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1、铺面工程新材料铺面工程新材料第一节 纤维混凝土 纤维混凝土纤维混凝土 水泥混凝土中加入纤维，以改善混凝土自重大、脆性大、抗拉强度低等弱点，是混凝土改性的重要手段是混凝土改性的重要手段。 应用领域：建筑、交通、水利、矿山 常见的纤维常见的纤维 石棉纤维、植物纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、高密度聚乙烯纤维 聚丙烯纤维、维尼纶纤维、丙纶纤维、腈纶纤维、碳纤维 开夫勒纤维、钢纤维 公路工程常用的是钢纤维混凝土公路工程常用的是钢纤维混凝土，用于路面、桥梁、隧道 等工程中。第一节 纤维混凝土钢纤维混凝土钢纤维混凝土 在普通混凝土中掺入在普通混凝土中掺入乱向分布乱向分布的的短钢纤维短钢纤维所形成的一所形成的一种
2、新型的种新型的多相复合材料多相复合材料。 钢纤维性能优良，是当今世界各国普遍采用的混凝土钢纤维性能优良，是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。增强材料。 钢纤维具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水钢纤维具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。第一节 纤维混凝土第一节 纤维混凝土钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势： （1）在同等强度下可减少混凝土量减少混凝土量30%50%； （2）可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径12mm
3、; （3）可缩短施工周期缩短施工周期25%以上以上，特别适用于要求连续、快速浇灌混凝土的较大工程； （4）与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备不需增添设备。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成钢纤维混凝土是由钢纤维混凝土是由钢纤维钢纤维、水泥水泥、水水、粗集料粗集料、细集料细集料以及根据以及根据工程需要而掺入的工程需要而掺入的化学外掺剂或掺和料化学外掺剂或掺和料组成。组成。1. 钢纤维钢纤维1）钢纤维的生产方法）钢纤维的生产方法A. 钢丝切断法：钢丝切断法：用用直径为直径为0.40.8mm的冷拔钢丝的冷拔钢丝按规定的长度按规定的长度切成短纤维。切成短纤维。加工手段：
4、切刀、冲床、旋转刀具加工手段：切刀、冲床、旋转刀具产品特点：表面光滑，与混凝土的粘结强度较差。产品特点：表面光滑，与混凝土的粘结强度较差。改善措施：改善措施：改变钢纤维的外形改变钢纤维的外形，用进给钢丝的夹送辊，用进给钢丝的夹送辊将钢丝将钢丝压成棱形凹坑、波形或等距离压出弯钩后压成棱形凹坑、波形或等距离压出弯钩后再切断。再切断。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维1）钢纤维的生产方法）钢纤维的生产方法B. 薄板剪切法：冷轧薄钢板剪切而成。薄板剪切法：冷轧薄钢板剪切而成。加工过程：剪切前，先将冷轧薄钢板剪切成宽度与钢纤维长加工过程：剪切前，先将冷轧薄钢板
5、剪切成宽度与钢纤维长度相等的带卷钢，然后将带钢卷连续送入旋转刀具或普通冲床度相等的带卷钢，然后将带钢卷连续送入旋转刀具或普通冲床切断。切断。产品特点：截面为矩形，沿长度方向也可以制成弯钩、波形产品特点：截面为矩形，沿长度方向也可以制成弯钩、波形等异形钢纤维。等异形钢纤维。加工及产品特点：铣削时，钢纤维产生很大的塑性变形，轴加工及产品特点：铣削时，钢纤维产生很大的塑性变形，轴向扭曲，截面为月牙形，向扭曲，截面为月牙形，与混凝土的粘结性能较好与混凝土的粘结性能较好。C. 厚板铣削法：将厚钢板或钢锭，用旋转的平刃铣刀进行铣削。厚板铣削法：将厚钢板或钢锭，用旋转的平刃铣刀进行铣削。第二节 钢纤维混凝土
6、的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维1）钢纤维的生产方法）钢纤维的生产方法D. 熔钢抽丝法：熔钢抽丝法：将将回收的废钢回收的废钢用电炉用电炉熔融成熔融成15001600的钢的钢液液，在，在钢液表面用一个高速旋转的熔抽轮钢液表面用一个高速旋转的熔抽轮接近钢液，熔抽轮上接近钢液，熔抽轮上按所需钢纤维的尺寸刻出许多槽子，当熔抽轮下降到钢液面时，按所需钢纤维的尺寸刻出许多槽子，当熔抽轮下降到钢液面时，钢液被槽刮出，并被熔抽轮高速旋转的离心力抛出，以极快的钢液被槽刮出，并被熔抽轮高速旋转的离心力抛出，以极快的速度冷却成型。速度冷却成型。加工特性：加工特性：工艺简单，生产效率较高，价
7、格较低工艺简单，生产效率较高，价格较低。改变熔抽。改变熔抽轮上的刻槽尺寸、转速和浸入深度，可生产不同尺度的钢纤维。轮上的刻槽尺寸、转速和浸入深度，可生产不同尺度的钢纤维。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维2）钢纤维的形状）钢纤维的形状外形：外形：由于材质和生产工艺不同有所差异由于材质和生产工艺不同有所差异，包括长直形、压，包括长直形、压痕形、波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形。（图痕形、波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形。（图9-1）截面：圆形、矩形、月牙形及不规则形等。（图截面：圆形、矩形、月牙形及不规则形等。（图9-2）第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性
8、能3）钢纤维的几何参数和体积率）钢纤维的几何参数和体积率钢纤维的长度与直径或等效直径的比值为钢纤维的长度与直径或等效直径的比值为长径比，通常为长径比，通常为30100。钢纤维的直径钢纤维的直径（当钢纤维截面积为非圆形截面时，按相当于（当钢纤维截面积为非圆形截面时，按相当于圆形截面面积计算所得到的直径为等效直径）为圆形截面面积计算所得到的直径为等效直径）为0.31.2mm 。长度长度指钢纤维两端点间的指钢纤维两端点间的直线距离直线距离， 尺寸可为尺寸可为1560mm。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维4）钢纤维的技术性能）钢纤维的技术性能（1）抗拉强度
9、）抗拉强度钢纤维混凝土的强度取决于钢纤维混凝土的强度取决于钢纤维的强度钢纤维的强度、混凝土基体的强度混凝土基体的强度、钢纤维和混凝土的钢纤维和混凝土的粘结强度粘结强度等几个方面。等几个方面。钢纤维的抗拉强度受材质和加工工艺的影响。钢纤维的抗拉强度受材质和加工工艺的影响。冷拔钢丝切断的钢冷拔钢丝切断的钢纤维抗拉强度较高，为纤维抗拉强度较高，为6001000MPa，薄板剪切法、熔钢抽丝法，薄板剪切法、熔钢抽丝法和铣削法生产的钢纤维抗拉强度为和铣削法生产的钢纤维抗拉强度为380800MPa。（2）粘结强度）粘结强度 钢纤维混凝土的破坏大多是钢纤维被拔出，故粘结强度很重要。钢纤维混凝土的破坏大多是钢纤
10、维被拔出，故粘结强度很重要。表面粗糙和截面不规则表面粗糙和截面不规则的钢纤维可以增大钢纤维与混凝土基体的粘结的钢纤维可以增大钢纤维与混凝土基体的粘结强度，强度，钢纤维异形化钢纤维异形化也可以增大钢纤维与混凝土基体之间的锚固力可也可以增大钢纤维与混凝土基体之间的锚固力可抗拔力。抗拔力。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维4）钢纤维的技术性能）钢纤维的技术性能（3）硬度）硬度钢纤维钢纤维应具有较高的硬度应具有较高的硬度，与混凝土搅拌时，应不易于发生弯，与混凝土搅拌时，应不易于发生弯折线形，若钢纤维的脆性过大，搅拌时易发生折断，影响增强折线形，若钢纤维的脆性
11、过大，搅拌时易发生折断，影响增强效果。效果。（4）耐腐蚀性）耐腐蚀性浇筑在钢纤维混凝土内部的钢纤维，只要捣固密实，与空气隔浇筑在钢纤维混凝土内部的钢纤维，只要捣固密实，与空气隔绝，一般不会发生锈蚀。露出混凝土表面或在裂缝宽度超过绝，一般不会发生锈蚀。露出混凝土表面或在裂缝宽度超过0.25mm时，时，暴露在空气中的钢纤维易发生锈蚀暴露在空气中的钢纤维易发生锈蚀。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成1. 钢纤维钢纤维5）用于钢纤维混凝土路面用于钢纤维混凝土路面的钢纤维的规定的钢纤维的规定公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D402002）规定，）规
12、定，路面用钢纤维的强度、尺寸、用量应满足以下路面用钢纤维的强度、尺寸、用量应满足以下4条。条。（1）单丝抗拉强度不宜小于）单丝抗拉强度不宜小于600MPa（2）钢纤维的）钢纤维的长度宜控制在粗集料最大公称粒径（长度宜控制在粗集料最大公称粒径（19mm）的）的1.332倍倍，两者必须匹配。铣削型钢纤维不宜大于，两者必须匹配。铣削型钢纤维不宜大于26.5mm，剪，剪切型或熔钢抽丝型钢纤维不宜大于切型或熔钢抽丝型钢纤维不宜大于19mm。（3）以体积率计的）以体积率计的钢纤维掺量一般为钢纤维掺量一般为0.61.0%（4）宜）宜使用锚固端使用锚固端的钢纤维，不得使用钢丝切断型，两端带直的钢纤维，不得使用
13、钢丝切断型，两端带直角或弯钩形钢纤维，角或弯钩形钢纤维，不宜使用波浪形以及其他可能导致成团的钢不宜使用波浪形以及其他可能导致成团的钢纤维。纤维。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成2. 水泥水泥钢纤维混凝土中常用的水泥是钢纤维混凝土中常用的水泥是32.5级和级和42.5级普通硅酸盐水级普通硅酸盐水泥泥。钢纤维混凝土中。钢纤维混凝土中水泥用量比普通混凝土的水泥用量要大水泥用量比普通混凝土的水泥用量要大，一般为一般为360450kg/m3，对于路用钢纤维混凝土，水泥用量不得，对于路用钢纤维混凝土，水泥用量不得低于低于360kg/m3（非冰冻地区）或（非冰冻地区）或380kg
14、/m3（冰冻地区）。（冰冻地区）。3. 水水凡凡能饮用的水和洁净的天然水能饮用的水和洁净的天然水，均可用于钢纤维混凝土。因，均可用于钢纤维混凝土。因为海水对钢纤维有锈蚀作用，不允许用海水拌制钢纤维混凝土。为海水对钢纤维有锈蚀作用，不允许用海水拌制钢纤维混凝土。4. 石料石料粒径粒径不宜大于钢纤维长度的不宜大于钢纤维长度的2/3，一般为，一般为520mm，最大粒径，最大粒径不大于不大于20mm。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能一、材料组成一、材料组成5. 砂砂宜采用宜采用中粗砂中粗砂。当钢纤维混凝土拌和料的和易性相同时，用过粗的砂易产生离当钢纤维混凝土拌和料的和易性相同时，用过粗的砂易产生离
15、析和泌水现象；过细，则水泥用量过大。析和泌水现象；过细，则水泥用量过大。6. 外掺剂外掺剂使用目的：改善拌和料的和易性、减少水泥用量或者提高强度。使用目的：改善拌和料的和易性、减少水泥用量或者提高强度。使用最多的是减水剂使用最多的是减水剂，以提高其和易性。，以提高其和易性。应注意外掺剂与水泥的适应性，根据使用目的选择外掺剂的品应注意外掺剂与水泥的适应性，根据使用目的选择外掺剂的品种，根据使用要求、施工条件、拌和的材料等因素，确定其用量。种，根据使用要求、施工条件、拌和的材料等因素，确定其用量。第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能 钢纤维混凝土中钢纤维混凝土中乱向分布乱向分布的钢纤维主要作用是：
16、的钢纤维主要作用是：阻碍混凝阻碍混凝土内部微裂缝的扩展土内部微裂缝的扩展和和阻滞宏观裂缝的发生和发展阻滞宏观裂缝的发生和发展。 在受荷（拉、弯）初期，水泥基体与纤维共同承受外力；在受荷（拉、弯）初期，水泥基体与纤维共同承受外力； 当混凝土开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。当混凝土开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。 因此，钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的因此，钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的物理和力学性能。使物理和力学性能。使纤维混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度比普纤维混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度比普通混凝土显著提高通混凝土显著提高，其，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善有较大改善。二、基本性能二、基本性能第二节 钢纤维混凝土的材料组成及性能二、基本性能二、基本性能1. 1. 钢纤维对混凝土强度的增强效果和影响因素钢纤维对混凝土强度的增强效果和影响因素2. 2. 钢纤维混凝土的变形性能钢纤维混凝土的变形性能3. 3. 收缩和徐变收缩和徐变4. 4. 疲劳性能疲劳性能5. 5. 物理耐久性物理耐久性6.
