钢纤维混凝土配合比设计参数的确定

1.钢纤维掺量的确定

钢纤维混凝土中钢纤维的含量,应以混凝土的抗拉强度和抗弯强度来确定,同时既要考虑施工方便,还要兼顾混凝土的经济性。根据钢纤维混凝土的施工经验,在一般情况下,钢纤维掺量为混凝土体积的2%左右为宜,当使用单根状钢纤维时,其长径比把控在不应大于100.多数应把控在60~80(长径比越小,纤维的掺量相应可大些),并尽可能取有利于和基体混凝土粘结的纤维形状。对粗骨料最大粒径为10毫米的钢纤维混凝土,钢纤维的掺量不应该超过水泥质量的2%。

2.混凝土水灰比的确定

钢纤维混凝土的抗拉强度,基本上受钢纤维的平均间隔(S)和混凝土的基本强度所支配。钢纤维的平均间隔越小,势必导致增加钢纤维掺量并选用直径小的钢纤维;同时混凝土的水灰比越小,钢纤维混凝土的抗拉强度也越高。

由此可见,配制钢纤维混凝土宜采用强度等级较高的水泥,一般应选用42.5MPa的普通硅酸盐水泥;当配制高强钢纤维混凝土时,可选用52.5MPa以上的硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。钢纤维混凝土的水泥用量比普通混凝土大,一般都超过400kg/m3.其所采用的水灰比与普通混凝土相同,一般把控在0.40~0.50范围内,如果掺加适量的减水剂,既可节省水泥,又可降低水灰比。

3.粗骨料最大粒径的确定

普通混凝土中粗骨料的最大粒径,关键根据构件尺寸和钢筋间距来确定,而钢纤维混凝土中粗骨料的最大粒径对混凝土的抗弯强度有较大影响。当钢纤维掺量为1%左右时,其影响比较小,达到1.8%时则影响十分明显。

试验充分证明,如果粗骨料的粒径较大,钢纤维不容易均匀分散,引起局部混凝土中平均间隔加大,导致抗弯强度的降低。在粗骨料最大粒径为15毫米左右时,能够获得最高的强度,而最大粒径为25毫米时,钢纤维的增强效果较差。所以,配制钢纤维混凝土粗骨料最大粒径把控在10~15毫米。

4.混凝土砂率的确定

钢纤维混凝土配合比中的砂率,比普通混凝土的砂率有更关键的作用。试验证明,混凝土的砂率支配着钢纤维在混凝土中的分散度,对混凝土的强度有影响,另外砂率又是支配钢纤维混凝土稠度最重要的因素。

钢纤维混凝土配制试验证明,从强度方面考虑,砂率在60%左右比较合适;从混凝土的稠度方面考虑,砂率在60%~70%范围内比较合适。究竟采用何种砂率,在实际工程中最好通过材料配比试验确定。

5.单位用水量的确定

钢纤维混凝土的单位用水量,与混凝土的稠度有密切关系。

塑性钢纤维混凝土单位用水量如表9-5所示,半干硬性钢纤维混凝土单位用水量如表9-6所示。

6.混凝土外加剂的确定

由于钢纤维混凝土的水泥用量较大,一般情况下均超过400kg/m2.所以工程造价比较高。利用高效减水剂,不仅能大幅度地降低水泥用量,而且还可以降低工程造价。如果适当地使用高效减水剂,可节省水泥用量15%左右。

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