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谈论钢纤维混凝土的性能及其应用？
钢纤维混凝土是一种新型的复合建筑材料，其物理和力学性能优于普通混凝土，通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论，阐述钢纤维混凝土在多个领域工程中的应用。
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。
一、钢纤维增强混凝土的基本理论
（一）复合力学理论
复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。
（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。
（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。
二、钢纤维混凝土的应用
钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。
（一）水利工程
钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。
（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。
（三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。
（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。
除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。
三、结束语
钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。
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相关问答
Q1: 高速公路施工现场管理？
随着经济的不断发展以及交通运输量的不断加大，人们对高速公路质量的要求不断提高。因为只有保证了施工质量，才能够延长公路的使用寿命，从而减少后续的维修养护费用。当然，严把质量关就要从基础性的工作抓起，高速公路施工的管理工作成为关注的重要对象。下面是中达咨询带来的关于高速公路施工现场管理的主要内容介绍以供参考。
1高速公路施工现场管理问题解析
高速公路施工现场管理于高速公路工程而言非常重要，因此及时发现管理各方面的问题不容忽视，这样才能有针对性的、更好的提高施工水平。立足于高速公路发展现状，对施工现场管理相关问题进行分析。
1.1规划方面的问题
施工现场管理是整个工程的重要组成部分，不仅需要配合土建工程正常实施，而且关系着工程建筑的整体安全。如果施工现场管理方面的规划不合理会产生牵一发动全身的效果，会影响整个建筑工程的质量，进而会加大后期的维修费用。高速公路建设项目管理包括多方面内容，是一项系统性的、全面性的工作，需要综合采取有效对策，全面加强管理工作。应该注重对施工人员的教育培训，提高施工人员安全意识，保证人身安全，严格遵循规范要求进行机械设备操作，为高速公路现场施工创造安全可靠的环境[1]。
1.2材料选择的问题
人们的生活质量、生活水平不断提高，对于高速公路也比较强调高质量以及良好的外部观赏效果，所以在选择材料时需要考虑到这些问题。但是任何事物都不可能完美，如果施工管理人员没能够选择合适的工程材料，那么后期使用过程中的维修工作就会很难进行。因此，选择合适的材料并在适当的位置安装是需要在管理工作中考虑到的。
2高速公路施工现场管理措施分析
高速公路工程施工中的管理工作是由一系列的流程组合而成，通过对其流程的解读才能更好地分析其中的问题，从而才能有的放矢地去解决问题。
2.1制定规章制度
各施工单位应提高安全意识和安全管理水平，根据高速公路安全管理需要制定《安全生产章程》，明确安全管理目标、流程和方法，从而推动安全管理各项工作有效进行[2]。对安全管理的薄弱环节提前采取预防措施，将安全事故消灭在萌芽状态，更为有效地指导工程施工，提高施工现场安全管理水平。加强施工人员安全管理，签订《安全生产责任书》，明确施工安全管理目标和流程，增强安全管理意识，激发工人的积极性和主动性，促进现场施工安全管理水平有效提升。重视施工机械设备、爆破器材的安全管理，存放有序，由专业人员领取和操作，实施爆破和销毁，预防安全事故发生。
2.2合理规划工程建设
对于高速公路施工的规划一定要在思想上高度重视，技术人员必须本着优质、安全、合理、实用的原则，无论在工程设计方面还是施工管理方面，都要做到细致严谨，认真负责。施工方案要有广度和深度，对工程设计的问题要严格考虑，还要从各方面考虑施工中可能出现的问题，预先设计好处理办法，确保整个工程建筑的安全，力争防患于未然[3]。在施工过程中，要合理规划施工质量管理体系，规划具体的施工安排，做好施工小组负责工作，由专业技术人员统一进行指挥管理，确保施工的专业性与技术性，要有良好的工程质量预控性。工程规划在整个工程设计中要严密而合理，需具备系统性、科学性。
2.3选择合适的材料
高速公路在施工选材方面，可以选用钢纤维混凝土作为主要的建设材料。因为钢纤维混凝土中的短纤维是不规则、乱向分布的，可以阻止及减少混凝土内部裂缝的出现，有很好的抗拉性能。而且，钢纤维一般表面粗糙，界面不规则，使得其与基体接触面积增大，从而摩擦力也相应增强，增加了机械黏结力。黏结强度越大，拔出钢纤维所需的能耗就越大，更能很好的保护高速公路主体。另外，混合杂乱分布在钢纤维混凝土内部的钢纤维只要不让其与空气接触，一般不会发生锈蚀。所以，高速公路建设会因钢纤维混凝土的耐腐蚀性而延长使用寿命，从而节省资源、能源。
2.4控制路基施工放样工作
高速公路工程的施工放样工作主要是把设计图纸上的平面设计以及高程利用测量技术在实际的地方标定出来，从而得到施工的依据，工人们可以根据标注在适当的地方进行施工[4]。施工放样工作是公路工程施工中测量放线工作的先导，与施工工作的速度以及精度都有着直接的关系，是工程质量的基础性工作。因此，在放样的过程中，工人一定要动作规范，有效地控制测量阶段，控制高程。另外，测量人员还要经常不定时的进行测量放样的监控工作，这样就可以有效地防止偏移以及误差，一旦误差出现，施工人员就应该及时进行修正，从而减少因为工程返工或者质量问题所带来的大额损失。
2.5完善施工过程
首先要落实路面填筑要求，加强路面填筑质量控制。高速公路路面填筑是指按照设计要求在开挖好的线路上填土，一般要求填筑石料强度不小于15Mpa，最大粒径不超过层厚2/3。施工人员应该提高责任意识，做好质量检测工作，对超出规范标准的打碎或清除，确保满足高速公路路基填筑需要。采用分层填筑方式，每层厚度在20～30cm间，一层填筑且碾压完成后，经质量检验合格后才能进行下一层碾压施工。采用透水性较小的土填筑路面时，顶面做成2%～3%双向坡。重视路基排水质量控制，根据工程质量控制等级要求和排水施工需要，合理设置路面排水设施及附近的临时排水设施，将雨水和积水顺利排出，有效保障路基的稳定性与可靠性。路面施工采用半幅填筑和施工方式，路基采用全幅施工方式，有利于防止路基不均匀沉降发生，推动现场施工顺利进行，实现对工程质量的有效控制，加强高速公路路面夯实质量控制，提高压实度，有效承受车辆荷载，预防质量缺陷。公路路面以下80～150cm压实度须大于等于95%，路堤基底压实度大于等于93%。施工中应该严格落实该项压实度质量控制标准，提高路基压实度和承载力，为车辆顺利通行创造良好条件。采用大吨位压路机进行碾压施工，有利于提高路基压实度。重视特殊路基处理工作，包括软土路基、湿陷性黄土等，目前处理技术多种多样，应该结合实际工作需要合理选择[5]。一般软土路基可在上面铺筑土工布，实现分隔、过滤、排水、固结的效果，经过处理后再填筑路基，防止不均匀沉降现象发生。软土层厚度在3～5m时，采用土工布与砂垫层联合处治方法。还可以在路堤下面与地表间铺设多层土工织物，有利于增强路基的稳定性，预防地基滑动变形现象，加速地基固结，促进施工效果提升。
高速公路交通运输影响和改变着经济的发展状况，作为国计民生的重要基础性设施，其施工质量是非常值得关注的。高速公路工程相较于其他工程来讲，建设周期长，投入大，安全管理要求高，且与人们日常生活息息相关。同时高速公路建设包括：路基、路面、桥涵、隧道、排水系统、绿化设施等，都是工程建设中不可忽视的内容，需要加强安全管理，防止安全事故发生，降低不必要损失，促进高速公路施工效益提升。
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Q2: 混凝土钢纤维厂家
混凝土钢纤维厂家是河北宇森专业生产混凝土钢纤维有限公司。河北宇森网类有限公司是专业生产金属丝、钢纤维、钢筋网、网片的生产厂家，年产量26000多吨。是一家集科研、生产、销售为一体的综合性企业，是一个科学化、专业化、年轻化为一体的深加工企业。
公司的产品广泛应用于建筑、工业、农业、水利、电力、高速公路、桥梁、隧道、等重要工程项目，产品销售网络覆盖全国多个省市。
混凝土钢纤维的保养方法
混凝土钢纤维砼表面湿润不少于7d，时间越长越好，用湿的草袋铺在表面或用养护材料。
混凝土钢纤维转换梁保养时避免接触风、太阳、雨水等，应对施工梁体进行挡风、防雨等封闭处理。对于钢纤维转换梁，拆模时间应严格控制在达到规范规定的混凝土28d强度之后。如果遇冬季施工，可按常规办法采取防冻措施。
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
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