建筑工程鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用

1.王志勇 2.楊新愛

1、410703197408172531 2、410782197102153579

建筑工程鋼纖維混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用

1.王志勇 2.楊新愛

1、410703197408172531 2、410782197102153579

在當(dāng)今建設(shè)領(lǐng)域，鋼纖維混凝土憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，在大跨度橋梁、高層建筑、隧道等工程中廣泛應(yīng)用，由此帶來的巨大技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和突出的社會(huì)效益，已經(jīng)成為現(xiàn)代混凝土的一個(gè)重要發(fā)展方向。為此，本文主要對(duì)建筑工程鋼纖維混凝土的特性及優(yōu)點(diǎn)、施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

建筑工程；鋼纖維混凝土

新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，建筑行業(yè)的發(fā)展將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)造成極大的影響，這也是國(guó)家重視建筑建設(shè)的直接原因。建筑工程施工中材料與技術(shù)是其確保質(zhì)量的主要因素，為此，施工單位必須重視施工材料的選用與技術(shù)水平的提升。鋼纖維混凝土作為新型復(fù)合建筑材料，目前已經(jīng)在橋梁道路工程、建筑工程等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。相比普通混凝土，鋼纖維混凝土具有良好的抗拉、抗剪、抗裂及耐沖擊性能，其性能增強(qiáng)機(jī)理已經(jīng)得到了符合力學(xué)理論和纖維間距理論的證實(shí)。

一、鋼纖維混凝土的特性及優(yōu)點(diǎn)

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入適量亂向分布的短鋼纖維而形成的一種多相、多組分水泥基體新型復(fù)合材料。它克服了混凝土的多項(xiàng)弱點(diǎn)，改善了混凝土的物理、力學(xué)性能，已在建筑、路橋、水工、海洋等工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。鋼纖維混凝土是一種新型的優(yōu)質(zhì)水泥基復(fù)合材料，由于優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便快捷、省力節(jié)時(shí)、施工工序簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量易于保證，而且進(jìn)度快、工期短、補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡，以及工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在建筑施工中。

1、力學(xué)強(qiáng)度。根據(jù)各國(guó)鋼纖維混凝土資料分析，鋼纖維對(duì)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度不顯著，統(tǒng)計(jì)資料表明，鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度僅提高了10%左右，但其受壓韌性卻大幅度提高。這是由于鋼纖維的存在，增大了混凝土的壓縮變形，提高了破壞時(shí)的韌性；試驗(yàn)表明，鋼纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均比普通混凝土有大幅度的提高。

2、鋼纖維混凝土的韌性及抗裂性能。韌性是在材料受力破壞前吸收能量的性質(zhì)?？沽研允侵镐摾w維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻止裂縫開展的性質(zhì)?；炷林袚饺脘摾w維后，可減少塑性收縮和徐變，并且荷載作用時(shí)，隨著荷載繼續(xù)增加，超過混凝土所能承受的壓力時(shí)，應(yīng)力通過混凝土與鋼纖維的粘結(jié)力傳遞給鋼纖維，混凝土受到鋼纖維的約束作用限制了新裂縫的發(fā)生，推遲了裂縫的擴(kuò)展，因此鋼纖維混凝土具有較好的韌性和抗裂性。

3、鋼纖維混凝土的抗沖擊性能。在動(dòng)荷載作用下，鋼纖維混凝土出現(xiàn)裂縫后，鋼纖維會(huì)阻礙裂紋的擴(kuò)展，一旦外部的鋼纖維作用失效，鋼纖維從混凝土中拔出，或達(dá)到屈服強(qiáng)度被拉斷，新裂紋處的鋼纖維又會(huì)承擔(dān)阻礙裂紋擴(kuò)展的工作，鋼纖維被拔出或拉斷都需要消耗大量的能量，體現(xiàn)了鋼纖維混凝土的抗沖擊能力。

4、鋼纖維混凝土的耐磨性和耐久性。混凝土中添加鋼纖維，還可以提高混凝土的耐磨性能。研究學(xué)者利用標(biāo)號(hào)為 C35 普通混凝土和 CF35 的鋼纖維混凝土制作成 5cm×5cm×5cm 立方體試件 進(jìn)行磨損試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼纖維混凝土比普通混凝土的磨損損失降低了30%；鋼纖維混凝土的耐腐蝕性、抗凍性均比普通的混凝土要好。

二、鋼纖維混凝土施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

鋼纖維混凝土是指摻加短鋼纖維或合成纖維作為增強(qiáng)材料的混凝土，鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗疲勞特性及耐久性；合成纖維的摻入可提高混凝土的韌性，特別是可以阻斷混凝土內(nèi)部毛細(xì)管通道，因而減少混凝土暴露面的水分蒸發(fā)，大大減少混凝土塑性裂縫和干縮裂縫。

鋼纖維混凝土采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥，合成纖維混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥；鋼纖維混凝土不得使用海砂，粗骨料最大粒徑不宜大于鋼纖維長(zhǎng)度的2/3；噴射鋼纖維混凝土的骨料最大粒徑不宜大于10mm；纖維的長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比、表面性狀、截面性能和力學(xué)性能等應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并根據(jù)工程特點(diǎn)和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。這種技術(shù)生產(chǎn)的混凝土適用于對(duì)抗裂、抗?jié)B、抗沖擊和耐磨有較高要求的工程。

1、高層建筑梁柱節(jié)點(diǎn)中應(yīng)用鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土的梁柱節(jié)點(diǎn)框架比普通混凝土框架在延展性上提高57%，荷載次數(shù)提高15%，在因此在高層建筑梁柱節(jié)點(diǎn)上采用鋼纖維混凝土既可以有效提高節(jié)點(diǎn)的抗震性能，提高了扁梁柱節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度以及初裂和極限承載力，改善節(jié)點(diǎn)的延性，又緩解了以往節(jié)點(diǎn)鋼筋密度過大、施工困難等一系列技術(shù)難題。

2、聯(lián)肢墻連梁中應(yīng)用鋼纖維混凝土。高層建筑中，剪力墻和框架結(jié)構(gòu)組成了一個(gè)核心筒結(jié)構(gòu)，其中聯(lián)肢墻洞口的連梁不僅可以調(diào)節(jié)并且可以保證聯(lián)肢墻的側(cè)向剛度，有效的耗散地震能量，減少地震波對(duì)建筑物的損壞。因此，高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要解決聯(lián)肢墻連梁的延性問題。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過大量試驗(yàn)研究表明，如果在短梁混凝土中添加約1%的鋼纖維，就能夠改善混凝土的粘結(jié)能力，增強(qiáng)短梁的抗剪切效果，一旦出現(xiàn)動(dòng)荷載或者荷載方向改變時(shí)，不容易出現(xiàn)剪切破壞，增強(qiáng)了短梁的抗震能力。

在高層建筑框架短梁混凝土中加入1%左右的鋼纖維，能夠極大的改善混凝土的粘結(jié)條件，提升短梁的抗剪能力，使原本極易發(fā)生剪切脆性破壞的短梁，在遭遇外力時(shí)改變?yōu)榘l(fā)生彎曲破壞，從而極大的提高了短梁抗震能力，也相應(yīng)提高了高層建筑的穩(wěn)定性。

3、高強(qiáng)混凝土柱中應(yīng)用鋼纖維混凝土。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到減少混凝土柱截面的面積，往往在結(jié)構(gòu)柱底部使用高強(qiáng)度的混凝土，但是高強(qiáng)混凝土有個(gè)致命的缺點(diǎn)——脆性大，延展性差，不能發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)勢(shì)。人們往往希望在柱底部抗壓強(qiáng)度很高的情況下，還能夠提高構(gòu)件的抗震能力，研究學(xué)者采取了很多方法，如在混凝土柱底部設(shè)置套箍，增強(qiáng)柱的抗剪能力；而在高強(qiáng)混凝土中添加適量的短鋼纖維，利用短纖維的粘結(jié)力，增強(qiáng)混凝土的抗剪效果，減少混凝土內(nèi)部微裂紋的形成，可見，在高強(qiáng)混凝土中添加適量的鋼纖維，能夠極大的提高混凝土的延性和抗震性。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼纖維混凝土在高層建筑中有著廣泛的運(yùn)用，特別是在很多工程中發(fā)揮著不可替代的重要作用，對(duì)于提高工程質(zhì)量、減少工程支出、延長(zhǎng)工程使用壽命等方面有著巨大經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ 楊建國(guó).纖維混凝土在工程中的應(yīng)用與發(fā)展.山西建筑，2009（06）.

［2］ 黎海堅(jiān).鋼纖維混凝土施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2010年（36）.