广州花都大功率机车项目钢纤维混凝土施工方案

钢纤维混凝土地坪施工方案

靖江思达施密丝金属制品有限公司

Jingjiangstarsmithmeta1productsCoo,Lt

一、地基及地坪处理方案:

根据中华人民共和国行业标准，《公路水泥混凝土路面设计规范》,

钢纤维混凝土整体地坪应铺设在均匀密实的地基土上，对淤泥,淤泥质

土，回填土及杂填土的软弱地基，应根据地面使用要求，活荷载大小，地

基地质情况按现行国家标准“建筑地基基础设计规范”(GB50007

-2002)的有关规定利用与处理,并应严格按照设计及施工验收规范

对地基处理的要求进行施工，即

-本项目由调试涂装联合厂房、车体联合厂房、预处理厂房、组

装联合厂房4部分组成，采用钢纤维混凝土面层，地坪厚度为

200mmo钢纤维掺量分别为：

-预处理厂房：25kg/m3

-车体联合厂房：25kg/m3

-组装联合厂房:25/kgm3

-调试涂装联合厂房：20kg/m3

-地基夯实,压实系数大于0。92O

二、钢纤维混凝土配合比:

SD75型钢纤维掺量：每立方混凝土25公斤,混凝土标号:C25o初

估钢纤维混凝土面层厚0。20mo基层选用水泥或石灰粉煤灰稳定粒

料，厚0。20m.垫层为基配碎砾石，厚0.18m。钢纤维参量为25kR/m3,

钢纤维长度60mm，直径0。'（5mm.路面板平面尺寸选为宽4.5m,

长5.0mo纵缝为设拉杆的启口缝，横缝为设传力杆的假缝。

SD75型钢纤维:冷拉切断型钢纤维，长度60mm,直径0.75mm,

长径比80o由水溶性胶水粘结成排，两端端勾，最小抗拉强度大于

U50MPa.韧度值大于。50。

其余水泥，砂，骨料和水的用量由施工单位制定,混凝土强度需达

到设计要求,建议在

浇筑前用试块做混凝土抗压强度试验.

三、冷拔成排钢丝切断高强（端勾型）钢纤维

直径为0.75MM的冷拔钢丝，用水溶性胶水粘结成排后按照规定的长

度用切刀、切断成60MM短纤维。冷拔钢丝制作的钢纤维的抗拉强度

可达1000~2000MPA°但是它的表面较光滑，与混凝土或水泥浆

基体粘结强度较差。为了增强钢纤维与基体的粘结强度，通常可改变钢

纤维的外形,即生产异型钢纤维的方法加以解决。我公司生产在中用的

方法为：弯钩法。在切断钢丝前，用进给钢丝的夹送辐等距离压出弯钩

后再切断。

四、成排钢纤维的性能

钢纤维混凝土的基本性能

钢纤维混凝土是一种性能优良且应用广泛的新螫复合材料.由于钢纤

维阻滞基体混凝土裂缝的开展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普

通混凝土显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改

善。近20年来，国内外对钢纤维混凝土的力学和结构性能做了大量的

研究，并将其用于道路、桥梁、隧道、水利、海洋、建筑和耐火材料结

构等各项工程中。

1.钢纤维对混凝土的增强效果和影响因素

钢纤维混凝土中乱向分布的短纤维主要作用是阻碍混凝土内部微裂缝

的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展，因此对于其抗拉强度和主要由

主拉应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度等有明显的改善作用.当纤维掺

(体积率)量在1%~2%范围内，抗拉强度泥高25%〜50%,抗弯强度

提高40%〜80%,用直接双面剪切试验所测定的抗剪强度提高

50%〜100%。抗压强度提高幅度较小,一般在。〜25%之间。

2.疲劳性能

钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能较普通混凝土都有较大改善.例

如：抗弯疲劳寿命为106次时，纤维掺量为1。5%(LF/DF=58)的钢

纤维混凝土的应力比为0.68,而普通混凝土仅为0。51；当应力比为0.

7，钢纤维混凝土抗弯疲劳寿命超过105次，而普通混凝土仅达850

次.又如:掺有2%纤维的刚纤维混凝土抗压疲劳寿命达2X106次时,

应力比可达0。92,而普通混凝土的应力比仅达0o56o可见在路面

和机墩等承受疲劳载荷的工程中，使用钢纤维混凝土会使其抗疲劳寿

命显著提高.

3.抗拉强度

为使钢纤维混凝土具有良好的力学性能，要求钢纤维具有一定的抗拉

强度。根据钢纤维的材质和生产工艺不同，其抗拉强度也有所区别。试

验表明，我公司生产的用冷拔钢丝切断的钢纤维抗拉强度较高,一般为

600-1OOOMPA,剪切型、熔抽型和铳削型钢纤维的抗拉强度一般为

380〜80OMPAo由于普通钢纤维混凝土主要是由于钢纤维拔出而破

坏，并不是因为钢纤维拉断而破坏,钢纤维在破坏时承受的最大拉应力

为100~300MPA,因此，只要钢纤维的抗拉强度在380MPA以上，一般

能满足使用要求。

4.弹性模量

钢纤维的弹性模量为200GPA,极限延伸率为0。5%~3。5%。

5.粘结强度

由于钢纤维混凝土的破坏主要是因钢纤维拔出引起的,因此提高钢纤

维与混凝土基体界面的粘结强度是十分重要的。粘结强度的提高除了

与基体的性能有关外，就钢纤维本身来说，应该从改进钢纤维表面和形

状来改善它与基体的粘结性能。常用的方法有:使钢纤维表面粗糙化,

截面呈不规则形状,增加与基体的接触面积和摩擦力;将钢纤维表明压

痕，或压成波形，增加机械咬合力；使钢纤维两端异型化解两端制成弯

钩或大头形等，以提高其锚固力或抗拔力。

6、硬度

各种钢纤维的表面硬度较高，在于混凝土一起搅拌时，一般不宜发生弯

折现象。但有时由于钢纤维的材质较脆，搅拌时也易发生折断,影响增

强效果。所以在实际生产应用中要随时观察成排钢纤维的分散情况，钢

纤维分散均匀后应停止搅拌。

7.耐腐蚀性

钢纤维混凝土耐化学腐蚀性能是人们最关心的问题。对此，国外学者做

了大量的试验和现场暴露试验，几乎得出一致的结论是：钢纤维混凝土

在空气、污水和海水中都呈现良好的耐腐蚀性。暴露在污水和海水5

年后的试件碳化深度小于5MM，只有表层的钢纤维产生锈斑，内部钢纤

维未锈蚀，不会像普通钢筋混凝土锈蚀后，锈蚀层体积膨胀而将混凝土

胀裂.专门研究表明:经300次浸海水循环（浸12H,空气中干12H）,钢

纤维混凝土氯离子浸入深度较普通混凝土小，尽管氯离子超过Oo4%的

活化量，但未见钢纤维腐蚀.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,钢纤维一般不发生锈蚀现象,暴露于混凝土表面或

在裂缝宽度超过0.25MM时,跨越裂缝处的钢纤维易锈蚀。

五、钢纤维混凝土的组成材料

钢纤维混凝土是由短钢纤维、水泥、砂、石和水以及必要的外加剂按

一定的比例配制经凝结硬化后形成的复合材料。钢纤维混凝土中的砂

和石起骨架作用，称之为骨料（集料）。钢纤维均匀地分散于骨料周围,

主要起增强、增韧、限裂和阻裂作用,称之为增强料（相）。水泥和水形

成的水泥浆在拌合料中包裹在骨料和钢纤维的表面，填充骨料与骨料、

骨料与钢纤维之间的缝隙,并起润滑作用，使混凝土拌合料具有一定的

和易性，硬化后的水泥浆将骨料、钢纤维粘结成坚固、密实的整体。

钢纤维混凝土的性能取决于基体混凝土的性能和钢纤维的性能以及相

对含量，同时也与施工工艺（搅拌、成型、养护）有关.

1.钢纤维

钢纤维的增强效果与钢纤维的长度、直径（或等效直径）、长径比以及表

面形状等有关。试验研究表明，在一定范围内，钢纤维增强作用随长径

比增大而提高.钢纤维长度太短起不到增强作用，太长则施工较困难，影

响拌合物的质量，直径过细易在拌合过程中被弯折，过粗则在同体积率

时，其增强效果较差。

试验研究和工程实践表明，钢纤维的长度为15~60MM,直径或等效直径

为0.3〜12MM，长径比在30-100的范围内选用，其增强效果和施工

性能一般可满足要求。

2、水泥

水泥在钢纤维混凝土中是一种胶结材料,与水拌合成水泥浆，具有很高

的粘结力，它把砂、石和钢纤维胶结成一整体,经凝结硬化,形成具有一

定强度的钢纤维混凝土。因此，水泥是钢纤维混凝土的重要组成材料。

3、砂

又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并同时组成钢纤维

混凝土的骨架。

砂的粗细程度用砂的细度模数表示。砂的细度模数对钢纤维混凝土的

强度与和易性有一定的影响，相同数量的粗砂与细砂相比，粗砂的比表

面积较小,因而,在俣证钢纤维混凝土强度的同时,粗砂需要的水泥用量

较细砂为少。显然，当水泥用量相同时\用粗砂配制的混凝土强度要比

用细砂配制的混凝土强度为高。此外，当钢纤维混凝土的拌合料和易性

相同时，细砂混凝土的拌合料需水量较多，但如用过粗的砂拌制，容易产

生离析和泌水现象;如用过细的砂拌制，虽不产生离析和泌水现象:却需

要较多的水泥浆包裹在砂的表面，水泥用量较大.为此，砂的细度模数要

适中，配制钢纤维混凝土的砂宜用中粗砂。砂的级配应符合要求，砂的

密度一般为2.5〜2°7G/CM3.

4、石料

碎石或卵石是组成钢纤维混凝土的骨架材料,常称粗骨料。钢纤维混凝

土所用的石料，通常选用碎石。因碎石的颗粒表面较粗糙，富有棱角，能

产生良好的机械嵌锁作用,与水泥浆有较强的粘结力。因此，在同样的

条件下，用碎石比用卵石所配制的钢纤维混凝土强度为高，但需要的水

泥浆也较多。

钢纤维混凝土所用的骨料粒径，不宜大于钢纤维长度的2/3,一般为

5〜20MM，最大粒径不宜大于20MM，如果骨料粒径过大，将削弱钢纤

维的增强作用，且钢纤维易集中于大骨料周围,不便于钢纤维的分散。骨

料的级配应符合要求，否则会影响钢纤维混凝土拌合料的流动性和水

泥的用量.

5、水

凡能饮用的水和洁净的天然水均可用于钢纤维混凝土的配制,因海水

对钢纤维有锈蚀作用，一般不允许用海水拌制钢纤维混凝土。

6、外加剂

在钢纤维混凝土的拌制过程中，为了改善拌合料的和易性、减少水泥用

量或提高强度,可掺入一定量的外加剂。

外加剂按使用效果可分为减水剂、引气剂、防冻剂、膨胀剂、促凝剂

等。在钢纤维混凝土中,使用较多的是减水剂(普通减水剂和高效减水

剂)，以提高其和易性。

在使用外加剂时应注意的事项是：

(1)根据使用目的，选择品种，在进行技术经济的比较后确定.

(2)所加掺量应按所用品种，并根据使用要求、施工条件、拌合的原材

料等因素经试验确定。掺量以水泥重量的百分率表示.

(3)掺量为1%以下的外加剂(如高效减水剂)应以水溶液掺入为宜。

(4)注意外加剂与水泥的适应性。

(5)外加剂的性能应符合现行标准《混凝土外加剂应用规程》的规定。

另外，在钢纤维混凝土中还可掺入一定量的粉煤灰或硅粉等混合材料,

以改善拌合料的和易性，节约水泥用量以及提高强度。其混合材料性能

应符合现行标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和《用于水泥中的

火山灰质材料》的规定，其掺量可以通过试验确定。

六、钢纤维的投放和搅拌：

钢纤维在搅拌站加入。每投料一次的量应严格计量。

注意在料斗里还没有放入其他材料前，不能首先将钢纤维投入搅

拌。采用普通搅拌方式，搅拌2分钟后检查钢纤维是否搅拌均匀，若有

两根钢纤维粘结在一起的现象，应继续搅拌直至钢纤维完全分散成单

根为止(一般需搅拌3到5分钟)。采用强制搅拌方式时，搅拌时间约20

-30秒.具体搅拌时间应根据具体搅拌设备及搅拌方式而定。现场搅

拌时，搅拌车的体积不得大于6立方米。

钢纤维混凝土的生产过程的各个环节，不论是投料、搅拌、运输:还是

浇筑和成型,都要有利于钢纤维混凝土的密实性和钢纤维混凝土分布

的均匀性，这就是制备钢纤维混凝土特别要关注的问题.

(1)先干后湿的搅拌工艺。先将固体组分钢纤维、粗骨料、细骨料、

水泥进行干拌，使钢纤维均匀分散到固体组分中，然后再加水湿拌，达到

钢纤维在混凝土中均匀分散的目的.避免钢纤维尚未分散即被水泥砂

浆或水泥净浆包裹成钢纤维球的现象.

(2)湿拌工艺。湿拌时关键在于投料顺序,通常先将粗、细骨料、水泥

进行干拌，再加水进行湿拌，在湿拌同时用纤维分散机均匀投料,并进行

拌合。因此，这一投料与搅拌程序，只有采用机械分散的设备才有好的

效果。

(3)分段加料与搅拌工艺。该工艺是先投50%的细骨料、50%粗骨料和

全部钢纤维,并干拌均匀，然后将其他50%粗骨料和细骨料、全部水泥

和水加入湿拌，以达到均匀的目的。当采用自由落体搅拌机时.，这种投

料与搅拌程序更为合适，但用此法搅拌时间要相对延长.

七、钢纤维混凝土的铺设和振捣，抹平.

…浇筑钢纤维混凝土时采用传统方法(与普通混凝土地坪施工相似).

在混凝土浇筑过程中，要对钢纤维混凝土进行振捣，以保证混凝土密实,

并且增强混凝土和钢纤维之间的锚固。钢纤维混凝土表面提浆(采用

振动棒或振动梁)需及时进行，应在混凝土初凝前用浆头覆盖掉露头的

钢纤维。混凝土打磨须及时进行,最佳时间是在混凝土浇完后人可在

上面留下深度小于10毫米.印时（约8小时）开始添加表面耐磨材料

后进行打磨。

1.钢纤维在混凝土中的分散均匀性

在拌合料中加入的钢纤维应分散均匀，才能在混凝土中起到增强作用。

如果加入的钢纤维分散不均匀，将使某些部位的混凝土缺少钢纤维或

钢纤维在一定范围内结团，例如：散装钢纤维在施工过程中就很容易结

团达不到设计要求，不仅没有增强作用,还会引起局部强度的削弱。因

此，只有成排钢纤维才能保证在拌合料中分散均匀，才能保证良好的增

强效果。

2.钢纤维混凝土拌合料振捣的密实性

钢纤维混凝土振捣的密实性与钢纤维在拌合料中的分散均匀性和拌合

料的和易性密切相关。试验表明，良好的钢纤维分散均匀性与和易性是

拌合料振捣密实的前提和基础。但是，钢纤维混凝土拌合料振捣的密实

性，与普通水泥混凝土振捣密实性相比,有特殊的意义。如果不注意钢纤

维混凝土振捣的密实性，也会影响其质量.

钢纤维混凝土拌合料振捣密实，要比普通水泥混凝土拌合料振捣密实

所消耗的能量大些，振捣时间要长，因为在混凝土拌合料中加入的钢纤

维，使钢纤维与混凝土的组成材料相互作用，阻碍钢纤维混凝土拌合料

的流动，尤其干硬性或半干硬性混凝土更为明显。振捣时间与钢纤维的

体积率、长径比有关。

八、养护

薄膜或草包养护,保持表面湿润14天,正常保养周期28天,时间越长越

好。

九、地坪缝的处理：

地坪分仓浇筑,相邻的仓分期浇筑。

施工缝:缝内填弹性材料。施工缝处设传力杆，请见所附详图

切缝:宽度2—3MM,深度可根据铺设混凝土的厚度而定.切缝间距应根

据实际情况按照柱距确定,长宽比小于1.5o（例如6*6米,8*8米,12

*12米）

1、切缝时间视气温而定，正常情况下在浇筑后2天左右切害必也可

按混凝土强度发展到C10时切割。

5、传力杆为①16光面钢筋，钢筋长1000MM,间距300MM,

一侧有塑料套管,与道路做法类似。

6、钢纤维地坪与墙、柱间采用厚度为1OMM泡沫板隔离。泡沫板须

高出预计地坪约2CM。地坪施工完成后除去高出部分。

在地坪的阴角处和阴井处须加附加筋，见附图。

8.钢纤维掺量检验

钢纤维的掺量在混凝土浇注地点取样检验，每组样品为10升。检验方

法为水洗法,将钢纤维从混凝土中洗出，晒干后称量，单个取样钢纤维含

量偏差不得超过配比掺量的20%,每三个取样以上钢纤维含量平均值

的偏差不得超过配合比掺量的5%。

十、钢纤维混凝土施工要点

1.提浆:钢纤维地坪施工中的提浆过程十分重要,通常采用振动梁的方

法进行提浆。（滕州东方项目在第一次路面试验中采用的人工提浆方

法）。

混凝土收干:混凝土的收干时间通常需要7-8小时,具体时间应根据混

凝土配料，混凝土厚度，气温等进行确定，判断方法是用脚踩上去留下小

于10毫米深的脚印。

打磨:首先用水泥与黄沙或水泥与石英砂（1:2的比例）按每平

方米2公斤撒在收干后的混凝土表面，等其吸水湿润后即可进行打磨。

（滕州东方项目在第一次路面试验中没有做）.先用圆盘打磨机进行打

磨，后用叶片打磨机进行镜光打磨，最后进行人工打磨（打磨过程中如

有少量钢纤维露在外面，可捡掉）

200mm厚C25传力杆缝

钢纤维混凝土

地坪构造图

距300

m