天然纤维素纤维混凝土标准(AC217).doc

天然纤维素纤维混凝土验收标准AC2172003年七月一日生效前言ICC评估服务公司（ICC-ES）的评估报告是基于国际标准规范集和其他普遍采用的规范集的应用特性的基础上的，包括统一规范、BOCA国家规范和SBCCI标准规范。国际建筑规范中104.11节有如下规定：本系列规范并不是要停止任何本规范没有指明的材料的使用和禁止任何本规范没有指明的建筑设计和方法，如果这些材料、设计和方法已经获得了准用。这些取代的材料、设计和方法应符合建筑官员认为的它们能够提供本系列规范的要求内容，并且这些材料、设计和方法对于本系列规范中提到的质量、强度、效用、耐火性、耐久度和安全性的要求至少是相等的。在统一规范、国家规范和标准规范中也有相似的规定。根据ICC-ES收集的公众反馈，本标准进行了深化和调整，并于如上述日期后生效。所有在生效日当天或者之后的日期发表或者修订的报告必须符合本标准，在生效日之前的发表的报告可以符合本标准或者早期版本的标准。如果此标准是前标准的升级版本，则当有技术改动时，在标准的空白处划一条竖实线（|），加号或删除符号于前标准。如果删除部分有技术改动则在删除符号上加上箭头（）。本标准根据需要会进行修订。当报告申请者提供可以证明取代标准能够达到或超过此文件中标准的水平，或者证明符合规范集中的性能特点，则ICC-ES可能会考虑取代标准。虽然某产品、材料、建筑种类或者方法符合本文件中的标准中的要求，或者已证明有效的取得标准达到了本文件中的标准的水平或者证明了符合规范集中的性能特点，但是，ICC-ES仍旧有权对某评估报告的发行或更新。版权所有20031.0 介绍1.1 目的：本标准的目的在于为天然纤维素纤维取得ICC评估服务公司（ICC-ES）的验证而需要建立的。1.2 范围：在混凝土中添加天然纤维素纤维，以此来减少增强混凝土和结构素混凝土的塑性收缩裂缝，和/或减少结构素混凝土板的收缩和温度裂缝。1.2.1 对使用的纤维素纤维的数量、尺寸和种类应予于考虑，应根据本标准或者已注册的设计师签名、盖章和写上日期的工程评估，来外推其他数量、尺寸和种类的纤维。1.2.2 纤维作为外加剂被用于其他任何应用规范要求的结构加固、抗收缩和温度增强和接缝处。1.2.3 本标准不包括用于附于钢板露台建筑的的混凝土的纤维。1.2.4 本标准不包括用于耐火性建筑中使用的纤维素纤维。1.2.5 当纤维素纤维被用于混凝土地坪而需要经受摩擦和交通冲击（比如铲车），则纤维只能被用来减少塑性收缩裂缝。1.3 参考标准：本标准中参考的标准都应与规范保持一致，相应的规范见表1。1.3.1 规范：1.3.1.1 2000国际建筑规范（IBC），国际规范委员会。1.3.1.2 2000国际居住规范（IRC），国际规范委员会。1.3.1.3 BOCA 国家建筑规范/1999（NBC）。1.3.1.4 1999 建筑标准规范（SBC）。1.3.1.5 1997 统一建筑规范（UBC）。1.3.2 ASTM 国际标准：1.3.2.1 ASTM C 31（见表1），现场制作和养护混凝土试件的标准方法。1.3.2.2 ASTM C 39（见表1），圆柱体试件的抗压强度测试方法。1.3.2.3 ASTM C 78-02，混凝土抗折强度测试方法（使用简单梁3点加载法）。1.3.2.4 ASTM C 94（见表1），商品混凝土标准。1.3.2.5 ASTM C 172（见表1），新拌混凝土取样标准方法。1.3.2.6 ASTM C 192（见表1），实验室成型和养护试件的标准方法。1.3.2.7 ASTM C 234-91a，劈裂抗拉强度测试方法1。1.3.2.8 ASTM C 403-99，混凝土混合物凝结时间测试方法。1.3.2.9 ASTM C 494-99ae1，混凝土化学外加剂标准。1.3.2.10 ASTM C 470-02a，垂直成型圆柱体试件试模的标准。1.3.2.11 ASTM C 666-97，混凝土快速冻融测试标准方法。1.3.2.12 ASTM C 1018-97，纤维混凝土抗折强度和第一条裂缝出现时的强度测试方法（使用梁3点加载法）。1.3.2.13 ASTM C 1116-02 纤维混凝土和喷射混凝土标准。1.3.2.14 ASTM D 698-00a 标准作用力下压实土壤特性实验室测试方法。1.3.2.15 ASTM D 1557（见表1），修改过的作用力下压实土壤特性实验室测试方法。1.3.2.16 ASTM D 1695-96（2001），纤维素和纤维素派生词术语标准。1.3.2.17 ASTM D 6942-03，碱环境中纤维素纤维稳定性标准测试方法。1.3.2.18 ASTM E 136（见表1），材料在垂直管炉中750下性能测试标准方法。1.3.3 美国混凝土协会（ACI）委员会报告：1.3.3.1 ACI 305R-99，高温天气下混凝土施工标准。1.3.3.2 ACI 318-（-99 IBC and IRC，-95NBC，SBC and UBC），结构混凝土建筑规范要求。1.3.3.3 ACI 544.2R-89（1999），纤维混凝土性能测试方法。1.3.3.4 ACI 544.1R-96，纤维混凝土国家美术报告。1.4 定义：1.4.1 掺合料：掺合料是指为了改变混凝土性能，在混凝土搅拌前或搅拌时添加的，除水、骨料和水泥之外的，作为混凝土组分的材料。1.4.2 塑性收缩裂缝：塑性收缩裂缝是指新拌混凝土浇捣后处于塑性状态是混凝土表面出现的裂缝。1.4.3 增强混凝土：定义同ACI 318。1.4.4 结构素混凝土：定义同ACI 318。1.4.5 收缩和温度裂缝：收缩和温度裂缝是指由于混凝土中水分的减少而导致混凝土长度或体积上的减小而引发应力下产生的开裂。1.4.6 天然纤维素纤维：天然纤维素纤维是指成分为纯纤维或者部分为纤维素的纤维。纤维素是指自然条件下产生的有机聚合物。“天然”的意思是指，纤维原料取自于天然原材料（如树木等）并直接用于加工制造消费商品而非利用回收材料。更多的相关定义见ASTM D1695“纤维素和纤维素派生词术语标准”。2.0 基本信息2.1 概述：以下所列的信息需要提交：2.1.1 产品描述：包括关于材料规格，纤维素纤维种类和来源，尺寸以及用零跨度抗拉强度测试方法测得的抗拉强度的完整信息。2.1.2 使用说明：书面搅拌说明和使用掺量及产品包装2.1.3 包装方法的描述和产品在工地上的识别。产品识别文件应包括评估报告的号码。2.2 测试实验室：测试实验室应符合ICC-ES 对于测试报告中的验收标准（AC85）和ICC-ES对于评估报告中的相关规定的4.2节。2.3 测试报告：测试报告应符合AC85。2.3.1 测试报告应包含以下内容：2.3.1.1 纤维素纤维的种类和来源的描述（如硬木、软木、草本、大麻、棉花）。2.3.1.2 测试步骤的描述。2.3.1.3 通过与否的结论以及适用场合。2.4 产品取样：产品取样应按照AC85中3.0节。3.0 测试和操作要求3.1 概述：所用纤维的数量、尺寸和种类必须给予考虑，外推至其他数量、尺寸和种类的纤维素纤维必须要有证明。混凝土用的纤维素纤维评估报告可以分为以下种类：3.1.1 纤维素纤维被应用于控制塑性收缩裂缝的增强混凝土和结构素混凝土时，根据IBC1907.12节的规定，纤维作为掺合料用于除其他任何结构增强、任何收缩和抗温增强措施的二次增强材料，或根据IBC1909.3节的规定，除接缝外的二次增强材料。3.1.2 纤维素纤维被应用于结构素混凝土地坪为帮助减少收缩和温度裂缝时，根据纤维IBC1907.12节的规定，被用于除接缝外的二次增强材料。3.2 测试要求：3.2.1 根据3.1.1节，需要根据4.1到4.6节（包含4.1和4.6节）的测试步骤取得测试结果。3.2.2 根据3.1.2节，需要根据4.1到4.7节（包含4.1和4.7节）的测试步骤取得测试结果。4.0 测试方法所有测试必须采用ASTM C 494中11节到15节关于搅拌的合适的方法。4.1 混凝土抗折强度：本测试的目的是为了评估纤维素纤维的添加对混凝土的抗折强度是否有不利影响。4.1.1 根据ASTM C 78进行比较测试。4.1.2 取样和试验环境应符合ASTM C 1018中7.2节的要求。4.1.3 每个测试对掺纤维的混凝土和未掺纤维的对比混凝土都需要成型3个试件。4.1.4 合格条件：掺纤维的试件平均28天的抗折强度应等于未掺纤维的对比试件的平均强度，考虑到试验的离散性，试验数据允许有微小偏差。4.2 混凝土抗压强度：本测试的目的是为了评估纤维素纤维的添加对混凝土的抗压强度是否有不利影响。4.2.1 根据ASTM C 39进行比较测试。4.2.2 每个测试对掺纤维的混凝土和未掺纤维的对比混凝土都需要成型3个试件。4.2.3 合格条件：掺纤维的试件平均28天的抗压强度应等于未掺纤维的对比试件的平均强度，考虑到试验的离散性，试验数据允许有微小偏差。4.3 冻融耐久性：本测试的目的是为了评估纤维素纤维的添加对混凝土的冻融耐久性是否有不利影响。4.3.1 根据ASTM C 666中A步骤进行对比测试。4.3.2每个测试对掺纤维的混凝土和未掺纤维的对比混凝土都需要成型3个试件。含气量应符合ASTM C 494中12.2.2节中所列的要求。4.3.3 合格条件：掺纤维的试件平均耐久性指数应至少等于未掺纤维的对比试件的平均耐久性指数。冻融循环的次数应为300次或者直到纤维试件的平均相对MOE，再或者对比试件降到了初始弹性模量的60，三者中任何一个到达，试验即停止。4.3.4 根据ASTM C 666，为取代测试信息需要提供由ASTM C1116中21.4节冻融性能的一份记录。现场测试报告应由一个有资质的独立的机构提供，包括尺寸、数量、交易名称和纤维种类以及混凝土配合比设计。至少要提供三个不同地点的测试报告。4.4 对劈裂抗拉强度的作用：（如果纤维使用在素混凝土地坪上，在此测试可以省略。）本测试的目的是为了评估纤维素纤维的添加对配筋混凝土的劈裂抗拉强度是否有不利影响。4.4.1 根据ASTM C 234进行对比测试。对配筋的评估需要按照ASTM C 234中4.3节的要求。配筋混凝土养护时间应不少于26天。4.4.2每个测试对掺纤维的混凝土和未掺纤维的对比混凝土都需要成型3个试件。4.4.3 合格条件：掺纤维的试件对配筋的劈裂抗拉强度应等于或超过未掺纤维的对比试件的平均劈裂抗拉强度，考虑到试验的离散性，试验数据允许有微小偏差。4.5 塑性收缩开裂：本测试的目的是表明纤维素纤维可以降低混凝土塑性收缩开裂。测试必须按照附录A中的方法进行，合格条件也列在附录A中。4.6 与混凝土的相容性：本测试的目的是为了评估纤维素纤维在混凝土浆体中接触水分、碱性物质或者其他随有空气带入的物质以及化学外加剂时的长期的抗降解能力。4.6.1 耐碱性测试步骤：根据ASTM D 6942进行测试。4.6.2 测试条件：根据ASTM D 6942，试验将纤维分别放入装有标准氢氧化钙和1.0N的氢氧化钠溶液的开发容器中，以1、3、7、14、21、28和35天为间隔进行测试。对每个样品进行抗拉强度的测试，取8个测值的平均值。4.6.3 合格条件：ASTM D 6942 要求两种溶液浸泡下纤维的平均抗拉强度都不小于原强度的90。4.7 开裂后的性能：4.7.1 概述：冲击试验是用于评估纤维素纤维混凝土在开裂后的整体性：4.7.2 抗冲击能力：测试比较掺和不掺纤维素纤维的混凝土对抗冲击的能力。测试方法见附录B。4.7.3 合格条件：掺纤维的混凝土养护7天和28天后，在破坏前经受的冲击次数都应超过未掺纤维的对比试件的40。4.8 不可燃性建筑材料（可选）：4.8.1 概述：根据ASTM E 136，建筑用天然纤维素纤维应具有不可燃的性能。4.8.2 合格条件：掺天然纤维素纤维的混凝土试件应符合ASTM E 136。5.0 质量控制5.1 应提交符合ICC-ES关于天然纤维素纤维混凝土标准的质量控制手册。5.2 标准并不要求有第三方的检查。5.3 质量控制手册应能够判别纤维的天然性，“天然”性请参考1.4.6节内容。6.0 评估报告认证6.1 如果评估报告申请者/持有者在一个纤维生产商那里购买纤维，则需要提供一份申请者/持有者和纤维生产商之间的协议，即当生产商对纤维做了任何改变时都应该通知申请者/持有者，而申请者/持有者则应通知ICC-ES。6.2 评估报告应包括项目工程师或建筑师对在此项目中使用这种纤维的许可。6.3 对于结构素混凝土，评估报告应指明根据IBC 1909.3节要求，需要提供控制接缝。6.4 对于增强混凝土，评估报告应指明根据IBC 1907.2节要求，需要提供结构增强和抗收缩和温度的增强措施。6.5 每批混凝土信息书应由商品混凝土生产负责人的签名，并当规范管理处有要求时能够去报到。信息书除了按照ASTM C 94 16.1节上的要求内容外还应包括所添加纤维的种类和数量。6.6 如果对其他种类的混凝土，如轻质混凝土，进行评估，则根据本标准对每个种类的混凝土进行测试后的结果都应提交。表1 ASTM标准中的数据IBCIRCBNBCSBCUBCC 31-96Na-98-91-91C 39-96Na-96-93a-93aC 94-98Na-98b-94-94C 172-97Na-97-90-90C 192NaNaNa-90a-90aD 1557-91NaNa-91NaE 136-98e1Na-98e1-94a-79Na=不适用附录A 纤维素纤维混凝土在受限条件下塑性收缩裂缝的测试方法A1.0 介绍此测试方法用于比较掺纤维素纤维的混凝土板和未掺纤维的混凝土板的表面开裂情况。两种混凝土都被置于规定的足以达到混凝土开裂的环境中。两种混凝土也可以被置于预计的工作环境，经受这种环境下的温度和湿度，从而获得纤维素纤维混凝土和素混凝土在开裂方面的不同结果。塑性收缩裂缝通过对每块试件样板表面的裂缝进行计量，以平方英寸为单位取得开裂量，此开裂量就代表混凝土板表面裂缝的计算面积。纤维对收缩裂缝控制的效果以掺纤维素纤维的混凝土的开裂量占未掺纤维的对比混凝土的开裂量的百分比来表示，这两种混凝土在测试时是严格按照相同的干湿条件并同时测试。开裂量以平方英寸为标准。此测试方法对给定混凝土拌合物通过固定或者真实模拟大气条件而改变纤维量来定量分析纤维的效果。因为许多其他因素，诸如水泥级别、集料级配合表层抹面等，都能影响混凝土开裂情况并且这些因素在试验中不能够被精确控制，所以此测试方法可能不适合多个实验室联合评估。A2.0 方法概述混凝土板试件成型刮平后，纤维混凝土板和对比混凝土板都被置于由电风扇产生的气流下。使用电风扇是为了在不同的混凝土试件表面通过相同的气流（见图A1）。混凝土试件上方安装透明板以使气流稳定并方便观测。测试设备示意图见图A1，试件被置于最低蒸发量为0.2磅每平方英尺每小时（0.975kg/m2/h）的环境中。（见规范ACI305）根据ACI305R的蒸发曲线，实验室对比试验的蒸发值取为大于等于某个固定值，如0.2磅每平方英尺每小时（0.975kg/m2/h）。蒸发率由一个面积为1平方英尺（0.0929 m2）的蒸发皿装水并在试验开始至结束进行实时监测（见注释1）。注释1：本测试方法的一个首要决定因素是试件所处环境的水分蒸发量。因为混凝土试件不能保持稳定的水分蒸发率，所以本试验中水分蒸发量以蒸发皿中的测试为标准。试验的干燥条件是为了诱导混凝土在体积减小时受到内部和外部的约束而产生收缩裂缝。测试在混凝土试件终凝时结束。终凝的判定按照ASTM C 403规范。所有试件都必须被置于同样的条件下，并保持试件表面没有覆盖物。测试结束时对每块混凝土板的总的裂缝面积进行计量，以平方英寸为单位。塑性收缩裂缝产生于混凝土凝结过程，从初凝到终凝。因为在这个塑性阶段很难对裂缝进行测量，所以所有的裂缝都是测试结束后进行的。混凝土试件和检测蒸发皿都被置于为本测试定制的环境试验柜中（见图A1和A2）。在成型混凝土板试件前，对实验室设备的空气干湿值进行快速测定以便确定试验需要的条件可以达到。开裂量通过对每块混凝土板的裂缝数和每条裂缝的大致的长度和宽度进行测量计算。累计的裂缝面积就是基于对每块试件混凝土板计量的开裂量而取得的。纤维混凝土试件的开裂量占对比试件的开裂量的百分数即为纤维的使用效果。参考A6.0节，开裂的量化。A3.0 设备模子：矩形平板模，深4英寸（102mm），最小表面积为1.75英尺（0.16m2），矩形尺寸为14英寸22英尺（356mm559mm），底部装有如图所示的约束凸起。模子的材质可以是金属、塑料或者夹板（见注释2）。模子底部的凸起单独用金属板制作，形状大小能够与模子相吻合（见图A2）。注释2：采用吸水率低的夹板制模，可以得到轻质坚固的模子。约束凸起：两个高为1.25英寸（31.7mm）的凸起分别位于模内距各端4英寸（102mm）的地方，给混凝土提供约束力。模子中央高2.5英寸（63.5mm）的凸起则作为塑性收缩裂缝的诱发带。为了使混凝土试件脱模方便，对金属凸起板进行轻度上油，并对多余的油进行清除。同样对模子的内部也进行相同程度的上油。电风扇：可调速，并能够在试件表面产生最小风速为10 mph（16.1 km/h）的气流。传感器：温度、湿度和气流速度传感器用量测试混凝土试件周围的气流速和和试件本身的温度和湿度。振动台：能够在12秒内振实混凝土试件板的最小频率的外部振动台。监视蒸发皿：盛水后有效水面面积为1平方英尺（0.0929m2）1，放于混凝土试件顺气流方向的下游，并垂直于试件。蒸发皿的尺寸会影响蒸发速率。试验开始时加水（至少）至距皿口1/8英寸（3.2mm）处。推荐使用以下规格的蒸发皿：12英寸12英寸1英寸（305mm305mm25mm）或者8英寸18英寸1英寸（203mm457mm25mm）。称量工具：天平或者台秤，用来称量蒸发皿，量程至少为5磅（2.2kg），要求精度为其量程的0.1。可选设备：台秤，称量试件板，量程至少为200磅（90.7kg），要求精度为其荷载重量的百分之一。A4.0 取样、试件和试件组总体要求：混凝土试件板要求厚度为4英寸（102mm）。当使用底部凸起成型试件时粗集料的最大粒径为3/4英寸（19mm）。试件：试件根据ASTM C 192规范在实验室里成型。试件组：每组试件个数最少为6个，其中3个为不掺纤维的对比试件，另外三个为除掺了试验要求的种类和数量的纤维外其他完全与对比试件相同的试件。对比试件可能用于对比不同系列的纤维增强混凝土试件。A5.0 试验过程在模子中成型混凝土，然后在振动台上振动并使混凝土大致与试模顶部齐平。每个试件表面用铁刮子刮平（刮三次）。每个试件振动时间为12秒，以避免混凝土发生离隙现象。可选操作：在混凝土填入模子前，先对模子进行称量。混凝土入模后，清除溢出黏附的混凝土，然后对其进行称量。这样通过称量试验结束时整体重量就可以计算出试件在试验过程中水分的蒸发量。纤维增强混凝土试件和对比试件都被置于指定的风扇气流位置（见示意图A1）。将风扇速度调节到风速高于10mph（16.1km/h），记录打开风扇的时间。同时，确保所有的试件都处在相同的干湿条件下。对混凝土开裂情况的评估就是从这个时候开始的。空气和混凝土试件的温度、相对湿度和气流速度都有位于试件上方4英寸（102mm）处的传感器测得，在记录初始值后每30分钟记录数据。每个试件表面的第一条裂缝产生的时间也被记录下来。以30分钟为间隔的观测一直保持到混凝土终凝或者3个小时为止。对裂缝的测量在混凝土凝结硬化后开始。装好水的蒸发皿在试验开始进行称量后，在试验过程中以30分钟为间隔进行实时称量。每次称量的数据精确到0.01磅（4.53g）。注释3：试验过程中试验柜中的蒸发率应该始终保持在指定的水平，如果有偏差请立即调整到指定值。同时，蒸发皿在此期间也不能碰动。试验进行到终凝完成或者三个小时后，记录空气数据，停止风扇，记录蒸发皿中的失水量。如果计算所得的蒸发速率小于0.2磅每平方英尺每小时（0.975kg/m2/h），则此次测试无效。可选步骤：如果对混凝土试件也进行了称量，则计算出试件的质量损失。A6.0 裂缝的计量对试件表面的开裂面积进行测量，以平方英寸（mm2）为单位。混凝土终凝结束后开始测量裂缝。测量时按顺序从一端到另一端逐条操作，并对测量过的裂缝用记号笔标记，以防止重复测量。每条裂缝的长度通过细线测量，即把细线沿着裂缝放在试件表面上，然后测量线的直线长度。用这种方法测量裂缝时，请掌握好布线测量的估计程度，尽量保持稳定，另外测量工具的读数也要保持前后一致。裂缝的平均宽度的测量方法如下，即对每条裂缝以最小1英寸（25.4mm）的间隔沿着裂缝方向测量裂缝此处的宽度并取此裂缝所有测得宽度数值的平均值（见注释4）。当所有测量结束，且所有裂缝被标记则本步骤完成。注释4：进行裂缝测量时需使用裂缝比较仪或者裂缝显微镜。在测量过程中，测试员关于估计阈值和工具读数的操作稳定性是非常重要的。每条裂缝的面积由测得的长度和平均宽度相乘所得，累加试件表面所有裂缝的面积即得此试件的总开裂面积。A7.0 合格条件试验结果应建立在平均试验结果基础之上，任何个人的罕见的试验结果请注明。对于纤维素纤维在降低混凝土塑性收缩裂缝上，试验数据应该表明至少有50的改善。A8.0 报告撰写报告应包括以下几个部分：*混凝土强度、单位重量和引气量（如果可行）*用水量lb./yd3（kg/m3）、分级集料和纤维；液态外加剂oz./yd3（mL/m3）、水灰比和每组混凝土的塌落度。*纤维体积百分数（）和每次混凝土中使用的纤维种类。*试件的厚度和尺寸大小。*每个试件的开裂面积，以平方英寸（mm2）为单位。*水分损失率，以磅每平方英尺（kg/ m2）为单位。*相对于未掺纤维的对比试件的裂缝比：裂缝面积（纤维混凝土试件）/裂缝面积（比较混凝土试件）100*试件的质量损失（可选）。*计算所得的每个试件的水分损失，以磅每平方英尺（kg/ m2）为单位（可选）。图A1 试验装置示意图图A2 试模详图附录B 纤维素纤维混凝土抗冲击性能评估方法B1.0 概述本测试方法用于比较掺纤维素纤维和未掺纤维素纤维的混凝土试件的抗冲击性能。抗冲击性能