钢纤维混凝土可采用碳钢纤维、低合金钢纤维或不锈钢纤维。钢纤维的形状可为平直形或异形,异形钢纤维又可为压痕形、波形、端钩形、大头形和不规则麻面形等。
1. 技术要求
(1)用于高性能混凝土的钢纤维几何参数宜符合表5.7.1-1的要求。
(2)用于高性能混凝土的钢纤维抗拉强度等级及其抗拉强度应符合表5.7.1-2的要求。
(3)高性能混凝土用钢纤维的质量应符合表5.7.1-3的要求。
其它有关方面要求应符合现行行业标准《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T 221的规定。
2. 应用要点
(1)高性能混凝土宜采用异形钢纤维品种。
(2)钢纤维宜采用异形纤维,长度的选择可参照表5.7.1-1的要求。
(3)采用抗拉强度不低于1000MPa的高强异形钢纤维时,掺量可低于普通钢纤维的掺量。
(4)纤维混凝土生产应配备纤维专用计量和投料设备。
(5)宜先将钢纤维和粗、细骨料投入搅拌机干拌,将钢纤维打散,然后再加水泥、矿物掺合料、水和外加剂搅拌。
(6)钢纤维的应用还应符合现行行业标准《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T 221的其它有关规定。
【讲解说明】
钢纤维混凝土适用于对弯拉(抗折)强度、弯曲韧性、抗裂、抗冲击、抗疲劳等性能要求较高的混凝土工程、结构或构件。目前,钢纤维原材料主要为碳钢、低合金钢,用于特殊腐蚀环境中时可采用不锈钢。目前国内外广泛使用的钢纤维主要有四大类:高强钢丝切断型、薄板剪切型、钢锭铣削型和熔抽型。钢丝切断型钢纤维是用切断机将冷拔钢丝按需要的长度切断制造的钢纤维。薄板剪切型钢纤维是由冷轧薄钢板剪切而成的。钢锭铣削型钢纤维是用专用铣刀对钢锭进行铣削制成的。熔抽型钢纤维是将外缘头部做成螺旋角状的圆盘与熔融的钢水表面接触,旋转时圆盘与钢水接触的瞬间即将钢水带了出来,由于旋转时的离心力,同时对圆盘进行冷却,被圆盘带出来的钢水迅速凝固成纤维。目前,世界上只有少数几个国家掌握了熔抽型钢纤维的生产技术。
在钢纤维技术要求方面,本指南指标与现行行业标准《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T 221比较,需要重点说明的是,钢纤维高性能混凝土采用不低于抗拉强度等级为600级的钢纤维,有利于保证钢纤维高性能混凝土的特性。钢纤维的抗拉强度等级能够明显影响增强增韧效果。研究发现,采用高强度混凝土和低强度钢纤维配制的纤维混凝土,断裂时较多钢纤维被拉断,增强增韧效果较差。所以,用于高性能混凝土的钢纤维抗拉强度等级应为600级及以上。
钢纤维的增强、增韧效果与钢纤维的长度、直径(或当量直径)、长径比、纤维形状和表面特性等因素有关。钢纤维长度太短时增强效果不明显,太长则影响混凝土拌合物性能;钢纤维太细在拌和过程中易被弯折甚至结团,太粗则在等体积含量时增强效果差;钢纤维的增强作用随长径比增大而提高。大量试验研究和工程经验表明:长度为20mm~60mm,直径为0.3mm~0.9mm,长径比在30~80范围内的钢纤维具有较好的增强效果和施工性能。
钢纤维的弯折性能要求是为了保证钢纤维的材质质量,使其在拌和过程中不发生脆断。
钢纤维的尺寸偏差和平均根数要求是为了检验钢纤维的生产控制质量,减少同一产品的差异。
异形钢纤维的尺寸偏差要求是为了检验异形钢纤维的生产控制质量,减少同一产品的差异,并保证异形钢纤维与混凝土基体的粘结性能。
钢纤维的杂质含量要求是为了保证钢纤维的使用性能。钢纤维表面粘有油污等不利于与水泥粘结的物质,会影响钢纤维与混凝土基体的粘结强度。
由于钢纤维混凝土基体破坏时,钢纤维基本上是从基体中拔出而不是拉断,因此,钢纤维的增强作用主要取决于钢纤维与混凝土基体的粘结性能。异形、表面粗糙的钢纤维品种粘结性能较好,适用于高性能混凝土。