專利名稱：新型鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件可用于有特種要求的道(公)路，如機(jī)場跑道；橋梁工程、高層房屋等重要承載部位；地下工程鋼纖維復(fù)合混凝土管片等構(gòu)件中。
背景技術(shù)：
隨著中國城市化的建設(shè)不斷推進(jìn)，在全國各地工程建設(shè)中，不斷的涌現(xiàn)出各種大型的、特殊的橋梁工程，超高層建筑物工程，地上、地下工程隧道管片。往往因?yàn)槠胀ɑ炷翗?gòu)件的綜合力學(xué)性能較差，極易造成構(gòu)件破壞，發(fā)生工程質(zhì)量事故。為了解決類似問題，我單位創(chuàng)新了一種新型鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的澆筑方法。這種鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)為可提高混凝土構(gòu)件的抗裂、抗沖擊、抗震性、抗撓度，耐久性等綜合力學(xué)性能，防止構(gòu)件 因受力內(nèi)部變形產(chǎn)生破壞。3、專利內(nèi)容本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題是解決一種用于機(jī)場跑道，橋梁承載部位、高層建筑物受力部位、地下支撐工程的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的技術(shù)澆筑方法。本發(fā)明專利解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件是在普通混凝土構(gòu)件中摻入亂向分布的短制鋼纖維以及其他新型纖維體復(fù)合材料。通過調(diào)整各種纖維材料在混凝土中的用量，改變混凝土抗撕裂能力，增強(qiáng)混凝土韌性、提高混凝土內(nèi)部延性與結(jié)構(gòu)性能，合理調(diào)整水泥用量、外摻料用量及水灰比值等方面。鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的配合比設(shè)計(jì)，需根據(jù)構(gòu)件對(duì)混凝土的使用要求和技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)行合理的調(diào)整設(shè)計(jì)。通過不同設(shè)計(jì)調(diào)整達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)，即提高混凝土構(gòu)件的質(zhì)量，還降低了混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)在于鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件提高了混凝土構(gòu)件內(nèi)部的抗拉性能、抗彎性能、抗沖擊性能以及抗疲勞性能，并且有較好的延性，混凝土構(gòu)件的各項(xiàng)指標(biāo)及綜合性能有顯著提高。在構(gòu)件使用上，做到節(jié)能降耗，提高了材料使用效率，延長了混凝土構(gòu)件使用壽命。防止混凝土構(gòu)件因受力變形突然破壞，而引起的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡，確保了工程質(zhì)量與安全。4、具體實(shí)施技術(shù)工藝鋼纖維復(fù)合混凝土是指使用定量亂向分布的鋼纖維及多種復(fù)合材料為輔的混凝土。在業(yè)內(nèi)使用此商品混凝土的也不少，而針對(duì)混凝土預(yù)制構(gòu)件類的卻沒有。我單位此次主要針對(duì)于機(jī)場跑道、機(jī)場地下工程、軍用人防設(shè)施工程等項(xiàng)目中所使用的混凝土構(gòu)件進(jìn)行研究。因此構(gòu)件類使用要求比較嚴(yán)格、技術(shù)指標(biāo)要求高，工藝流程難以控制等諸多問題。我單位結(jié)合多年混凝土構(gòu)件生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，潛心研發(fā)，攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，創(chuàng)造了新型的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件(可主要應(yīng)用于機(jī)場道路構(gòu)件、軍用人防設(shè)施中)。尤其是在與盾構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的過程中，可以在我國國內(nèi)大部分地點(diǎn)、大部分地質(zhì)環(huán)境下，與常規(guī)方法相比極短的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建所需(按照不同的結(jié)構(gòu)、抗壓要求)的地下人防工事。在鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件中，主要材料有三部分第一部份，鋼纖維材料組成體；第二部分，復(fù)合材料組成體；第三部分，鋼筋混凝土材料組成體。鋼纖維材料組成體根據(jù)鋼纖維增強(qiáng)機(jī)理的原理，結(jié)合以前大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。最終可以確定鋼纖維的增強(qiáng)效果主要取決于纖維基體強(qiáng)度(fm)、纖維的長徑比(鋼纖維長度I與直徑d的比值，即I/d)、纖維的體積率(鋼纖維混凝土中鋼纖維所占體積百分?jǐn)?shù))、纖維與混凝土體間的粘結(jié)強(qiáng)度(τ)以及纖維在混凝土體中的分布和取向(η)。鋼纖維的品種主要分為四類鋼絲纖維，剪切纖維，熔抽纖維，銑削纖維。選擇合適的鋼纖維品種，對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)施工及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)極為重要。主要從以下幾方面進(jìn)行對(duì)鋼纖維的選擇(見附圖)I)增加鋼纖維的粘結(jié)長度(即長徑比)，但鋼纖維太長易起球，影響和易性和施工，太細(xì)易彎折，長徑比宜在40-100之間。
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2)改善混凝土構(gòu)件主體對(duì)鋼纖維的粘結(jié)性能。3)改善鋼纖維形狀，增加鋼纖維與混凝土構(gòu)件主體間的摩阻和咬合力。綜合上述，我們對(duì)四種纖維做了比較，從中可看出銑削纖維有著較佳的綜合性能，它即降低了鋼纖維用量(降耗節(jié)能、降低成本)，還可以防止混凝土拌合結(jié)球(提高混凝土和易性)，更利于混凝土構(gòu)件的澆筑(改善工藝流程)。在機(jī)場跑道中設(shè)計(jì)的混凝土構(gòu)件，我們加入鋼纖維，使它具有較高的抗彎強(qiáng)度、較好的抗沖擊能力以及較強(qiáng)的抗重復(fù)荷載能力。它不僅能使構(gòu)件體積減薄，縮縫間距加大，提高路面的使用性能，延長路面使用壽命，而且還可節(jié)省工程造價(jià)，縮短施工工期。復(fù)合材料組成體針對(duì)于機(jī)場跑道類的混凝土構(gòu)件主要要求，是在于混凝土要具有優(yōu)越的抗裂性、抗沖擊、韌性、延性及相應(yīng)的抗磨性、抗凍性。然而，普通的混凝土構(gòu)件因以水泥膠結(jié)材料為主，缺點(diǎn)就是抗拉強(qiáng)度低、韌性差、容易產(chǎn)生裂縫。在國內(nèi)外，也已逐步開始使用一些纖維來增強(qiáng)混凝土固有的缺點(diǎn)。我公司也在總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)研究纖維混凝土的使用，探索增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的抗拉性、抗裂性、韌性和延性的方法與途徑。在纖維增強(qiáng)原理中，還是主要以無機(jī)纖維(如玻璃纖維)或有機(jī)纖維(如聚丙烯纖維)為增強(qiáng)材料。在摻加纖維后能夠顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂性，減少塑性收縮裂縫，提高混凝土延、韌性和抗彎性，加強(qiáng)混凝土耐磨性、抗?jié)B透性，抗凍性以及抗腐蝕性等混凝土綜合性能。通過對(duì)各種纖維材料的比較及混凝土相關(guān)要求，我們選擇了比較穩(wěn)定的，且具有良好的性能的長堅(jiān)聚丙烯纖維材料。它是英國與丹麥纖維工業(yè)公司多年研究制造而成的純聚丙烯纖維，具有如下特點(diǎn)1、很高的比表面積；2、很好的水分散性；3、纖維表面與水泥基體拌和不會(huì)結(jié)團(tuán)；4、耐化學(xué)腐蝕性好、抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿；5、無毒、對(duì)人體無害；6、經(jīng)特殊的處理，在混凝土中分散均勻，并具抗老化性；7、混凝土的高溫抗爆性良好。我公司在使用長堅(jiān)聚丙烯纖維材料時(shí)，由于纖維摻量對(duì)混凝土的工作性和力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生影響，為此我公司通過多次試驗(yàn)研究最終確定了最佳摻量。在每立方米混凝土中按膠結(jié)材質(zhì)量的O. 13 O. 23% (質(zhì)量比)計(jì)算摻量，即每IOOkg膠結(jié)材料摻IlOg 210g纖維。因其在混凝土中良好的擴(kuò)散性，分布性，以及與水泥、骨料等產(chǎn)生極強(qiáng)的結(jié)合力。它通過減少水泥的快速失水，減慢混凝土塑性變形，填充與改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從微觀上看，是當(dāng)混凝土要收縮出現(xiàn)裂縫時(shí)，受到了內(nèi)部纖維結(jié)合力的限制，從而不在繼續(xù)延伸性發(fā)展變化，從而提高混凝土各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)。從試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)摻入聚丙烯纖維的混凝土收縮值可以達(dá)到普通混凝土收縮值的1/3 1/5，對(duì)高強(qiáng)混凝土配合比的混凝土構(gòu)件，能有效的防止混凝土早期塑性收縮、干縮和自縮等引起的開裂情況；對(duì)比普通混凝土早期防止開裂能力值提高近兩倍；混凝土內(nèi)部抗壓強(qiáng)度提高近9% 16%，以及混凝土內(nèi)部抗拉強(qiáng)度值提高近100% 300% ;混凝土相關(guān)各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)均有顯者提聞。鋼筋混凝土材料組成體對(duì)用于機(jī)場跑道類的混凝土構(gòu)件來講，混凝土內(nèi)部整體抗震性能也尤為重要。在高頻次的震動(dòng)和不定向的撓動(dòng)作用下，混凝土構(gòu)件內(nèi)部性能勢必會(huì)受到影響。因設(shè)計(jì)要求混凝土構(gòu)件，工程結(jié)構(gòu)等相關(guān)方面安全按一級(jí)考慮，同時(shí)結(jié)構(gòu)還按7°抗震設(shè)防，抗震等級(jí)達(dá)二級(jí)要求。為了確保此項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)過研究后選用抗震性能較好的二級(jí)抗震鋼筋，鋼筋為ΦΗΡΒ300鋼、ΦΗΙΦ335Ε鋼。這種鋼筋可滿足以下幾點(diǎn)技術(shù)性能指標(biāo)要求·I)鋼筋實(shí)測抗拉強(qiáng)度與實(shí)測屈服強(qiáng)度之比不大小于I. 25 ；2)鋼筋實(shí)測屈服強(qiáng)度與規(guī)定的屈服強(qiáng)度特征值之比不大于I. 3 ；3)鋼筋的最大總伸長率不小于9%。在設(shè)計(jì)抗震技術(shù)指標(biāo)時(shí)，此鋼筋可確?；炷羶?nèi)部出現(xiàn)“塑性鉸”后，即從鋼筋屈服到混凝土被壓碎截面不斷繞中和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，類似于一個(gè)鉸，由于此鉸是在截面發(fā)生明顯的塑性形變后形成的，故稱其為塑性鉸。本發(fā)明專利在出現(xiàn)“塑性鉸”后仍還有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力，使混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有較大的內(nèi)力重新分布和消耗震動(dòng)能量的能力，從而提高混凝土構(gòu)件的整體抗震性能。在混凝土材料體制作上，為了進(jìn)一步提高混凝土構(gòu)件的最終強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)也為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，我公司結(jié)合多年專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，積極創(chuàng)新使用新型節(jié)能材料，合理分配材料，優(yōu)化完善混凝土配比。在混凝土配合比材料上，主要選用水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑為主，以下介紹下幾種材料的情況及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)在水泥上，選用了安定性較好、質(zhì)量穩(wěn)定的52. 5PII型硅酸鹽水泥，該水泥R3 =30. 8MPa，R28 = 62. 6MPa，且與外加劑等材料適應(yīng)性能良好。在骨料上，粗骨料選用了連續(xù)級(jí)配好，規(guī)格良好的碎石(5 25mm)，細(xì)骨料選用的是天然河砂，并選取級(jí)配規(guī)格、質(zhì)量較好的中砂。在混凝土中摻入鋼纖維復(fù)合材料后，和易性會(huì)變差，而且流動(dòng)性降低，不利于施工，需利用礦物摻合料的疊加效應(yīng)，優(yōu)化攪拌施工工藝。我們選取了低鈣型粉煤灰(F類II級(jí))及節(jié)能再利用材料礦粉(S95型)，提高混凝土和易性、流動(dòng)性，減少混凝土的干縮與徐變，降低水化熱、提高混凝土后期強(qiáng)度。在外加劑上，我們選用了西卡高效綜合性減水劑提高混凝土后期性能。以上主要為鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的幾大主體材料，下面介紹下鋼纖維復(fù)合混凝土的配合比設(shè)計(jì)情況、生產(chǎn)施工情況以及綜合效果情況。鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的配比設(shè)計(jì)在制作鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，重新設(shè)計(jì)鋼纖維復(fù)合混凝土配合比計(jì)算書。所配制的鋼纖維復(fù)合混凝土應(yīng)滿足下列要求
I、滿足工程所需要的強(qiáng)度和耐久性，以及對(duì)混凝土構(gòu)件的各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)的要求(如抗彎性、延性等)。如機(jī)場跑道類工程，混凝土構(gòu)件還需滿足抗裂性、抗震性、抗磨性等性能要求。2、配制成的鋼纖維復(fù)合混凝土拌合料和易性應(yīng)滿足施工生產(chǎn)要求。3、經(jīng)濟(jì)合理，在滿足工程各項(xiàng)要求的條件下，充分發(fā)揮鋼纖維、纖維的增強(qiáng)作用，確定合理材料用量，降低鋼纖維復(fù)合混凝土的成本。在鋼纖維復(fù)合混凝土配合比設(shè)計(jì)上，有抗壓強(qiáng)度要求時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制配比情況。此外還應(yīng)根據(jù)工程情況，發(fā)揮鋼纖維復(fù)合材料作用，提高混凝土其他相應(yīng)的性能指標(biāo)。在加入鋼纖維復(fù)合材料后，還需調(diào)整增加單位用水量和水泥用量，確保纖維復(fù)合材料表面包滿砂漿，達(dá)到預(yù)期混凝土質(zhì)量效果。通過我公司多年試驗(yàn)研究總結(jié)，鋼纖維復(fù)合混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗拉 強(qiáng)度，主要與混凝土水灰比、鋼纖維復(fù)合材料的體積率(長徑比)、砂率、用水量等因素有關(guān)。其中，水灰比對(duì)抗壓強(qiáng)度影響最大。鋼纖維復(fù)合材料體積率(長徑比)以及材料性能指標(biāo)值對(duì)抗折強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度影響最大。砂率和用水量對(duì)和易性影響較大。一、水灰比的確定由于鋼纖維復(fù)合混凝土的抗壓強(qiáng)度，取決于水泥的強(qiáng)度及其與骨料間的粘結(jié)力，而這些又取決于混凝土設(shè)計(jì)的水灰比大小。因此，鋼纖維復(fù)合混凝土的水灰比，可按普通水泥混凝土抗壓強(qiáng)度關(guān)系求得。如下列計(jì)算公式確定試配強(qiáng)度fcu，。，按照(1-1)式中計(jì)算fcu. ο = fcu, κ+1. 64Χ σ(1-1)式中fcu, κ---設(shè)計(jì)鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度等級(jí)I. 64—按工程重要保證率(95% )的保證率系數(shù)σ —抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差(Mpa)確定混凝土等效水灰比，按照(1-2)式中計(jì)算 W/C+KF = O. 46 X fce/cu, 0+0. 46 X0. 07 X fee (1-2)式中fee實(shí)際使用水泥強(qiáng)度標(biāo)號(hào)值CU，O—通過(1-1)式中計(jì)算所得強(qiáng)度值O. 46—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(當(dāng)粗骨料為碎石時(shí)，一般情況下為O. 46)O. 07—混凝土規(guī)定計(jì)算系數(shù)根據(jù)試配拉壓強(qiáng)度、粗骨料狀況及水泥的標(biāo)號(hào)，即可求得水灰比。通常，滿足抗壓強(qiáng)度要求時(shí)，其耐久性也能滿足。鋼纖維復(fù)合混凝土的水灰比一般為O. 35 O. 45 (有特殊要求的一般也不大于O. 50)。二、鋼纖維復(fù)合材料體積率的確定混凝土的抗折、抗彎強(qiáng)度，會(huì)受到鋼纖維復(fù)合材料的體積率(長徑比)等影響發(fā)生變化。在確定了水灰比、試配抗折強(qiáng)度、水泥抗折強(qiáng)度及鋼纖維(聚丙烯纖維)的品種后，可求得鋼纖維復(fù)合材料的體積率。在滿足各項(xiàng)強(qiáng)度要求的原則下，必須考慮經(jīng)濟(jì)性和便于施工性，盡量減少鋼纖維復(fù)合材料的用量，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)整水灰比，以求得適宜的體積率。我公司經(jīng)過多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)綜合分析，鋼纖維復(fù)合混凝土抗折強(qiáng)度與水灰比、鋼纖維體積率、長徑比及水泥的抗折強(qiáng)度有如下關(guān)系(已知使用銑削鋼纖維，水灰t匕，試配抗折強(qiáng)度，水泥抗折強(qiáng)度等系數(shù))ffcu = Rtm (O. 12C/W+0. 31+β tm P f Lf/df) (2-1)式中ffcu---鋼纖維混凝土試配抗折強(qiáng)度(Mpa)；Rtm實(shí)測28d的水泥抗折強(qiáng)度(Mpa)；C/W—鋼纖維復(fù)合混凝土所要求的灰水比；β tm—不同品種鋼纖維對(duì)抗折強(qiáng)度的影響系數(shù)；P f—鋼纖維體積率(即鋼纖維摻量體積率)；Lf鋼纖維長度；df鋼纖維直徑或等效直徑
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lf/df鋼纖維長徑比在公式(2-1)中，水泥選用52. 5號(hào)水泥，水灰比O. 35 O. 50，連續(xù)級(jí)配碎石(5 25mm),中砂,砂率為40% 55%,最終可以確定鋼纖維復(fù)合混凝土內(nèi)，可用長徑比為50 100，體積率在O. 5 2.0%。鋼纖維復(fù)合混凝土砂率和用水量、水泥用量的確定在水灰比不變的情況下，和易性是靠調(diào)整用水量、水泥用量來控制的，一般按維勃稠度控制以15 30s為宜。由于影響因素較多，在原材料上的差異，用水量也會(huì)有不同。在實(shí)際應(yīng)用中，可通過試驗(yàn)測定或根據(jù)已有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)確定，也可根據(jù)材料品種規(guī)格、鋼纖維體積率、水灰比以及稠度進(jìn)行適宜的調(diào)整選用。當(dāng)拌合料中摻入外加劑或摻合料時(shí)，其摻量和單位體積用水量也應(yīng)通過試驗(yàn)確定。在確定水灰比W/C和單位體積用水量WO以后，即可按式(2-2)求得單位體積水泥用量COCO = WOxC/ff(2-2)在鋼纖維復(fù)合混凝土中，因包裹鋼纖維(聚丙烯纖維)以及粗、細(xì)骨料表面的水泥漿用量要比普通混凝土多，因而單位體積水泥用量較大。鋼纖維復(fù)合混凝土單位體積水泥用量為340 460kg，根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度和鋼纖維體積率而定。體積率大時(shí)，水泥用量也應(yīng)增加，但不應(yīng)大于500kg。在鋼纖維復(fù)合混凝土中，砂率指是砂重占砂石總重量的百分率。由于砂的粒徑比石料小，砂率的變化，會(huì)使骨料的總表面積有較大的變化，對(duì)拌合料的和易性和質(zhì)量有較大的影響，因此必須選好砂率。計(jì)算砂率主要從以下幾方面進(jìn)行考慮I、從選擇粗骨料的品種、規(guī)格級(jí)配上，若采用碎石空隙率大，則相應(yīng)的砂率也需增大。2、鋼纖維復(fù)合材料中體積率和長徑比大，則鋼纖維(聚丙烯纖維)的表面積大，則相應(yīng)的砂率也需增大。影響砂率的相關(guān)因素較多，可通過試驗(yàn)總結(jié)進(jìn)而確定，也可通過拌合物和易性試驗(yàn)確定。試驗(yàn)表明，當(dāng)使用中砂時(shí)(細(xì)度模數(shù)2. 3 3. O)砂率一般在40%-50%時(shí)，鋼纖維復(fù)合混凝土各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)較好。砂率在此范圍內(nèi)變化，對(duì)強(qiáng)度影響不大，對(duì)和易性有一定的影響?？砂?2-3)式計(jì)算Sp%= S0/(S0+G0)xl00% (2-3)式中Sp砂率；SO砂的單位體積用量(kg/m3)；GO石子的單位體積用量(kg/m3)；在鋼纖維復(fù)合混凝土中，聚丙烯纖維輔助摻量也尤為重要。摻入合成纖維后，能夠顯著提高混凝土的結(jié)構(gòu)抗裂性及其他性能。由于摻入量對(duì)混凝土的工作性和力學(xué)性能都會(huì)產(chǎn)生影響。根據(jù)我公司多年施工經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)研究，通過多次試驗(yàn)試配后，我們建議可按每立方混凝土中的膠凝材料質(zhì)量的O. 12 O. 22%計(jì)算，則相應(yīng)為每IOOKg膠凝材料中可摻入纖維 150g 250g。為了滿足機(jī)場跑道類工程設(shè)計(jì)要求，鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件通過上述主要計(jì)算，試配、調(diào)整及考慮材料情況后，最終確定了配合比中各材料的合理用量。具體如下混凝土等效水灰比O. 36，水泥用量300 350kg/m3，粉煤灰45 55kg/m3、礦粉65 75kg/m3(總計(jì)摻量28%)，砂率38%，砂子650 700kg/m3，石子1100 1200kg/m3，外加劑摻量I. 0%,鋼纖維摻量30Kg/m3，聚丙烯纖維摻量I. Okg/m3,水用量150 180kg/m3，設(shè)計(jì)坍落度60mm。鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的澆筑方法鋼纖維復(fù)合混凝土不僅要在配合比設(shè)計(jì)上做專項(xiàng)技術(shù)研究和試驗(yàn)總結(jié)，更要在澆 筑過程中加強(qiáng)管理控制，保障鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的質(zhì)量。我公司在多年的項(xiàng)目實(shí)施中，不斷探索總結(jié)，結(jié)合新型技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，專項(xiàng)研究施工工藝流程，主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制I、從主要原材料上，對(duì)每批次進(jìn)料必須進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)檢測，確保原材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都復(fù)合要求，尤其對(duì)骨料類，應(yīng)嚴(yán)格控制含泥量、泥塊含量。2、鋼纖維、聚丙烯纖維可根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的用量，結(jié)合拌機(jī)可攪拌方量，按方量的使用量提前稱重裝袋，即利于方便施工，又確保了摻量精確。3、鋼纖維復(fù)合混凝土在拌制過程中容易結(jié)團(tuán)，從而影響混凝土整體性能，須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。采用干拌與濕拌相結(jié)合的兩次攪拌工藝，同時(shí)延長攪拌時(shí)間(120S以上)，確保鋼纖維在混凝土中分散均勻，坍落度控制在60_。4、鋼纖維宜采用機(jī)械分散加入法，其工藝做法是在料倉上搭設(shè)平臺(tái)，放置分散機(jī)，當(dāng)放骨料進(jìn)入料斗倉時(shí)，分層加入鋼纖維，必要時(shí)可以人工配合操作。鋼纖維表面不得粘混有油污和其他妨礙鋼纖維與水泥漿粘結(jié)的雜質(zhì)。5、聚丙烯纖維放置工藝，主要是先于骨料散入料斗倉四壁，在骨料下料時(shí)可均勻帶入攪拌機(jī)中可加以人工配合。因用量較少，須注意用量流失。6、在拌機(jī)下盤材料裝入前，須全部出空拌機(jī)內(nèi)的剩余拌和料，防止引起各種材料用量超差。攪拌設(shè)備停用超過30min時(shí)，須將攪拌機(jī)徹底清洗后方可繼續(xù)。7、加強(qiáng)現(xiàn)場混凝土試驗(yàn)抽檢力度，保障坍落度與材料使用量在控制范圍內(nèi)。8、試驗(yàn)室配合比一般是干燥材料為主，而現(xiàn)場的砂、石材料大都含有一定的水分，因此試驗(yàn)室配合比還需根據(jù)現(xiàn)場材料情況加以調(diào)整，調(diào)整后的配合比叫施工配合比，以此配合比指導(dǎo)和控制現(xiàn)場施工。應(yīng)嚴(yán)格按施工配合比進(jìn)行施工，確保鋼纖維復(fù)合混凝土的工作性能。9、在鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑流程中，須加強(qiáng)環(huán)節(jié)控制提高效率。在混凝土振搗過程中，要由專職熟練的振搗手，加密振搗間距，延長振搗時(shí)間，保障鋼纖維復(fù)合混凝土的材料均勻分布。10、混凝土構(gòu)件后期養(yǎng)護(hù)，須經(jīng)過蒸汽養(yǎng)護(hù)、水養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)幾個(gè)階段，需加強(qiáng)對(duì)成品構(gòu)件保護(hù)。如有破損可用高強(qiáng)快速水泥參入聚丙烯纖維進(jìn)行修補(bǔ)。鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的效果應(yīng)用
鋼纖維復(fù)合混凝土是一種性能優(yōu)良、特點(diǎn)明確的新型混凝土，可根據(jù)各類構(gòu)件不同的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整最大化的滿足應(yīng)用。通過我公司研究總結(jié)及相關(guān)文獻(xiàn)資料中，其主要有以下幾點(diǎn)(可見附圖7)I、鋼纖維復(fù)合混凝土的抗折強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，相比普通混凝土提高了近180%，且在構(gòu)件破壞時(shí)，有一定的延緩變化期，利于檢查發(fā)現(xiàn)。2、摻入鋼纖維復(fù)合材料的混凝土，其抗壓強(qiáng)度略有提高，一般可提高12% 26 %，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜合抗壓能力也有明顯提高。3、抗裂性、延性，在隨著鋼纖維復(fù)合材料摻入后有顯著提高。混凝土基體要出現(xiàn)裂縫時(shí)，各纖維材料在延伸和拔出過程中吸收大量能量，增強(qiáng)了抵抗能力。4、抗沖擊性、抗震性，由于鋼纖維和聚丙烯纖維具有很高的比表面積，又經(jīng)過表面處理，在混凝土中不結(jié)團(tuán)且能夠均勻地分散。根據(jù)相關(guān)資料其纖維復(fù)合材料是當(dāng)今直徑最細(xì)的人造纖維，比表面積纖維高達(dá)225m2/kg，每公斤有3億根，與水泥基料的粘接面積·極大，加上制造過程中特殊的靜電處理及抗紫外線處理，在混凝土中擴(kuò)散性好，分布均勻，與水泥，骨料產(chǎn)生極強(qiáng)的結(jié)合力。因而纖維復(fù)合材料主要是通過減少水泥失水，減少塑性變形，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)而是提高混凝土綜合性能。5、耐磨性、耐火性在摻入鋼纖維材料的混凝土，根據(jù)文獻(xiàn)記載，混凝土在6小時(shí)耐磨性(英國BBA試驗(yàn)方法)試驗(yàn)中可提高10%左右，最高可達(dá)30%。而其耐火性、防爆性能也較好。根據(jù)文獻(xiàn)記載，混凝土在600°C高溫內(nèi)I小時(shí)，有很多的抗彎曲能力。在1100°C，2小時(shí)條件下(IS0843，天然氣火焰)亦有較好的抗裂特性及抗爆性。因此設(shè)計(jì)工程師經(jīng)常指定鋼纖維復(fù)合材料可應(yīng)用于各類海洋、石油平臺(tái)等建筑工程上。6、抗?jié)B性、抗凍性根據(jù)文獻(xiàn)記載，英國BBA以及其他一些實(shí)驗(yàn)表明鋼纖維復(fù)合材料能降低混凝土的吸水率及提高抗?jié)B性能。這是由于減少了混凝土內(nèi)部因泌水而產(chǎn)生的毛細(xì)孔洞，從而改善了靠近表面部位的抗?jié)B性能。使混凝土對(duì)外界水分、化學(xué)物質(zhì)或其他有害物質(zhì)的吸入速度大大降低。鋼纖維復(fù)合材料能夠在混凝土內(nèi)部吸入微涼空氣，能減少內(nèi)部游離水的空隙和主要通道。加之大量纖維分子在混凝土的表面和內(nèi)部和水泥牢固結(jié)合在一起，因而改善了混凝土的抗凍性。鋼纖維復(fù)合混凝土因其優(yōu)越的性能特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)重要建筑工程。在上海軌道交通工程中，在一些重要工程地段(如虹橋機(jī)場跑道下的隧道管片、多條地鐵站交匯處等)，使用鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件地鐵管片。國內(nèi)外的一些大型橋梁工程中，在橋支撐構(gòu)件中、橋面工程中，在機(jī)場跑道類(高速公路類)中，都可以使用鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件。


圖I鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的橫截面 圖2鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件施工工藝流程 圖3鋼纖維復(fù)合混凝土中鋼纖維材料 圖4鋼纖維復(fù)合混凝土中聚丙烯纖維材料 圖5鋼纖維復(fù)合混凝土鋼纖維聚與丙烯纖維圖；圖6鋼纖維復(fù)合混凝土與普通混凝土對(duì)比結(jié)構(gòu)示意圖；圖7鋼纖維復(fù)合混凝土與普通混凝土性能比值分析圖； 圖8鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件合格成品示意圖。
權(quán)利要求
1.新型的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法的特征是通過在混凝土中合理調(diào)整添加鋼纖維、聚丙烯纖維等復(fù)合材料，即保持增加了混凝土抗壓強(qiáng)度，同時(shí)還提高了混凝土的抗裂性、抗沖擊性、抗震性、耐久性等綜合性能指標(biāo)。既保障混凝土良好的使用性，又延長了使用壽命，還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是是可根據(jù)實(shí)際工程技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件通過合理計(jì)算，試驗(yàn)試配、施工調(diào)整等技術(shù)方案，重新制定配合比中各材料的合理用量，確保工程質(zhì)量安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是如在滿足機(jī)場跑道類工程設(shè)計(jì)要求時(shí)，根據(jù)專項(xiàng)技術(shù)方案進(jìn)行調(diào)整后，混凝土配比具體如下混凝土等效水灰比0. 36，水泥用量300 350kg/m3，粉煤灰45 55kg/m3、礦粉65 75kg/m3 (總計(jì)摻量28% )，砂率38%，砂子650 700kg/m3，石子1100 1200kg/m3，外加劑摻量I. 0%，鋼纖維摻量30Kg/m3，聚丙烯纖維摻量I. Okg/m3，水用量150 180kg/m3，設(shè)計(jì)坍落度60mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是鋼纖維復(fù)合混凝土不僅要在配合比設(shè)計(jì)上做好專項(xiàng)技術(shù)研究方案和試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，更要在施工工藝過程中加強(qiáng)環(huán)節(jié)控制，保障鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的質(zhì)量。在多年的施工中，不斷研究總結(jié)，結(jié)合新型技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，專項(xiàng)研究施工工藝流程，設(shè)立專項(xiàng)施工組織設(shè)計(jì)及施工指導(dǎo)作業(yè)書。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是鋼纖維復(fù)合混凝土在施工工藝流程上，主要掌控鋼纖維復(fù)合材料要做到精確定量使用，攪拌機(jī)拌合上均勻分布、控制好坍落度及和易性。同時(shí)，要求試驗(yàn)室人員加強(qiáng)現(xiàn)場施工監(jiān)測，確?；炷涟韬腺|(zhì)量穩(wěn)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是鋼纖維復(fù)合混凝土在施工工藝流程中，針對(duì)混凝土振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)等后期施工，需根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)方案調(diào)整或工藝流程指導(dǎo)書。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件澆筑方法其特點(diǎn)是鋼纖維復(fù)合混凝土應(yīng)變性能良好，根據(jù)不同的高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格、高性能的構(gòu)件要求，極利于變化，可在混凝土加入其他纖維復(fù)合材料或新型添加產(chǎn)品，提高混凝土內(nèi)在質(zhì)量，強(qiáng)化混凝土性能，同時(shí)降低混凝土生產(chǎn)成本。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決一種用于機(jī)場跑道，橋梁承載部位、高層建筑物受力部位、地下支撐工程的鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的澆筑方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件是在普通混凝土構(gòu)件中摻入亂向分布的短制鋼纖維以及其他新型纖維體復(fù)合材料。通過調(diào)整各種纖維材料在混凝土中的用量，改變混凝土抗撕裂能力，增強(qiáng)混凝土韌性、提高混凝土內(nèi)部延性與結(jié)構(gòu)性能，合理調(diào)整水泥用量、外摻料用量及水灰比值等方面。鋼纖維復(fù)合混凝土構(gòu)件的配合比設(shè)計(jì)，需根據(jù)構(gòu)件對(duì)混凝土的使用要求和技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)行合理的調(diào)整設(shè)計(jì)。通過不同設(shè)計(jì)調(diào)整達(dá)到最佳設(shè)計(jì)，既提高混凝土構(gòu)件的質(zhì)量，還降低混凝土構(gòu)件的成本。
文檔編號(hào)E01C9/00GK102786262SQ20121007147
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者任林專, 趙余夫, 陳東 申請(qǐng)人:宏潤建設(shè)集團(tuán)股份有限公司