技术报告-钢纤维混凝土课件

华北水利水电大学：赵顺波钢纤维混凝土技术报告华北水利水电大学：赵顺波钢纤维混凝土技术报告技术报告：钢纤维混凝土提纲：1.现行规范2.钢纤维混凝土的特性3.钢纤维4.钢纤维混凝土的配制5.钢纤维混凝土结构设计方法6.钢纤维混凝土的工程应用技术报告：钢纤维混凝土提纲：1.现行规范技术报告：钢纤维混凝土1.现行规范钢纤维混凝土（

steelfiberreinforcedconcrete—SFRC）：在水泥基混凝土中均匀掺入乱向分布的短钢纤维形成的复合材料。钢纤维混凝土JG/T3064-1999纤维混凝土试验方法标准CECS13:2009纤维混凝土结构技术规程CECS38:2004纤维混凝土应用技术规程JGJ/T221-2010技术报告：钢纤维混凝土1.现行规范钢纤维混凝土（steel技术报告：钢纤维混凝土2.钢纤维混凝土的特性增强、增韧、阻裂；钢纤维做为微筋材防止和减少早期收缩裂缝，同时提高抗裂性和降低荷载裂缝宽度影响纤维增强效果的因素有：基体强度纤维体积率纤维长径比纤维与基体的粘结强度：纤维形状、基体强度纤维排列方向：与应力方向的角度纤维分布的均匀性：骨料粒径影响、拌合均匀性技术报告：钢纤维混凝土2.钢纤维混凝土的特性增强、增韧、阻裂钢纤维混凝土增强随体积率、长径比提高长径比30～80，纤维体积率0～2.0％：抗压强度 0～15％抗拉强度 0～80％弯拉强度 0～150％收缩、徐变性能Swamy试验，ρf=1.0%、l/d=5028天、180天收缩降低50％左右。持荷80天，在0.55弯拉强度下受拉面徐变降低58～69％，受压面降低12～17％。钢纤维混凝土增强随体积率、长径比提高长径比30～80，纤维体纤维分布均匀性的影响很大，确保混凝土拌合物的均匀性和施工性能，防止纤维结团和分布不均十分重要。纤维分布均匀性的影响很大，确保混凝土拌合物的均匀性和施工性能弯曲韧性弯曲韧性冲击性能冲击性能抗冲磨性能抗冲磨性能抗冻性能抗冻性能耐腐蚀性能改变钢筋混凝土电化锈蚀状态，降低裂缝宽度，对防 止钢筋锈蚀有利；海滨暴露10年，碳化深度小于5mm，钢纤维锈蚀限于 表面，不胀裂，强度不降低；日本钢铁俱乐部用钢纤维混凝土做海中钢管桩保护 层，10年无锈，相同条件下钢筋混凝土已锈；大水灰比、低强度混凝土钢纤维锈蚀后强度降低。耐腐蚀性能改变钢筋混凝土电化锈蚀状态，降低裂缝宽度，对防 止技术报告：钢纤维混凝土3.钢纤维类型—生产工艺技术报告：钢纤维混凝土3.钢纤维类型—生产工艺技术报告——钢纤维混凝土ppt课件b）按材质：碳钢型、低合金钢型和不锈钢型。c）按形状：平直形和异形。异形钢纤维可分为压痕形、波形、端钩形、大头形和不规则麻面形等。d）按抗拉强度：400级（抗拉强度不小于400MPa，小于700MPa）、700级（抗拉强度不小于700MPa，小于1000MPa）、1000级（抗拉强度不小于1000MPa，小于1300MPa）、1300级（抗拉强度不小于1300MPa，小于1700MPa）、1700级（抗拉强度不小于1700MPa）。b）按材质：碳钢型、低合金钢型和不锈钢型。尺寸：a）钢纤维的长度或标称长度宜为20~60mm，

钢纤维的直径或等效直径宜为0.3~1.2mm，

钢纤维的长径比宜为30~100。b）在高速铁路、工业地坪等工程领域，也可采用标称长度在10mm~15mm或100mm~120mm的钢纤维或其他规格型号产品，但应根据工程对钢纤维混凝土性能的要求，通过必要的试验确定其配合比和施工工艺。尺寸：技术报告：钢纤维混凝土4.钢纤维混凝土的配制工程类别长度（mm）直径（等效直径）（mm）长径比一般浇筑钢纤维混凝土20~600.3~0.930~80钢纤维喷射混凝土20~350.3~0.830~80钢纤维混凝土抗震框架节点35~600.3~0.950~80钢纤维混凝土铁路轨枕30~350.3~0.650~70超高强钢纤维混凝土10-150.15-0.265-100路面、桥面30-600.3-0.950-100工业地坪30-600.6-1.250-100钢纤维几何参数参考范围钢纤维混凝土应采用连续级配粗骨料，其最大粒径不宜大于26.5mm和钢纤维长度的3/4。技术报告：钢纤维混凝土4.钢纤维混凝土的配制工程类别长度（m钢纤维品种、掺量选择主要从以下两个方面考虑： 施工性能：钢纤维分散性、拌合物的和易性、流动性 纤维混凝土力学性能：阻裂、增强、增韧光、直、粗、短，对施工性能有利麻、钩、细、长，对阻裂、增强、增韧有利需要综合考虑钢纤维品种、掺量选择主要从以下两个方面考虑：光、直、粗、短，钢纤维体积率应根据设计要求确定，且不应小于0.35%。使用高强度（700级）异形钢纤维时，钢纤维体积率一般不应小于0.25%，应用于工业地坪时，钢纤维体积率不应低于0.20%。按假定质量密度法确定钢纤维混凝土配合比材料用量时，可按下列公式计算：搅拌时，可采用将钢纤维和粗细骨料、水泥先干拌，而后加水湿拌的方法或采用在混合料拌合过程中加入钢纤维拌合的方法。

当钢纤维体积率较高或混凝土强度等级在C50以上时，可适当延长

搅拌时间。钢纤维体积率应根据设计要求确定，且不应小于0.35%。使用高技术报告：钢纤维混凝土5.钢纤维混凝土结构设计方法钢纤维混凝土抗拉强度计算模式fftk、fftm——钢纤维混凝土的抗拉、抗弯强度；ftk、ftm——不考虑钢纤维的影响按钢纤维混凝土的强度等 级确定的基体抗拉、抗弯强度；λf ——钢纤维的含量特征参数。αt、αtm——钢纤维对抗拉、抗弯强度的影响系数。技术报告：钢纤维混凝土5.钢纤维混凝土结构设计方法钢纤维混凝钢纤维对混凝土抗拉强度、弯拉强度的影响系数钢纤维品种纤维外形基体强度等级atatm钢丝切断型端钩形C20~C450.761.13C50~C801.031.25钢板剪切型平直形C20~C450.420.68C50~C800.460.75异形C20~C450.550.79C50~C800.630.93钢锭铣削型端钩形C20~C450.700.92C50~C800.841.10熔抽异型

异形C20~C450.520.73C50~C800.620.91钢纤维对混凝土抗拉强度、弯拉强度的影响系数钢纤维品种纤维外形耐疲劳性能Ne——标准轴载作用下的等效疲劳循环次数（1）（2）（3）（4）上述公式适用：（1）民用机场、（2）军用机场

（3）公路路面、（4）码头铺面耐疲劳性能Ne——标准轴载作用下的等效疲劳循环次数（1）（21—钢纤维普通混凝土，2—层布式，3—二级配3—钢纤维高强混凝土，3—钢纤维超高强混凝土1—钢纤维普通混凝土，2—层布式，3—二级配第一类结构设计方法：不改变混凝土结构计算模式，将混凝土参数用钢纤维参数代替式中R（…） ——构件承载力函数，按有关混凝土结构设计规范的规定采用；

ff ——钢纤维混凝土的强度设计值；

ak ——几何参数标准值；例：配筋构件受弯正截面抗裂计算第一类结构设计方法：不改变混凝土结构计算模式，将混凝土参数用结构设计方法第二类：按混凝土结构模式稍作修改，引入考虑钢纤维影响的修正项

Rf（…）——以有关混凝土结构设计规范规定的承载力函数为基础，并考虑钢纤维影响的钢纤维混凝土构件的承载力函数；fc——据钢纤维混凝土强度等级按有关混凝土结构设计规范确定的混凝土强度设计值；fs——钢筋强度设计值；βf ——钢纤维对承载力的影响系数。结构设计方法第二类：按混凝土结构模式稍作修改，引入考虑钢纤维构件正截面承载力计算：基本计算模型可采用有关混凝土结构设计规范的规定，但应考虑极限状态时受拉区钢纤维混凝土的残余拉应力。截面上受拉区钢纤维混凝土的残余拉应力可简化为等效矩形应力分布图形，受拉区高度xt和残余拉应力fftu分别按下别公式计算：

式中 x ——截面受压区高度；

β1 ——等效矩形应力图形受压区高度与中性轴到受压边缘距离的比值，按（GB50010）确定；βtu ——钢纤维对受拉区钢纤维混凝土抗拉作用的影响系数

构件正截面承载力计算：矩形截面受弯承载力计算矩形截面受弯承载力计算钢纤维对梁受剪承载力提高主要来自下列因素：斜裂缝上钢纤维作为微筋材的桥架作用，保持一定拉力并增大了骨料的咬合力，降低了箍筋的拉应力。钢纤维使纵筋和箍筋的粘结力和握裹力提高，延缓了裂缝附近钢筋的粘结滑移，增大了纵筋的销栓作用，特别是钢纤维的存在可以延缓甚至避免纵筋保护层剥离，使销栓作用得以维持。增大了受压区混凝土的极限压应变，提高了压区的抗压能力和直剪能力。钢纤维对梁受剪承载力提高主要来自下列因素：钢纤维对梁抗剪的影响rf=0rf=1.0%钢纤维混凝土梁剪切破坏延性提高钢纤维对梁抗剪的影响rf=0rf=1.0%钢纤维混凝土梁剪切构件受剪承载力计算V ——构件斜截面上最大剪力设计值；Vfcs ——构件斜截面上钢纤维混凝土和箍筋的受剪承载 力设计值；Vp ——由预应力所提高的构件受剪承载力设计值；Np0 ——计算截面积上混凝土法向预应力等于零时的纵向 预应力及非预应力筋的合力，按(GB50010)规定计算。构件受剪承载力计算V ——构件斜截面上最大剪力设计值；冲切强度计算βh ——截面高度影响系数，当h≤80mm时，取βh=1.0；当h≥2000mm时，βh=0.9；中间内插；um ——临界截面的周长，取为距局部荷载或集中荷载作用面积周边h0/2处的周长；βp ——钢纤维对冲切承载力的影响系数，对于剪切平直型纤维可取βp=0.45，当采用粘结性能好的纤维并有试验依据时，可提高βp的值。冲切强度计算抗冲切钢纤维混凝土配置范围抗冲切钢纤维混凝土配置范围裂缝宽度跨越裂缝的纤维承担拉力减低钢筋应力增加钢筋与混凝土间的粘结力，增大钢筋应力传递长度，减小钢筋与混凝土的应变差促使主裂缝间产生次裂缝，减小主裂缝宽度降低混凝土的收缩裂缝宽度技术报告：钢纤维混凝土6.钢纤维混凝土的工程应用提高抗裂性（例：高预应力度构件反拱受拉面、大管桩）降低裂缝宽度（例：筒仓、高层转换梁、悬挑结构、桥梁薄壁箱梁、拱顶拱脚）提高构件抗剪强度（例：高层转换梁、剪力墙联梁、短柱、悬挑结构、牛腿、桩基承台）提高板柱结构抗冲切强度提高局部抗压强度（例：轨道梁垫层、大吨位预应力锚固区、重型机械基础）技术报告：钢纤维混凝土6.钢纤维混凝土的工程应用提高抗裂性（提高抗震、抗爆能力（例：地震区一、二级框架节点、剪力墙连梁；动力机械基础、防护门、军事其他防爆工程）提高构件抗冲击强度（预制桩桩顶、桩尖管桩桩 顶、重型机械基础）提高预应力构件抗裂度、构件承载力（预应力箱梁 桥梁结构）提高抗弯、抗剪疲劳（铁路预应力混凝土轨枕）提高抗冲磨、抗气蚀能力（水工结构受水流冲磨的 区域）提高抗震、抗爆能力（例：地震区一、二级框架节框架节点破坏形态SFRC框架节点试件设计节点试验装置钢纤维掺加范围加载制度滞回曲线■钢纤维混凝土框架节点受剪和抗震性能研究

框架节点破坏形态SFRC框架节点试件设计节点试验装置钢纤维加剪力墙破坏形态150030030090032515018001500300300900100100400钢纤维混凝土剪力墙试件设计加载装置与加载制度滞回曲线■钢纤维混凝土剪力墙结构承载能力和抗震性能研究剪力墙破坏形态15003003009003251501800■钢纤维局部增强高强混凝土板冲切性能研究试件尺寸及试验装置破坏形态■钢纤维局部增强高强混凝土板冲切性能研究试件尺寸及试SFHSC梁受弯破坏形态SFHSC梁剪切破坏形态■钢纤维增强高强混凝土梁性能研究■钢筋钢纤维混凝土短柱在低周反复荷载作用下的压弯性能研究

SFHSC梁受弯破坏形态SFHSC梁剪切破坏形态筒仓应用实例山西金沙滩筒仓：内径21m高61.87m在22.63～34.63的12m范围内掺1.0％钢纤维，壁厚由450mm→350mm筒仓应用实例山西金沙滩筒仓：桥梁应用实例重庆市大足县珠溪拱桥，是世界上第一座用钢纤维混凝土建造的拱桥，主拱净跨长60m，高跨比1/8。桥面宽（7+1.5×2）m，设计荷载汽-20，挂-100，箱形截面拱肋如图8-45所示，箱高1.35m，箱宽1.85m，肋宽150mm，上下底板厚140mm，混凝土为C40。桥梁应用实例重庆市大足县珠溪拱桥，是世界上第一座用钢纤维混凝桥梁应用实例乌江吊拉组合桥布置简图桥梁应用实例乌江吊拉组合桥布置简图桥梁应用实例箱梁截面简图桥梁应用实例箱梁截面简图自应力钢纤维混凝土-钢筋混凝土叠合T梁简支转连续体系

模拟桥梁加固试验辽宁（简支变连续梁桥）自应力钢纤维混凝土-钢筋混凝土叠合T梁简支转连续体系模拟桥路面、跑道、桥面、码头铺面钢纤维体积率： 0.3％～1.2％；强度等级： CF30～CF50；SFRC板厚度： 为普通混凝土板厚的60％～80％；接缝间距延长： 为普通混凝土板接缝间距的2～3倍；经济效益： 一次性投资略有提高，使用寿命延 长，维修周期延长，总的费用降低。路面、跑道、桥面、码头铺面钢纤维体积率： 0.3％～1.2％工业建筑地面充分发挥钢纤维混凝土弯曲韧性高的特点，采用塑性屈服线理论Mt、Mr——单位板宽上的板底切向弯矩、板顶径向弯 矩的设计值；W ——单位板宽的截面抵抗矩；fftm,cr ——钢纤维混凝土初裂弯拉强度标准值；Re ——钢纤维混凝土的弯曲韧度比。工业建筑地面充分发挥钢纤维混凝土弯曲韧性高的特点，采用塑性屈刚性防水屋面厚度：30~40mm；粗骨料粒径：≤10mm；分缝间距：不宜大于10m；膨胀剂：水泥重8～15％，湿养护重要。刚性防水屋面厚度：30~40mm；直接式柔性防水材料嵌缝直接式柔性防水材料嵌缝隔离式柔性防水材料嵌缝隔离式柔性防水材料嵌缝预制桩取消铸铁桩靴、桩顶钢板；钢纤维混凝土配置范围，桩顶1.2～1.4b，桩尖 1.6～1.8b，箍筋间距100mm；桩尖网片、螺旋箍取消，桩顶网片可设1～3片；可节省桩顶桩尖钢材70％～80％；贯入度提高40％左右，减少锤击次数20％～30％。预制桩取消铸铁桩靴、桩顶钢板；

研究成果建立了粗细骨料和钢纤维在水泥浆中离心沉降运动的理论模型研究了离心成型混凝土中钢纤维分布的运动规律和受力机理托轮式钢纤维混凝土离心成型技术提出了合理的离心成型技术及质量控制标准■钢纤维混凝土圆形薄壁结构离心成型技术技术难点◎优化钢纤维混凝土配合比与离心成型工艺控制参数，使钢纤维沿圆筒面均匀分布.研究成果建立了粗细骨料和钢纤维在水泥浆中离心沉降运高度27m杆塔室内真型试验

双杆对拉试验■离心成型钢纤维混凝土杆塔计算理论、设计方法电杆在最后一级荷载下的变形高度27m杆塔室内真型试验双杆对拉试验■离心成型钢纤室外立式试验

杆塔在最后一级荷载下的变形室外立式试验杆塔在最后一级荷载下的变形钢纤维混凝土的应用实例工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号龙滩水电站地下厂房永久支护RC-65/35-BN水布垭水电站导流洞，地下厂房RC-65/35-BN瀑布沟水电站导流洞RC-65/35-BN构皮滩水电站地下厂房RC-65/35-BN二滩水电站地下厂房永久支护ZP305万家寨水电枢纽1,2级泵站，交通洞永久支护ZP305天生桥二级水电站引水洞初期支护ZP305大朝山水电站地下厂房顶拱永久支护ZP305LPG汕头地下储气室永久支护RC-65/35-BNLPG宁波地下储气室永久支护ZP305钢纤维混凝土的应用实例工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号龙滩水工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号福堂水电站导流洞初期支护ZP305紫坪铺水电站导流洞初期支护ZP305江口水电站交通洞永久支护ZP305洪家渡水电站边坡支护，导流洞，交通洞，发电机层面层浇注。ZP305公伯峡水电站导流洞、竖井支护ZP305乌江扩机地下厂房支护ZP305桐柏水电站厂房顶拱、边墙永久支护ZP305琅琊山水电站长房顶拱永久支护ZP305三板溪水电站地下厂房永久支护RC-65/35-BN小湾水电站导流洞初期支护RC-65/35-BN工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号福堂水电站导流洞初期支护ZP工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号铁路隧道西康铁路秦岭隧道永久支护ZP305西康铁路椅子山隧道永久支护ZP305西康铁路高碥沟隧道永久支护ZP305西南铁路万军回隧道永久支护ZP305洛湛铁路板门岭隧道永久支护RC-65/35-BN工程名称钢纤维使用部位钢纤维型号铁路隧道西康铁路公路隧道京福三明高速路连接线初期支护RC-65/35-BN大理-保山高速路初期支护RC-65/35-BN元江-墨黑高速路初期支护RC-65/35-BN昆明-石林高速路初期支护RC-65/35-BN绵阳-广元高速路修补RC-65/35-BN上虞-三门高速路修补（模筑）RC-65/60-BN西汉公路秦岭隧道初期支护ZP305杭州解放路延伸段隧道初期支护RC-65/35-BN公路隧道京福三明高速路连接线初期支护RC-65/广州市解放路大桥新建桥面铺装层ZP30540公斤/方无钢筋网秦-沈铁路台安大桥新建桥面铺装层ZP30540公斤/方无钢筋网山西省侯-运线高速公路新建桥面铺装层RC-65/60-BN35公斤/方无钢筋网山西省太-祁线高速晋祠高架桥新建桥面铺装层RC-65/60-BN35公斤/方无钢筋网山西省繁峙县公路桥梁新建桥面铺装层RC-65/60-BN35公斤/方无钢筋网山西省祁-临线高速洪洞大桥新建桥面铺装层RC-65/60-BN35公斤/方无钢筋网山西省祁-临线高速新村大桥新建桥面铺装层RC-65/60-BN35公斤/方无钢筋网广州市解放路大桥新建桥面铺装层ZP30540公斤/方沈阳贝卡尔特钢帘线厂5000平米厂房地面结构层RC65/60BN上海外高桥港区二期工程5760平米集装箱库地面结构层RC65/60BN常熟亚太纸业20000平米浆板仓库地面结构层ZC60/1.00上海华虹NEC电子厂房30000平米地面和楼面面层ZP305、RC65/60BN佳禄科技3000平米厂房地面结构层RC65/60BN三得利啤酒上海有限公司13200平米仓库地面结构层RC65/60BNGE通用塑