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1、本科毕业论文（设计）题目：钢纤维混凝土施工技术在道路桥梁工程中的应用姓 名： 陈思意 学 号： 1912273104 专 业： 19土木专升本 院 系： 城市与建设学院 指导老师： 王 峰 职称学位： 副教授/博士 完成时间：教务处制2安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研
2、究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名：日期：安徽新华学院2021届本科毕业论文（设计）钢纤维混凝土施工技术在道路桥梁工程中的应用摘要随着时代的发展，建筑结构的不断改变，现有的混凝土已经无法满足当下建筑结构的需求。钢纤维混凝土作为一种新型的高强混凝土材料，其性能远超其他混凝土，能够很好的应对当下的建筑需求。本文首先通过对钢纤维混凝土国内外研究现状的了解，结合钢纤维混凝土近二十年来的发展过程，对钢纤维混凝土的特性进行了总结，并且总结出了钢纤维混凝土的优点以及缺点。纵观整个建筑行业的发展趋势来分析钢纤维混凝土性能以及在各个工程领域的应用情况。通过对钢纤维混凝土配制方
3、法的研究，系统的总结了原材料组成以及掺入量、配合比以及施工工艺对钢纤维混凝土性能的影响。最后通过对上海虹桥机场高架桥建造过程中，钢纤维混凝土使用情况的研究，充分的展示了钢纤维混凝土的工程应用前景。关键词：钢纤维混凝土；性能特点；配合比；施工工艺Application of steel fiber concrete construction technology in road and Bridge EngineeringAbstractWith the development of the times, the continuous change of building structure,
4、the existing concrete has been unable to meet the needs of the current constructionThe demand of building structure. As a new type of high-strength concrete material, steel fiber reinforced concrete has much better performance than other concrete, which can well meet the current building demand.Firs
5、t of all, through the understanding of the research status of steel fiber reinforced concrete at home and abroad, combined with the development process of steel fiber reinforced concrete in recent 20 years, this paper systematically summarizes the performance characteristics of steel fiber reinforce
6、d concrete, and analyzes the advantages and disadvantages of steel fiber reinforced concrete. Through the research on the performance of steel fiber reinforced concrete and the development trend of construction industry, the application of steel fiber reinforced concrete in various engineering field
7、s is analyzed in detail. Through the research on the preparation method of steel fiber reinforced concrete, this paper systematically summarizes the influence of raw material composition, mixing amount, mix proportion and construction technology on the performance of steel fiber reinforced concrete.
8、 Finally, through the research on the use of steel fiber reinforced concrete in the construction process of Shanghai Hongqiao Airport viaduct, it fully shows the engineering application prospect of steel fiber reinforced concrete.Key Words：Steel fiber reinforced concrete; performance characteristics
9、; mix proportion; construction technology36目录1 绪 论31.1 课题背景及研究意义31.2 课题的国内外的研究现状41.3 课题的研究内容82 钢纤维混凝土的特点92.1 钢纤维混凝土的性能特点92.2 钢纤维混凝土的优缺点153 钢纤维混凝土的施工工艺及配置163.1 钢纤维混凝土的施工工艺163.2 钢纤维混凝土的配制194 钢纤维混凝土在道路桥梁施工中的工程应用234.1 钢纤维混凝土使用特点234.2 钢纤维混凝土的工程应用244.3 钢纤维混凝土的施工265 工程案例285.1 工程概况285.2 原材料与配合比285.3 施工工艺295
10、.4 质量控制措施305.5安全措施316 总结与展望316.1总结316.2 展望31致谢33参考文献341 绪 论1.1 课题背景及研究意义 随着我国综合国力的不断提升，经济体制越来越完善，交通领域也随之飞速发展，天上地下交通工具的使用密度也越来越大，因此对于承载这些交通工具的路面、桥面要求也越来越高。在我国，二三十年前，路面桥面几乎都是由普通水泥混凝土筑成，其抗压强度较高，板块性也较好，也相对较为耐磨，但是随着车辆密集程度的增加，其缺陷也不断显现：普通水泥混凝土脆性大容易开裂，受温度影响较大，而且路面板抗弯性差，易发生板块断裂，所以普通水泥混凝土渐渐的不能满足交通事业飞速发展的时代。此时
11、，钢纤维混凝土（SFRC）崛起了，它弥补了之前普通水泥混凝土的不足，通过混凝土中分散的钢纤维，大大提高了混凝土的抗裂性，当然钢纤维混凝土相比较原普通水泥混凝土而言，在抗拉强度、抗弯强度、抗冲击性等方面也大大增强。所以钢纤维混凝土一出现，就被广泛应用在道路桥梁等方面。可以说钢纤维混凝土的出现，是混凝土技术的一场革新，对传统的建筑材料产生深远影响。但事无绝对，钢纤维混凝土在性能方面很出色，不过随之而来问题就是钢纤维混凝土的生产成本较高，所以钢纤维混凝土如何做到性能最大化成为我们现在需要攻克的问题。1.2 课题的国内外的研究现状 1.2.1 国外研究现状二十世纪初期就有国外学者开始对钢纤维混凝土（S
12、FRC）进行研究，他们将钢纤维作为加筋材料添加进混凝土，来增强混凝土的抗冲击能力和抗拉强度。后来有学者阐明了钢纤维增强混凝土基体的原理，从而促进了对 SFRC 的研究与应用。自二十世纪中期以来，国外许多学者对 SFRC 的力学表现进行了研究，例如英国的Hannant1、日本的小林一辅、美国的 Balaguru2等。近年来钢纤维混凝土的发展十分迅速，在很多工程领域都被广泛应用3, 4。Tiberti5等制备了 0.5%以及 1.0%两种钢纤维掺入率的 SFRC试验梁，并使用三种不同的荷载水平对构件进行三点弯曲试验，试验分为单调荷载试验和循环加载疲劳试验两种。试验得出了 SFRC 梁的循环蠕变曲线
13、，发现钢纤维可以提高混凝土的疲劳寿命，但是在高周疲劳状态下，钢纤维增强的有效性会稍有下降。Parvez6等设计了 16 根不同钢纤维掺入率的 SFRC 梁，分别对其中12根进行常幅疲劳试验，4 根进行静载破坏试验，对SFRC 的疲劳寿命及钢纤维阻裂能力进行研究。试验结果显示，钢纤维可以增强混凝土的抗裂能力，减小构件的变形，限制裂缝的发展延申，SFRC 梁是通过降低受拉钢筋的应力水平，从而来增加结构在循环荷载作用下的疲劳寿命。在混凝土中加入钢纤维，改变了构件的开裂形式。而且钢纤维可以明显的改善混凝土裂缝间未受损部分的拉伸硬化。因为钢纤维增强了构件的韧性，发挥了桥接效应，所以还可以在裂缝处提供明显
14、的残余应力。文献7通过对布雷西亚大学进行了 90多次不同尺寸、钢纤维含量和混凝土强度的钢筋 SFRC 棱柱体进行拉伸的试验研究，进一步研究钢纤维对裂缝增长的抑制作用，并且将钢纤维特征值对减小裂纹间距和裂纹宽度的影响用来作为 SFRC 韧性的函数进行了评估。Guo ang Meng8研究了钢筋和钢纤维对地铁隧道钢纤维混凝土预制隧道段力学性能的影响，表明钢纤维与钢筋的相互结合是隧道管段加固的最佳选择。Wang 等9进行了掺加钢纤维后的喷射混凝土经冻融循环和硫酸盐侵蚀之后的性能研究，研究表明，在该混凝土基体中会形成十分紧密的微观形态，减轻损失拉应力，试验初期的强度特性如抗压、劈裂等显著提高。得出钢纤
15、维增强喷射混凝土抗冻融、抗硫酸盐侵蚀性能最好的结论。 近期关于超高性能的钢纤维混凝土动力性能研究成果比较多。Ren10为此也做了试验，试验研究结果得出超高性能水泥基复合材料的极限动态韧性会随钢纤维掺量的增加而增加，而钢纤维的掺量和类型对动态弹性模量以及峰值应变的影响很小，可以忽略不计，且对动态抗压强度的增强效应影响也较小。在钢纤维体积分数为 2.0%时，钩端的钢纤维动态抗压强度的提高效果就不如直形钢纤维。Jin 等11通过对超高强度钢纤维混凝土的静力学和动力学性能研究发现，在钢纤维含量和应变率增大后动态抗压强度逐渐提高。同时，在应变率较高的情形下，超高强度钢纤维混凝土具有较好的能量吸收能力和抗
16、压韧性。Wu 等12研究了超高性能混凝土的性能受体积分数分别为 03%的三种形态钢纤维的影响。结果表明，钩端型钢纤维混凝土抗压强度高于直端型。Wu 等13开展了超高性能钢纤维混凝土动态拉伸试验，结果表明：钢纤维的加入可以有效地减缓裂纹的形成和扩展。Su 等14对超高性能混凝土的动态抗压强度性能进行评估，研究发现，直形的钢纤维比弯曲形的钢纤维具有更好的动态抗压强度增强效应，纤维长度和长宽比的增加有利于增加材料的动态强度。与普通强度混凝土相比，超高性能混凝土的率敏感性较低。 Li 等15研究了多种应变速率下钢纤维对混合纤维超高韧性胶凝复合材料动态抗压性能的影响。发现在高钢纤维含量试验中，试件动态强
17、度的率敏感性较低。相反，应变率的增大使钢纤维含量对强度的敏感性降低。通过电镜扫描技术对试件断裂面的观察发现，在钢纤维的表面只有少量的水化产物，而在聚乙烯醇的表面水化产物较多，故其与水泥基的粘结强度较大。1.2.2 国内研究现状国内钢纤维混凝土探索分析、实验滞后于西方。上海市政工程研究所等曾在 1978 年开始进行相关研究实验，实验的材料为废旧钢丝，即把废旧纲丝采用相应技术处理，随之将其运用于路面工程钢丝混凝土中的钢纤维，同时对其力学特征深入分析，探究其对所受配合比、钢纤维掺量、制作技术的影响。侯蔚峰16选用了不同钢纤维特征值的钢纤维构件，对其进行静载及疲劳弯曲荷载试验，研究构件的弯曲力学性能受
18、钢纤维体积率和钢纤维混凝土抗裂性能的影响。结果显示，钢纤维掺入量对构件的延性增强效果较为明显，使 SFRC 达到“裂而不散”的效果；试件在静载弯曲试验中，钢纤维提升了试件的抗弯极限承载能力，但不会改变试件的破坏形式，SFRC 试件的弯曲疲劳破坏形式与静载不同，当荷载循环到一定次数后，构件发生了脆性破坏。张冲17研究了钢纤维的掺入率对裂缝宽度、疲劳寿命以及破坏特征等方面的影响展开探讨。研究结果表明，在受到静载的作用下，所研究的试件能够表现出较好的延性，但在受到循环荷载的作用下时，SFRC 构件发生典型的脆性破坏，这与上述侯蔚峰的试验结果一致；在疲劳试验中，控制其他条件相同，构件的变形、裂缝宽度以
19、及应变等随着钢纤维掺入量的增加而减小；SFRC 构件的疲劳特征值随加载次数增加可分为三个阶段：迅速增加阶段，稳定扩展阶段，失稳发展阶段；与普通混凝土构件相比，SFRC 构件的开裂荷载以及疲劳寿命均有很大的提升。张井财等18设计了 18 组不同钢纤维掺入率的 SFRC 试件，将这些试件分别进行三点弯曲试验。试验结果显示，SFRC 构件的弯曲韧性和等效弯曲强度提高很明显，钢纤维掺加率与构件弯曲强度及韧性增益比基本呈线性关系。而钢纤维对初裂强度的影响较小。普通混凝土构件的荷载挠度曲线只有两个阶段，破坏形式为脆性破坏，而 SFRC 构件的弯曲破坏具有明显的延性，整个过程可分为三阶段：线弹性阶段、软化阶
20、段和破坏阶段；试验测得 C30、C40、C50 混凝土的界限钢纤维体积掺量分别为 0.42%、0.48%和 0.53%，对其进行无量纲处理，结果发现SFRC 构件的延性指数与体积参数之间呈线性关系。崔光耀19对钢纤维混凝土、钢筋混凝土、混凝土的承载特性分别进行分析，形成了具有创新性软弱围岩支护观点。彭帅20利用SHPB研究SFRC动态压缩试验结果受钢纤维掺入量的影响，并且在试验中，施加以不同温度环境，绘制出在温度影响下钢纤维混凝土的动态应力应变曲线。龚琛杰21分析了管片接头的极限承载能力，对破坏状态进行了观察，对两种管片接头的优劣性做出了评价。基于落锤冲击试验设备，潘慧敏22对钢纤维混凝土抗冲
21、击性能所受钢纤维掺量的影响进行了探索，分析其阻裂效应及增韧机理。赵燕茹等23进行等幅疲劳试验以及静载破坏试验，通过不同钢纤维掺入量，来分析其影响。其结果表明，因钢纤维的加入而延缓了混凝土梁中性轴的上升，提高了构件的变形能力。SFRC 梁的钢筋及混凝土应变随着荷载循环次数的变化曲线呈现三段式增长。在循环荷载应力水平相同条件下，SFRC 梁的疲劳寿命明显的高于普通试验梁。张胜利24设计了不同钢纤维含量的 SFRC 试件，用来测定试件内的钢纤维分布情况，结果显示，钢纤维含量越多，构件裂后的延性、承载能力也越好。徐礼华等25用36 根不同钢纤维特征值的 SFRC 构件进行单轴疲劳试验。研究表明，SFR
22、C 疲劳受压作用下的应力应变包络曲线与静载作用时一致，对于同一卸载点应变，SFRC 累计塑性应变与钢纤维体积率成反比。郭蒙蒙等26, 27设计了侧向压力的有无对混凝土单轴疲劳影响的试验，研究了其疲劳特性和钢纤维增强幅度，结果显示，侧向压力会降低混凝土的疲劳寿命，且侧向压力越大，疲劳强度越低。孙骁晓28借助于大型有限元软件，从细观和宏观的角度对混凝土的疲劳裂纹的各个阶段的特性进行了模拟对照研究。提出了混凝土数值模型从细观到宏观的转、数据共享的方法，并且从结构的层面模拟了裂纹扩展的动态计算。孔宪京29利用不同钢纤维掺量下的钢纤维混凝土本构关系，分析面板堆石坝的弹塑性地震反应，通过对照的研究方法，来
23、探究钢筋混凝土与钢纤维混凝土制备的面板动力损伤情况的不同。周平30通过自己研发出的卧式加载试验台架，对由SFRC制成的单层衬砌模型进行试验，通过对其施加不同的荷载来分析所受模型内力的分布规律。徐海岩31发现钢纤维混凝土制作的衬砌管片可靠性更高，遂对管片在偏心受压前提下的破坏机理及其模式进行了探索分析，随后将围岩放能与衬砌管片破坏吸能关系获得，奠定了这种管片的实际应用基础。杨美32依托工程案例对钢纤维混凝土内的增强机理进行了研究分析，探究了其抗压强度，并在工程建设现场试验研究了材料、配比、施工工艺等不同因素对SFRC力学性能的影响。根据国内外专家所研究的成果也可以发现，目前钢纤维混凝土主要应用在
24、公路、桥梁、铁路隧道衬砌支护等工程领域中，将钢纤维混凝土应用道路桥梁施工中的报道十分鲜见。1.3 课题的研究内容本课题通过对SFRC的国内外研究现状的了解，从以下几点方面来分析SFRC特性以及它的工程应用： （1）通过对SFRC的材料性能以及优缺点进行详细的介绍，并通过其优异的性能对SFRC在工程上的应用前景展开了分析。 （2）通过对SFRC的设计原理、影响因素以及配合比的研究，系统的分析了具体的制配流程，详细的介绍了影响混凝土性能的因素有哪些。 （3）主要是通过具体的工程案例，展示了SFRC在工程上应用的流程，并对其进行分析和总结。2 钢纤维混凝土的特点2.1 钢纤维混凝土的性能特点2.1.
25、1 钢纤维混凝土的抗冲击性能在混凝土中加入钢纤维可以显著提高抗冲击性能。SFRC是由钢纤维和混凝土混合制成的一种复合材料，相比钢筋混凝土而言SFRC具有更好的抗拉伸性能、抗裂性、韧性以及承载能力。通过SHPB装置进行中级压缩试验，结果如下表所示，随着应变率增加，钢纤维对破坏强度的增强逐渐减弱。表1 C40V2动态力学性能应变率/s-1抗压强度/Mpa峰值应变/10-3弹性模量/Gpa1645.21.21342.53563.82.15043.75675.32.19852.06785.42.21557.67791.12.24160.99093.32.30163.32.1.2 钢纤维混凝土的抗疲劳性
26、能在混凝土中随着钢纤维的加入，其弯曲疲劳性能明显被优化。如下图所示为SFRC与普通混凝土的疲劳特性比较，由图可知，选定一致的疲劳寿命时，应力比随钢纤维体积率的增大而增大。可见钢纤维混凝土的疲劳强度得到明显提高，抗疲劳性能增强。2.1.3 钢纤维混凝土的抗冻融性能SFRC试件重量的消耗主要原因是：在冻融循环过程中，混凝土表面浆体逐渐剥落，从而造成重量损耗。对其进行冻融循环试验后，如图可知，钢纤维的体积率与混凝土重量损耗有密切关系。钢纤维体积率增加时,混凝土重量损失减慢,混凝土抗剥落能力增强。美国学者将钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见表2：表2. RC与SFRC性能比较物理力学性质
27、指标普通钢筋混凝土RCSFRC极限抗弯拉强度2-5.5MPa5-26 MPa极限抗压强度21-35 MPa35-56 MPa抗剪强度2.5 MPa4.2 MPa弹性模量2X10一3.5X10 MPa1.5X 10-3.5X10 MPa热膨胀系数9. 9 10. 8m/m k10.4-11. 1 m/m k抗冲击力480N in1380 N m抗磨指数12抗疲劳限值0.5-0.550.80-0.95抗裂指标比1L韧性11020耐冻融破坏指标数11.92.1.4 钢纤维混凝土的力学性能钢纤维混凝土的力学性能包括一下几个方面：（一）抗压强度根据中华人民共和国国家标准规范，混凝土立方体抗压强度的计算方
28、法可用式(1)表示: (1)式中: F立方体试件破坏时试验机的加载力，N;A混凝土试件截面面积，mm。如表3、表4所示，不同钢纤维掺量下混凝土抗压强度结果。表3立方体抗压强度试验结果混凝土等级钢纤维掺量/%立方体编号养护时长/d立方体抗压强度fcu/MPa平均值C400BZ-12848.6148.43C400BZ-22848.52C400BZ-32848.36C400.5SFRC0 542849.6249.56C400.5SFRC-O.5-22849.38C400.5SFRC-O.5-32849.68C401SERC4.0-12850.9950.82C401SERC4.0-22850.72C4
29、01SERC4.0-32850.75C401.5SERC-1.5-12851.5251.46C401.5SFRC4.5-22851.61C401.5SFRC4.592851.24表4不同钢纤维掺量时混凝土试件抗压强度试件编号抗压强度/MPa纤维掺量/%强度提升量/%BZ48.4300SFRC9.549.560.52.33SFRC4.050.8214.93SFRC4.551.461.56.26观察图1可知，将钢纤维添加到混凝土中后，混凝土的抗压强度相比原来大幅提升，而且掺量越大，增强越多。 图 1 不同钢纤维掺量抗压强度分布图（二）劈裂抗拉强度根据规范，钢纤维混凝土立方体试件的劈裂抗拉强度按式(
30、2) 计算: （2）其中，fts为钢纤维混凝土立方体试件的劈裂抗压强度。表5不同钢纤维掺量时混凝土试件劈裂抗拉强度试件编号抗压强度/MPa纤维掺量/%强度提升量/%BZ3.8300SFRCQ 54.380.514.36SFRC-1.05.02127.17SFRC-1.55.471.533.67由表5及图2可以看出，在混凝土中添加钢纤维后，原混凝土劈裂抗压能力提高，并且几乎是按照线性关系提高的，而钢纤维添加体积率为1.5%时，强度不再呈线性增长，仅提升了33%，由此可以看出，在混凝土中添加钢纤维后，存在一个增强效果的极大值点，若钢纤维掺量小于这个极大值，则钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度的提升非常显著
31、，基本呈线性增强，而钢纤维掺量大于这个极大值掺量点时，继续在混凝土中增加钢纤维的掺量，虽依然有一定的提升效果，但提升效果不再那么明显。图 2 不同钢纤维掺量劈裂抗拉强度分布图（三）弹性模量混凝土结构设计国家规范中混凝土弹性模量Ec计算公式为: （3）式中:应力为 1/3 抗压强度时的荷载，N;应力为 05 MPa 时的初始荷载，N;A试件承压面面积，mm2;L测量标距;按式（4）计算: （4）式中: 最后一次从 F0加荷至 Fa时试件两侧变形的平均值，mm;受力为 Fa时试件两侧变形的平均值，mm;受力为 F0时试件两侧变形的平均值，mm。同时规范规定了混凝土受压弹性模量计算精确至100 MP
32、a。综上可将式(3)及式(4) 归结为下式: （5）将各个试件所测得的数据值按照式(5)进行计算，获得不同钢纤维掺量时混凝土的弹性模量数值，各组试件取平均值后获得的试验数据如表6所示。不同钢纤维掺量弹性模量分布见图3。表6不同钢纤维掺量时混凝土试件弹性模量试件编号纤维掺量/%弹性模量/GPa强度影响量/%BZ041.230SFRC-O. 50.541.941.72SFRC4.0143.876.40SFRC4.51.544.728.46图 3 不同钢纤维掺量弹性模量分布图根据表6给出的不同钢纤维掺量时混凝土试件弹性模量试验数据值，在混凝土中加入钢纤维后，混凝土的弹性模量有所提升，但提升的效果不是
33、非常明显。综上可得，当混凝土强度等级较高时，其中的钢纤维就越能更好的发挥其作用，试件的抗压强度、抗拉强度等力学性能表现越好。2.2 钢纤维混凝土的优缺点优点是：在交通飞速发展的时代，仅凭原有的混凝土材料已经不能满足，各国科学家研究发现，在混凝土中掺入一定量的钢纤维，能够提高混凝土体复合材料的抗拉、抗弯、抗剪强度，获得更大的承载能力及其更好的耐磨性，并且在实际应用中也充分满足了人们生活的需求，让我们生活的更舒适、安全、便捷；但钢纤维混凝土也有其缺点：第一点就是成本高，因为在原本的混凝土中需要添加一定量的钢纤维，针对于不同的工程要求，钢纤维的含量也不同；第二点就是钢纤维混凝土的配制比较繁琐，在进行
34、配合比设计时，需要协调各个量之间的关系，而且钢纤维混凝土的施工比较麻烦，拌和钢纤维混凝土时，一定要确保钢纤维的均匀，不然就会产生结团现象。总结：钢纤维混凝土有其特性优点也有避免不了的缺点，但在道路桥梁的工程应用中，钢纤维混凝土是不可或缺的，因此我们需要扬长避短，发挥钢纤维混凝土的优势，尽量避免或改善其劣势，使工程建设更经济、安全、有保障。3 钢纤维混凝土的施工工艺及配置3.1 钢纤维混凝土的施工工艺3.1.1钢纤维混凝土的强度增强机理（1） 混凝土添加钢纤维，水泥能够很好的与钢纤维融合在一起，并且一起抵抗外部压力。（2） 当出现基料爆裂等情况时，钢纤维混凝土仍有能力承受外力。但添加过多的钢纤维
35、，反而会使结构更容易发生变形，而且在持续的作用下，钢纤维可能会被从结构中拉出。因此，钢纤维混凝土的增强机理很重要，把握好钢纤维的掺量，使混凝土质量不受影响。3.1.2 钢纤维混凝土的配比设计在对钢纤维混凝土进行配比设计时，首先要注意钢纤维体积率一定要计算准确，因为即使是一点点差异，也会使得钢纤维混凝土不能发挥最优性能。除了钢纤维体积率，钢纤维的韧性强度也需要通过精确的计算。在一些具体的施工过程中，如路桥得抗弯强度、路面的厚度以及钢纤维混凝土材料的抗折强度都需要达到符合工程的要求，这就需要施工人员有能力对钢纤维和混凝土材料配比进行规范的设置，也就成了保障项目工程的质量的基础。比如，当钢纤维掺入量
36、在0.6%1.2%时，材质的抗拉力强度会随着掺入量的不同会呈现出类正太分布的变化，随着掺入量由0.6% 增加到0.8%时，钢纤维混凝土的抗拉力强度也会逐渐提升，并且当掺入量达到0.8%时出现最大抗拉力强度，而这时对掺入量进一步增加，这种变化反而开始呈现负相关的趋势。通过以往数据验证，配合比调到0.8%最佳。对于水泥的选用，应该选用42.5级或以上的普通硅酸盐水泥；石头选择上应该选用立方颗粒的碎石来使材料中的各原料分布更加均匀，而且要求有一定的强度和硬度；优秀的抗冻性也是钢纤维混凝土所需要具备的，因此，在外加剂选用方面应该采用优质化减水，如果是用在路桥施工时应优选引气型减水剂，可以提升材料的抗冻
37、性；选用细集料时应该注意，优先选择天然中粗砂，并且含量百分比不能超过0.075mm；而且用水也有规定，应该选用纯净的自来水，而不该为了贪图便宜采用带有泥沙的河水。只有依据准确科学规范的操作，对各原料进行精准的计量，才能够达到科学规范的钢纤维混凝土配比，从而提升钢纤维混凝土的质量，为合格的工程质量奠定基础。3.1.3 搅拌工艺钢纤维混凝土的搅拌有着严格的规定，钢纤维的投放必须先干后湿。第一步，投入基质材料，保证材料搅拌均匀；第二步，经过震动筛的筛分作用将钢纤维分层投入搅拌机中，严格根据规定的流程进行材料的添加，等上一波材料搅拌均匀后再投入下一波材料，这样才能够有效保证各级材料均分布，进而避免混凝
38、土搅拌时钢纤维结团，并且搅拌时长也需要严格的把控。一般的操作案例是先把粗细骨料、钢纤维、水泥分层混合，再干拌1.5min，然后添加清水继续搅拌3min，才能达到良好的质量。针对于不同的施工工程，图4 钢纤维混凝土的搅拌也需要对应不同的掺入量和搅拌时长。对于路面工程，钢纤维掺入量应该控制在3080kg/m之间，掺入量过多就会造成搅拌结块；对于桥梁工程，钢纤维的投放量应当在50100kg/m之间，钢纤维加入的过少或过多，桥路的性能都不能得到最优。在钢纤维混凝土搅拌中，搅拌时长需增加2025s，采取先干后湿的办法，干拌时间控制不低于1min。当有如下情况时：体积率较高、拌合物较干，拌和量控制不要超过
39、额定搅拌量的80%，当搅拌机容量比较小时，需要将拌和时间适当的延长1min左右。除了现场搅拌以外，在钢纤维混凝土运到施工现场的路途中，为了减少材料结块，需要提前选择最快的运输路线，节约运输时间，选用运输车方面也需要特别注意，应该选择卸料方便的运输车，特别是对与长时间的运输。但凡出现了离析现象，一定要及时地进行二次搅拌，避免材料结块和浪费。3.1.4 钢绞线安装和混凝土浇筑在路桥结构施工中，第一步就是要做好钢绞线安装，因为钢绞线安装的好坏对路桥结构的牢固性和承重能力非常重要，注意在使用预应力钢绞线时，应当分段使用。施工时还应该将预应力钢筋的长度提前确定好，借助钢绞线的两端恰好可以作为受力的支点，
40、当支点位置确定好后，将不同预应力的各锚点相连接，在切口两端用钢线绑扎，路桥的基本框架就形成了，这样的好处是可以防止钢筋表面出现破坏。图5 钢绞线的安装框架成型后，需要对钢绞线进行梳理，避免钢绞线交叉。之后钢纤维混凝土浇筑时，要求施工人员对混凝土分层浇筑，分层浇筑时，当混凝土表面的泥浆不再下沉，就停止浇筑，只有这样，混凝土结构层才得以均匀。高温浇筑时，还应注意操控速度，从混凝土拌合料卸出，到混凝浇筑完成，所用时间应控制在半小时内，切记不能盲目加水。此外，温度升高同时会引起温差变高，为了避免钢纤维混凝土出现裂缝和大面积结块，在施工中，应对温度进行控制，观察混凝土温度的变化，避免外部温度对钢纤维混凝
41、土浇筑造成影响。3.1.5 喷射钢纤维混凝土施工在隧道砌衬的施工中，将用到喷射钢纤维混凝土的工艺，喷射不但能保证砌衬的完整性以及强度，而且能简化隧道的防水防渗。喷射钢纤维混凝土与素喷混凝土相比，性能差异如表7所示：表7 钢喷与素喷性能对照表强度抗冲击性韧性抗冻性耐疲劳性素喷混凝土一般一般一般一般一般喷射钢纤维混凝土较好较好较好较好较好3.2 钢纤维混凝土的配制3.2.1 配制要求为配制高强度钢纤维混凝土，应满足下面几个要求:（1)材质均匀且数量足够的高强钢纤维；（2)钢纤维需要持续保持自身一定的强度；（3)钢纤维必须均匀分布在混凝土内部；（4)基体材料应必须足够的抗剪强度。3.2.2 组成材料
42、钢纤维混凝土由钢纤维、水、水泥、粗集料、细集料、外加剂和活性矿物掺合料等组成。（1） 钢纤维钢纤维有许多不同的种类，在针对不同的要求时，可以选择不同种类的钢纤维，在选择时，需要考虑到钢纤维的长度、直径以及长径比。正常的钢纤维混凝土长度在2050mm左右，直径在0.30.8mm为宜，钢纤维的长径比为6080时最优。（2） 水泥为了保证钢纤维混凝土的质量，应提前降低水泥中所含的有害成分（氧化钙、氧化镁），并且选择的水泥还要求强度高、流动性强。实际施工时更多的选择强度等级为42.5或者更高的普通水泥或者硅酸盐水泥，但是过高等级的水泥水化热大，强度略微降低，不容易保存。（3） 粗集料粗集料的规格对钢纤
43、维混凝土也有一定的影响，在粒径为515mm时最好，最大不可超过20mm，可采用坚硬密实的碎石做为粗集料。（4） 细集料细集料的加入可以有效的避免钢纤维混凝土过于干硬，根据规范要求，含泥量不大于2%，细度模数要大于2.6，通常应采用细度模数为3.0的天然河沙。（5） 水采用无有害物质的纯净水或饮用水。（6） 外加剂外加剂一般应选用减水率大、增强率高、引气性低且不含氯或含氯微量的高效减水剂或超塑化剂。外加剂的选择能够明显提升钢纤维混凝土的性能。（7） 活性矿物掺合料活性矿物掺合料已经是钢纤维混凝土中不可或缺的组分，能够改善新拌混凝土的性能、增进强度，提高抗裂、抗渗等能力。3.2.3 配合比设计钢纤
44、维混凝土的配合比设计十分重要，而且比较复杂，一般通过试验计算法来确定。（1） 水灰比的确定抗压强度主要取决于水灰比W/C即：式中：W表示单位体积混凝土中的用水量，kg；C为单位体积混凝土中水泥用量，kg；为水泥实际强度，Mpa为混凝土28天龄期抗压强度，MpaA，B为与粗集料有关的回归系数（对于碎石一般取A=0.46，B=0.52）（2） 用水量的确定钢纤维混凝土单位体积的用水量可以通过下式确定 ，然后试配加以调整：式中：为维勃稠度，S；为砂的细度模数；为碎石的最大粒径，mm；为钢纤维体积率，%（3） 砂率的确定砂率对钢纤维混凝土的配制影响很大，不仅关系到拌合物的工作性，还决定了钢纤维混凝土的
45、密实性，而且砂可以更好的使钢纤维与基材相粘结。砂率可由下式确定：式中：为钢纤维混凝土砂率，%为普通混凝土砂率，%为钢纤维体积率，%一般情况下，钢纤维混凝土中砂率应不低于50%。（4） 钢纤维体积率的确定在混凝土中掺入钢纤维后，相比较原混凝土，抗性增强，延性和韧性也有很大提升。钢纤维的体积率可以根据两个角度来确定，如下式：根据抗折强度：根据抗拉强度：式中：为钢纤维混凝土的抗折强度，Mpa；为水泥实际强度，Mpa；为钢纤维混凝土的抗拉强度，Mpa钢纤维混凝土中钢纤维体积率一般不超过2%，通常情况下最好为1%1.5%。4 钢纤维混凝土在道路桥梁施工中的工程应用在道路桥梁施工中应用钢纤维混凝土材料，可以有效的提高道路或桥梁的抗弯强度，提升其本身刚度，而且还可以使得路桥结构本身的自重，除此之外，还可以提升路面、桥面的耐久性能和抗裂性能。在对道路桥梁的建设过程中，钢纤维混凝土材料的