鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性
鋼纖維混凝土簡(jiǎn)介
普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%-2%之間，較之普通混凝土，抗拉強(qiáng)度提高40%-80%，抗彎強(qiáng)度提高60%-120%，抗剪強(qiáng)度提高50%一100%，抗壓強(qiáng)度提高幅度較小，一般在0-25%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高。
1 引言
用均勻分散的短鋼纖維增強(qiáng)的普通混凝土即鋼纖維混凝土（ Steel Fiber R
einforced Concrent. 簡(jiǎn)稱 SFRC），是一種由水泥、粗細(xì)集料和隨機(jī)分布的短
鋼纖維組合而成的復(fù)合材料。 它通過(guò)在混凝土中亂向分布的鋼纖維， 使混凝土物
理力學(xué)性能產(chǎn)生質(zhì)的變化， 從而大大提高混凝土抗裂性能和抗沖擊性能， 使原本
脆性的混凝土材料呈現(xiàn)很高的延性和韌性，以及優(yōu)良的抗凍、耐磨性能。 SFRC
最早出現(xiàn)于 20 世紀(jì)初期，在美、英、德、日、俄、意、西、比等發(fā)達(dá)國(guó)家的軍
事設(shè)施、橋梁等領(lǐng)域得以推廣并應(yīng)用。我國(guó)于 20 世紀(jì) 70 年代后期開(kāi)始研制鋼
纖維，先后在黑龍江大慶、浙江金華、北京、重慶、四川、上海、廣東等 地的
公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道、舊橋加固中進(jìn)行試驗(yàn)性的應(yīng)用， 后推廣至土木工程各領(lǐng)域。
2 鋼纖維混凝土的性能特點(diǎn)
鋼纖維混凝土中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)
展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。 在受荷 ( 拉、彎) 初期，水泥基料與纖維共同承
受外力，當(dāng)混凝土開(kāi)裂后， 橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。 因此鋼纖維
混凝土與普通混凝土相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學(xué)性能。
（1）有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性。
強(qiáng)度和重量比值增大是鋼纖維混凝土具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)志。
（2）具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度。
在混凝土中摻入適量鋼纖維，其抗拉強(qiáng)度提高 25%～50%，抗彎強(qiáng)度提高 4
0%～80%，抗剪強(qiáng)度 提高 50%～100%。 （3）具有卓越的抗沖擊性。
材料抵抗沖擊或震動(dòng) 荷載作用的性能，稱為沖擊韌性，在通常的 纖維摻量 下，
沖擊抗壓韌性可提高 2～7 倍，沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。
（4）具有明顯 收縮性 。
在通常的 纖維摻量 下，鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低 7%～9%。 （5）具有顯著抗疲勞性。
鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。 當(dāng)摻有 1.
5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為 1×106 次時(shí)，應(yīng)力比為 0.68，而普通混凝土僅為 0.5
1；當(dāng)摻有 2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達(dá) 2×106次時(shí)，應(yīng)力比為 0.92 ，而普
通混凝土僅為 0.56 。 （6）具有顯著 耐久性 。
鋼纖維混凝土除抗?jié)B性能與普通混凝土相比沒(méi)有明顯變化外， 由于鋼纖維混
凝土抗裂性、整體性好，因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗 腐蝕性
均有顯著提高。摻有 1.5%的鋼纖維混凝土經(jīng) 150次凍融循環(huán)，其抗壓和抗彎強(qiáng)
度下降約 20%，而其他條件相同的普通混凝土卻下降 60%以上，經(jīng)過(guò) 200 次凍融
循環(huán)，鋼纖維混凝土試件仍保持完好。摻量為 1%、強(qiáng)度等級(jí)為 C35的鋼纖維混
凝土耐磨損失比普通混凝土降低 30%。摻有 2%鋼纖維 高強(qiáng)混凝土 抗氣蝕能力較其
他條件相同的 高強(qiáng)混凝土 提高 1.4 倍。鋼纖維混凝土在空氣、 污水和海水中都呈
現(xiàn)良好的耐 腐蝕性，暴露在污水和海水中 5 年后的試件碳化深度小于 5mm，只有
表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑， 內(nèi)部鋼纖維未銹蝕，不像普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕后，
銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。
3 鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)
3.1 原材料選用與要求
（1）鋼纖維：?jiǎn)谓z鋼纖維抗拉強(qiáng)度不宜小于 600MPa；長(zhǎng)度應(yīng)與混凝土粗集
料最大公稱粒徑相匹配，最短長(zhǎng)度宜大于粗集料最大公稱粒徑的 1/3 ，最大長(zhǎng)度
不宜大于粗集料最大公稱粒徑 2 倍，長(zhǎng)度與標(biāo)稱值的偏差不應(yīng)超過(guò)± 10％；鋼纖
維表面應(yīng)潔凈無(wú)銹無(wú)油， 保證鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度； 橋面混凝土中鋼纖維
應(yīng)做防銹處理， 宜使用有錨固端的鋼纖維， 不得使用表面磨損前后裸露尖端導(dǎo)致
行車不安全或攪拌時(shí)易成團(tuán)的鋼纖維。
（2）水泥、粗細(xì)骨料：水泥一般選用 425號(hào)或 525號(hào)普通硅酸鹽水泥，水泥
含量比普通混凝土大，多為 350kg/m3以上；粗骨料粒徑不宜大于 20mm和鋼纖維
長(zhǎng)度的 2/3 ，一般比普通混凝土含量?。患?xì)集料宜為質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈的中
砂，細(xì)度模數(shù)在 2.0 ～3.5 之間。
（3）水：一般采用純凈水，不得采用海水，海沙，嚴(yán)禁摻加氯鹽。
（4）外加劑：宜選用優(yōu)質(zhì)減水劑， 對(duì)抗凍性有要求的鋼纖維混凝土宜選用引
氣劑減水劑。
（5）水泥、骨料、水、外加劑和混合料應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施
工及驗(yàn)收規(guī)范》和《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定。
3.2 配合比設(shè)計(jì)步驟
鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)還應(yīng)滿足彎拉強(qiáng)度、工作性
和耐久性， 在某些條件下還應(yīng)滿足對(duì)抗凍， 抗?jié)B性，耐腐蝕性或耐沖刷性等項(xiàng)要
求。根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》 （JTG F30-2003 ）要求，鋼纖維
混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)按下述步驟進(jìn)行：
1、計(jì)算和確定水灰比。
①以鋼纖維混凝土配制 28d 彎拉強(qiáng)度 fcf 替代普通混凝土配制 28d 彎拉強(qiáng)度，
按公式 fcf＝ +t s 計(jì)算出基體混凝土的水灰比；② 選取鋼纖維混凝土基體
的水灰比計(jì)算值與規(guī)范規(guī)定值兩者中的小值作為選定水灰比，一般不大于 0.5。 （2）確定鋼纖維摻量體積率 ρf。
一般在 0.6％～1.0％范圍內(nèi)初選，當(dāng)板厚折減系數(shù)小時(shí)，體積率宜取上限；
當(dāng)長(zhǎng)徑比大時(shí)，宜取較小值；當(dāng)有錨固端者宜取較小值。
（3）確定單位體積用水量 Wof。
根據(jù)施工要求的稠度通過(guò)試驗(yàn)或根據(jù)規(guī)范確定單位體積用水量，如摻用外加
劑應(yīng)考慮外加劑的影響。
（4）確定單位水泥用量 Cof。
選取按公式 Cof＝ Wof 計(jì)算值與規(guī)范規(guī)定值中的大者作為單位水泥用量，
但不宜大于 500kg/m 3。 （5）確定合理砂率 Spf。
可按公式 Spf＝SP+10ρ f(Sp 為砂率 )計(jì)算或按規(guī)范規(guī)定選取，一般選用 38～5
0%左右，使用時(shí)根據(jù)所用材料的品種規(guī)格，纖維體積率，水灰比等適量調(diào)整。
（6）砂石料用量可采用密度法或體積法計(jì)算。
按密度法計(jì)算時(shí)，鋼纖維混凝土單位質(zhì)量可取 2450～2580kg/m 3；按體積法
計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入設(shè)計(jì)含氣量。
（7）按絕對(duì)體積法或假定質(zhì)量密度法計(jì)算材料用量確定試驗(yàn)配合比。
（8）按試配配合比進(jìn)行拌和物性能試驗(yàn)， 調(diào)整單位體積用量和砂率， 確定強(qiáng)
度試驗(yàn)用基準(zhǔn)配合比
