。试验采用厚50mm,直径100mm的圆饼试件,每组3个。试验前先将试件进行饱和水处理,然后装于试验槽内,试件两侧槽中分别注入一定浓度的氯化钠和氢氧化钠溶液,对试件两侧电极施加60V直流恒定电压,记录6小时内通过试件的电量,以此数据来评价混凝土的抗渗性能。
7电迁法
此方法标准试件为厚50mm,直径100mm的圆饼试件,放入试验装置使其侧面密封,试验槽内注入含有5%氯化钠的0.2mol/L氢氧化钾溶液,试件表面的橡胶筒注入0.2mol/L氢氧化钾溶液,接通30V直流电源并同步测量并联电压、串联电流和电解液初始温度。试验结束后沿圆饼试件轴线劈开,用显色指示剂测量氯离子扩散深度,最后计算氯离子扩散系数。该方法目前已被瑞士和北欧标准采用,也被列入我国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性与施工指南》。
疲劳性能关系到道路水泥混凝土的使用寿命，抗疲劳性能优良的道路混凝土有着较长的使用寿命。聚丙烯纤维混凝土疲劳性能的研究文献很少。国外有关文献报道了聚丙烯纤维混凝土的低周期抗压疲劳强度的研究成果，为研究在结构中使用聚丙烯纤维混凝土的抗震性能提供了参考。而以抗折强度为设计参数的路面混凝土的疲劳性能的研究文献报道甚少。
近年来，有关聚丙烯纤维混凝土的研究备受国内外专家的关注。如陈栓发进行了普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、抗折强度及弯曲疲劳对比试验，结果表明，聚丙烯纤维不但能使混凝土的强度提高（抗压强度提高6.75%，抗折强度提高13.86%），在高应力水平下，更可成倍提高混凝土的弯曲疲劳寿命。刘鹏所得试验结果基本与上述结果类似。
1 试验概况
本文选用水泥：粉煤灰：砂：纤维：水=1：1：2：1.1%（占胶凝材料）：15%（水料比），进行弯曲疲劳试验研究。分析比较了不同应力幅，不同应力水平对疲劳性的影响。
2.主要实验设备及疲劳试验参数确定
2.1. 主要实验设备
疲劳试验机采用美国MTS（850型）电液伺服式疲劳试验机，试件按三分点法加荷（同前述弯拉试验）。试验前先对试件反复预加5kN荷裁，以消除因接触不良而造成的误差。
加载模式：应力控制；加载波形和加载频率：加载波形采用连续正弦波形。试验中为加快进度，相邻波形间无间隙时间，同时为避免长时间试验可能出现零点漂移而引起的脱空现象，从而对试件产生冲击作用。
2.2疲劳试验参数的确定
3. 试验结果及分析
3.1实验结果
所有试件在破坏前无明显破坏现象，当达到疲劳强度后，试件突然破坏，由于纤维的作用，试件破坏后仍保持一定整体性，但已不具承载能力。
3.2疲劳方程的建立
现假定在不同应力比下，纤维试件的断裂机理是一致的，即认为试件均是由裂纹引发、扩展所致。
4.结论
1、纤维对混凝土疲劳性能的改善非常显著，同应力比的纤维混凝土疲劳循环次数也相应增加，且远远大于普通混凝土的疲劳性能。
2、试验表明，应力比越大，纤维对混凝土的改性作用就越明显，证实了维纤维的加入大大增强了混凝土的韧性。
3、混凝土疲劳过程是其内部损伤的缓慢积累过程，对内部缺陷有较高的敏感性。聚丙烯纤维对原生裂缝的细化作用和荷载传递功能对裂缝尖端应力场的钝化作用对混凝土的疲劳寿命有较大的帮助。纤维在混凝土成型过程中对其内部裂缝起到了良好的抑止作用，有利弥补混凝土的内部缺陷。
参考文献
[1] 姚武，李杰，周钟鸣.聚丙烯纤维对混凝土抗折强度的影响.混凝土，2011.10
[2] 付华，三峡加纤维抗冲击耐磨混凝土研究.中国三峡建筑，2011.3
[3] 孙家瑛，陈建祥，吴初航，陆星.硅灰对水泥基PP纤维复合材料路用性能的影响.建筑材料学报，2011.3
[4] 孙家瑛.聚丙烯纤维对高性能混凝土抗折、抗冲击性能影响研究.建筑材料学报，2010.3
关键词：钢纤维；劈拉强度；抗折强度；抗压强度
1 试验材料及试验方案
1.1 试验材料
本试验所用水泥采用强度等级为425的普通硅酸盐水泥，技术性能满足国家标准的相关要求；粗集料采用级配良好的碎石，表观密度2.991g/cm3，堆积密度1.53 g/cm3，颗粒级配为5～10mm、10～20mm连续级配；细集料为普通河砂，最大粒径5mm，连续级配，细度模数2.83；本试验用了两种钢纤维，一种是普通钢纤维，另一种为短细钢纤维，两种钢纤维均为江西赣州利发金属材料公司生产。本试验用了无引气功能的萘系高效减水剂，减水率为15%~18%。
1.2 试验方案
本试验参照《钢纤维混凝土试验方法》（CECS 13：89）进行，试验包括抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验三部分。抗压强度和抗折强度采用500t静载试验机，抗折强度采用50t静载试验机，采用标准的三等分点加载。本试验按照普通道路混凝土配合比设计方法设计弯拉强度标准值为5.0MPa的基准混凝土。并以0.41和0.42两个水灰比来调整基准混凝土配合比，然后选择较优配合比作为基准配合比。最终确定的基准混凝土配合比见表1。
在确定基准配合比的基础上，分别以钢纤维体积率为0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%进行钢纤维混凝土试验，以此考察钢纤维对混凝土的各种强度性能的影响。并且采用普通钢纤维和微细钢纤维按1:1比例组合，以充分发挥混杂效应，提高钢纤维混凝土的强度和韧性。以此综合考察钢纤维混凝土强度变化规律。
抗压强度试验采用100mm×100mm×100mm的试件，测定其无约束受力状态下的抗压强度。劈拉强度试验采用100mm×100mm×100mm的试件。加荷速度为0.05~0.08MPa/s。按式(1-1)计算劈拉强度。
FT为三分点加载模式下试件破坏荷载。
2 钢纤维混凝土强度试验结果分析
从图1可以看出，在钢纤维掺量为0.6%~1.2%时，其抗压强度随钢纤维掺量增加呈现出明显的规律性变化，7组试件的平均抗压强度增幅为6.6%。其中在掺量为0.8%时出现一个明显的峰值，其增幅为25.8%，从整体趋势看，当钢纤维掺量小于0.8%时，强度随掺量增加而增大；当钢纤维掺量大于0.8%时，强度随掺量增加而减小。并且可以看出钢纤维掺量为0.8%时，其强度在各个龄期内都最高，说明钢纤维对混凝土抗压强度的影响存在一个最佳掺量。在本次试验范围内，对钢纤维混凝土抗压强度来讲，存在一个最佳掺量0.8%。掺量大于或小于这个最佳掺量时都会造成增强效果不明显。 由图2-1(b)可知，多数组试件3d强度增强作用不明显，不过掺量为0.8时却有明显增强作用。
钢纤维对混凝土的增强作用主要体现在抗压强度上，许多研究都说明了这一点。本文的试验结果也表明，掺入钢纤维后，混凝土的抗压强度有较大地增长。其中，混杂钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度增长尤其明显，基本上都较基体混凝土劈拉强度增长了1倍以上，较单一钢纤维混凝土有更好的增强效果。
从图2可以看出，钢纤维混凝土28d劈拉强度随着钢纤维体积掺量的增加而增大，并且都高于基准混凝土。其增幅普遍较大，其中体积率为1.2%时达到最高增幅27%，0.6%体积率的增幅最小，为10.1%。七组试件的平均增幅为17.5%，而对抗压强度的平均增幅只有6.6%。这说明钢纤维对混凝土劈拉强度的增强效果要比对抗压强度的增强效果显著许多。另外，如图2所示，从3d强度看，其增强作用就不明显了，其中有四组强度明显低于基准强度，有一组强度基本与基准强度持平，只有两组强度较基准有明显增强。说明钢纤维的加入并不能有效提高混凝土早期劈拉强度。
钢纤维体积掺量为0.6%~1.2%时抗折强度较基准混凝土增长了7.1%~19.8%，其中，掺量为0.9%对应的抗折强度较基准强度增幅最大，达到19.8%，所有试件的平均增幅为10.7%。钢纤维掺量在0.6%~0.9%范围时，抗折强度随掺量增加而提高，随后却有降低趋势，其中最高掺量1.2%对应最低增幅7.1%。因此可以认为在本次试验条件下，对抗折强度的最佳掺量为0.9%。另外还可以发现抗折强度的平均增长幅度达到要比抗压强度的平均增幅大又比劈拉强度的增幅小。并且其体积率对抗折强度的影响趋势跟抗压强度的很相似，都是在掺量在0.6%~1.2%之间存在一个最佳掺量，超过这个最佳掺量，强度随着体积率的增加而减小。从而可以得出结论，就钢纤维的影响效果而言，对劈拉强度的影响最大，对抗折强度的影响次之，对抗压强度的影响最小。此结论符合已知的结论。
4 结论
通过综合分析得出如下结论：(1) 单掺钢纤维对混凝土强度有增强作用。当掺量为0.8%时，可以使抗压强度达到最佳效果，较基准强度提高了25.8%；当掺量为0.9%时，使抗折强度达到最高，较基准强度增长了19.8%；掺量为1.2%时对劈拉强度达到最佳增强效果，较基准强度提高了27%。
参考文献
［1］赵国藩，彭少明，黄承逵.钢纤维混凝土结构［M］.北京：中国建筑工业出版社，1999:1-50.
［2］徐至均. 纤维混凝土技术及应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2002: 3-150.
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