钢纤维混凝土路面 steel fiber reinforced concrete pavement 在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。

钢纤维混凝土对纤维品种、特性和掺量的要求

钢纤维混凝土对纤维品种、特性和掺量的要求

1 钢纤维的品种和特性

钢纤维与基体的粘结性能是关系到钢纤维混凝土性能的最重要的因素。根据试验和工程实践，钢丝切断圆直型纤维与基体的粘结性能差，碳钢熔抽型纤维在高温冷却过程中表面形成氧化皮，严重降低与基体的粘结性能，这两种纤维应予以淘汰。考虑到新的钢纤维品种，如高强钢丝切断端钩型纤维、钢锭铣削端钩型（一面有麻面）纤维、剪切异型（端钩型、大头型、压痕型）纤维、低合金钢熔抽型（直型、大头型）纤维，因其性能优良且国内已有工程经验，故将其列入规程。剪切直型、微扭型和波纹型由于生产工艺简单成本相对较低，在剪切过程中使纤维表面不规则有利于与基体粘结，故规程中仍予以保留。注意到低碳钢板剪制的纤维，在基体开裂后其扭曲或波纹很容易拉直，其增强增韧效果与直形差别很小，故使用中可划归一类。除非纤维的强度和刚度都很高，扭曲和波纹纤维才能达到异型纤维的效果。

考虑到高强混凝土基体破坏时强度较低的异型纤维有些被拉断，同时异型纤维的效能与其本身的强度有关，所以将钢纤维强度划分为三个等级：380MPa（380～599 MPa），600 MPa（600～999 MPa）1000 MPa（不小于1000MPa）。应当指出，对中低强度的混凝土，钢纤维的强度并不重要，日本的规范设计中就只规定钢纤维强度的最低限制为380MPa。因此在设计和应用中，一般情况下对钢纤维本身的强度不应提出过分要求。

为防止钢纤维在纤维混凝土拌合过程中被骨料碰撞折断，钢纤维本身不能太脆。吸收美国ASTM A820的有关规定，要求对钢纤维做弯折检验：钢纤维应围绕直径3mm的圆棒弯折90°不折断。

2 钢纤维几何参数和掺量范围

根据国内大量的试验研究和工程应用，规程建议了不同工程采用的钢纤维几何参数如表1所示。在选取钢纤维几何参数和掺量时，要兼顾拌合物的施工性能，硬化混凝土的阻裂、增强、增韧效果和工程的成本。

对于钢纤维混凝土拌合物的施工性能，纤维短而粗、长径比小、掺量低有利；对于钢纤维混凝土强度和韧性，纤维细而长、长径比大、产量高有利。对于施工有特殊要求的如泵送混凝土、湿喷法喷射混凝土以及低流态混凝土（如轨枕），钢纤维不宜太长，掺量不宜太高；对于韧性要求较高或承受地震作用、动力荷载的情形，纤维宜长些，掺量宜高些。

需要特别指出的是：钢纤维的长度还应该与基体混凝土所用骨料的粒径相匹配，不应小于骨料粒径的1.5倍。骨料粒径不宜大于20mm，粒径大于20mm时应通过专门试验确定钢纤维的品种、尺寸和掺量。

表1给出的是参考范围，具体应通过设计计算和纤维混凝土试验确定。钢纤维的最小体积率与纤维的品种特性有关，一般不应小于0.35%（掺量28kg/m），对于异型高强纤维，不应小于0.25%（掺量20 kg/m）。钢纤维常用体积率为0.8%～1.5%。

表1 钢纤维几何参数参考范围

钢纤维混凝土工程类别　长度/mm　直径或等效直径/mm　长径比

一般浇筑钢纤维混凝土　20～60　0.3～0.9　30～80

钢纤维喷射混凝土　20～35　0.3～0.8　30～80

钢纤维混凝土抗震框架节点　35～60　0.3～0.9　50～80

钢纤维混凝土铁路轨枕　30～35　0.3～0.6　50～70

层布式钢纤维混凝土复合路面　30～120　0.3～1.2　60～100