钢纤维混凝土技术论文范文
时间：2023-03-25 11:32:11
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篇1
1．论文的目的和意义1.1本论文的研究目的：
1.1.1根据对各类围岩调查与分级，提出相应的临时性和永久性支护的钢纤维喷射混凝土的强度等级。
1.1.2通过一系列的室内试验和现场试喷试验来确定钢纤维的加入量和钢纤维混凝土的配合比。使其既能满足设计的各项指标要求，又能满足易于喷射施工的要求。
1.1.3对实验室的钢纤维喷射混凝土各种力学性能和耐久性能测试，为现场锚喷支护工艺的安全性和耐久性做出评价。
1.2本论文的研究意义:
钢纤维喷射混凝土是通过管道输送装置在高压作用下将掺入钢纤维的混凝土拌合物高速喷射到施工作业面的一项技术。钢纤维喷射混凝土首次于1973年在美国爱达州得到应用，其后，将其成功应用于隧道衬垫、斜坡稳定、涵洞、水库等其他结构工程。70年代，钢纤维作为一种新工艺是为了加固喷混凝土衬砌,它最显著的特点是大大降低了过去那种繁重耗时的钢筋网制作，而代之以机械化的连续的喷射混凝土施工。70年代末，瑞典曾对钢纤维喷射混凝土的加固作用进行了大规模的试验研究,包括钢纤维喷射混凝土加固与钢筋网喷混凝土加固效果的比较。70年代后期和80年代初期，加拿大广泛开展了钢纤维喷射混凝土工艺的应用和研究，并将干拌法钢纤维喷射混凝土工艺成功应用于岩石加固措施中。钢纤维混凝土是用一定量乱向分布的钢纤维增强的以水泥为粘结料的混凝土，属于一种新型的复合材料。由于其抗裂性特强、韧性很大、抗冲击与耐疲劳强度高、抗拉与抗弯强度高，广泛应用于道路、机场、桥梁、水工、港口、铁路、矿山、隧道、军事及工民建等工程领域。如佳密克丝钢纤维混凝土在国外的应用[1]及在大朝山水电站的应用[2]，及在江口水电站地下洞室支护中的应用[3]，1978年,上海市政工程研究所等单位对钢纤维混凝土进行了研究,并把它运用于城市的铺装路面工程取得了一定成果[4]。1982年9月,铁道部专业设计院和原武汉局共同协作,在襄渝线青徽铺隧道病害整治中,用钢纤维喷射混凝土加固隧道裂损拱圈的试验,初步取得成功[4]。1984年梅山铁矿在采用素喷射混凝土失败后改用钢纤维喷射混凝土加固巷道,也取得了成功[4]。
2 钢纤维喷射混凝土原材料、检测方法及结果2.1、混凝土的标号及原材料的选择2.1.1、混凝土的标号混凝土的设计标号为250号和300号,即C25和C30。
2.1.2、原材料的选择钢纤维喷射混凝土的原材料包括钢纤维和其他原材料：水泥、水、骨料、外加剂以及混合材料。
（1）水泥:选用产量大、质量稳定、早期强度较高的天宇水泥厂生产的P.O 42.5级水泥。
（2）硅灰：选用挪威埃肯硅灰公司生产的比表面积为645m2/g。减少混凝土干缩和徐变，降低水化热,减少喷射混凝土的回弹，提高混凝土的后期强度。
（3）钢纤维:钢纤维的类型对加固效果有着很大的影响,为达到较好的加固效果,通过钢纤维喷射混凝土试验，采用武汉新途工程纤维制造有限公司生产的CW03-05/30-600和CW-05/30-1000型钢纤维，两端弯曲。长度在30mm，直径在0.50 mm，长径比为60。抗拉强度为600和1000 MPa。所用钢纤维符合美国标准ASTMA820的要求。
（4）骨料:用于喷射混凝土的骨料应有良好颗粒级配。
（5）速凝剂:选用湖北大冶 JS-2型高效速凝剂,减少回弹防止砼脱落。
（6）抗渗剂和高效减水剂：选用蒙城生产的UEA低碱型高效减水剂（聚羧酸系），减少收缩和回弹,降低水灰比。
3．钢纤维喷射混凝土速凝剂掺量的选择喷射混凝土为浇筑和振捣合一的施工工艺，不需要模板，能在临空或狭小工作面上制成薄壁结构，是地下工程和岩石支护工程中的一项重要措施。论文大全。由于使用湿喷工艺和速凝剂时作业环境好、混凝土裂缝少、表面质量好、混凝土性能可以同不掺速凝剂混凝土一样正常发展，因而掺速凝剂湿喷工艺的应用越来越多，成为喷射混凝土的发展方向。
3.1、速凝剂的实验方法我国行业标准《喷射混凝土用速凝剂》（JC477-2005）提出的速凝剂试验方法为：先将400g水泥与计算加水160ml搅拌到均匀后，再按推荐掺量加入速凝剂，迅速搅拌25～30s，立即装入圆模，人工振动数次，削去多余水泥浆，并用洁净的刀修平表面。从加入液体速凝剂算起操作时间不应超过50s。用此方法测得的速凝剂初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于12分钟。
3.2、速凝剂对水泥砂浆凝结时间的影响按照锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001），JS-2型高效速凝剂掺量分别为1%、2%、3%、4%、5%，分别测试水泥净浆的初凝时间、终凝时间和28天抗压强度和砂浆抗裂性，表7为JS-2型高效速凝剂的掺量与水泥凝结时间的关系。
篇2
钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简写为SFRC）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。
篇3
1.原材料配比方面的质量控制
1.1单位水泥用量
在保持水灰比不变的情况下，单位体积混凝土拌合料中，如水泥浆用量愈多，拌合料的流动性愈好，反之，较差。在钢纤维混凝土拌合料中，除必须有足够的水泥浆填充的空隙外，还需要有一部分水泥浆包裹骨料和钢纤维的表面形成层，以减少骨料和钢纤维彼此间的摩擦阻力，使拌合料有更好的流动性。
1.2水泥
水泥品种对混凝土的可泵性也有一定影响。一般宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，但均应符合相应标准的规定。
1.3钢纤维
在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长则施工较困难，影响拌合物的质量，直径过细易在拌合过程中被弯折，过粗则在同样体积率时，其增强效果较差。
1.4粗集料
粗集料的级配、粒径和形状对于混凝上拌合物的可泵性影响很大。级配良好的粗骨料，空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。因而泵送混凝土应用较多的国家，对粗集料的级配都有规定。
1.5细集料
又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并共同组成钢纤维混凝土的骨架。在保证钢纤维混凝土强度相同时，粗砂需要的水泥用量较细砂为少。显然，当水泥用量相同时，用粗砂配制的混凝上强度要比用细砂配制的混凝土强度为高。
1.6减水剂
减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是一种对规定和易性混凝土可减少拌和用水量的外加剂，这种减水剂一般为可溶于水的有机物质。它可以改变新拌和硬化混凝土的性能，特别是提高混凝土的强度和耐久性。
1.7其它掺合料
除去水、水泥、粗细集料、粉煤灰等材料外，在搅拌时还可加入其它掺合料，如矿渣、超细粉等。
2.钢纤维混凝土施工方面控制
2.1泵送混凝土的质量控制
泵送混凝土的连续不间断地、均衡地供应，能保证混凝土泵送施工顺利进行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送时则不会产生堵塞。因此，泵送施工前周密地组织泵送混凝土的供应，对混凝土泵送施工是重要的。
泵送混凝土的供应，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的运送。泵送混凝土宜采用预拌混凝土，在商品混凝土工厂制备，用混凝土搅拌运输车运送至施工现场，这样制备的泵送混凝土容易保证质量。泵送混凝土由商品混凝土工厂制备时，应按国家现行标准，《预拌混凝土》的有关规定，在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。
拌制泵送混凝土时，应严格按混凝土配合比的规定对原材料进行计量，也应符合《预拌混凝土》中有关的规定。
混凝土搅拌时的投料顺序，应严格按规定投料。如配合比规定掺加粉煤灰时，则粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计的要求，且宜滞后于水和水泥。泵送混凝土的最短搅拌时间，应符合《预拌混凝土》中有关的规定，一定要保证混凝土拌合物的均匀性，保证制备好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。
搅拌好的混凝土拌合物最好用混凝土搅拌运输车进行运输。现在大量使用的是搅拌筒6-7m，的混凝土搅拌运输车。用搅拌运输车运输途中，搅拌筒以3-6r/min的缓慢速度转动，不断搅拌混凝土拌合物，以防止其产生离析。
搅拌运输车还具有搅拌机的功能，当施工现场距离混凝土搅拌站很远时，可在混凝土搅拌站将经过称量过的砂、石、水泥等干料装入搅拌筒，运输途中加水自行搅拌以减少长途运输中混凝土坍落度的经时损失，待搅拌运输车行驶到临近施工现场搅拌结束，随即进行浇筑。
2.2混凝土泵送施工质量控制
开始泵送时，混凝土泵应在可慢速、匀速并随时可反泵的状态。待各方面情况都正常后再转入正常泵送。正常泵送时，泵送要连续进行，尽量不停顿，遇有运转不正常的情况，可放慢泵送速度。当混凝土供应不及时时，宁可降低泵送速度，也要保持连续泵送速度，但慢速泵送的时间不能超过从搅拌到浇筑的允许延续时间。不得己停泵时，料斗中应保留足够多的混凝土，作为间隔推动管路中的混凝土之用。
3.喷射混凝土施工控制
（1）上料速度要均匀、连续、适中，始终要保持喷射机进料斗中有一定的贮存量，并及时清除振动筛上大粒径粗骨料和杂物；
（2）喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手，理顺混凝土管。避免喷射手在更换方向时使混凝土管产生急拐弯，引起堵管；
（3）喷射手在操作喷嘴时，应尽量使喷嘴与受喷面垂直距离0.8-1m，喷射压力保持在200-500kPa左右，才能保证有效施工喷射作业时喷射手要时刻注意观察喷嘴情况，一旦堵管，要让助手立即与操作司机联系停机关风，检查管路是否畅通；
（4）在喷射作业时，坍落度要根据实际情况进行调整，喷上部时坍落度控制在8cm，喷边墙时坍落度控制在12cm；
（5）在施工喷射混凝土时，侧墙壁由下至上部由一侧末端开始向另一侧延续，喷射混凝土的一次喷射设计厚度在5cm以内，在第二次喷混凝土作业时，完全除去附着在第一次喷射混凝土面的异物，喷射混凝土的操作人员要使用护具注意安全；
（6）喷射混凝土的连接部分，应在需要连接的部分约13cm以前厚度开始变薄，在受喷面各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备；
（7）喷射钢纤维混凝土厚度一般比普通混凝土薄，水泥含量多，因此要经常保持适当的环境温度和受喷面湿润以防干缩裂缝。
结语
钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料，它具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。钢纤维在水泥制品中的应用尽管起步比较晚，但其发展速度却相当迅猛。目前钢纤维增强混凝上己广泛应用于公路路面、桥梁、隧洞、机场道面、建筑、水利、港工、军事及各种建筑制品等混凝土领域，它有着极大的生命力。应用前景十分广阔，并朝向高性能与超高性能方向发展。
篇4
1.原材料配比方面的质量控制
1.1单位水泥用量
在保持水灰比不变的情况下，单位体积混凝土拌合料中，如水泥浆用量愈多，拌合料的流动性愈好，反之，较差。在钢纤维混凝土拌合料中，除必须有足够的水泥浆填充的空隙外，还需要有一部分水泥浆包裹骨料和钢纤维的表面形成层，以减少骨料和钢纤维彼此间的摩擦阻力，使拌合料有更好的流动性。
1.2水泥
水泥品种对混凝土的可泵性也有一定影响。一般宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，但均应符合相应标准的规定。
1.3钢纤维
在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长则施工较困难，影响拌合物的质量，直径过细易在拌合过程中被弯折，过粗则在同样体积率时，其增强效果较差。
1.4粗集料
粗集料的级配、粒径和形状对于混凝上拌合物的可泵性影响很大。级配良好的粗骨料，空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。因而泵送混凝土应用较多的国家，对粗集料的级配都有规定。
1.5细集料
又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并共同组成钢纤维混凝土的骨架。在保证钢纤维混凝土强度相同时，粗砂需要的水泥用量较细砂为少。显然，当水泥用量相同时，用粗砂配制的混凝上强度要比用细砂配制的混凝土强度为高。
1.6减水剂
减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是一种对规定和易性混凝土可减少拌和用水量的外加剂，这种减水剂一般为可溶于水的有机物质。它可以改变新拌和硬化混凝土的性能，特别是提高混凝土的强度和耐久性。
1.7其它掺合料
除去水、水泥、粗细集料、粉煤灰等材料外，在搅拌时还可加入其它掺合料，如矿渣、超细粉等。
2.钢纤维混凝土施工方面控制
2.1泵送混凝土的质量控制
泵送混凝土的连续不间断地、均衡地供应，能保证混凝土泵送施工顺利进行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送时则不会产生堵塞。因此，泵送施工前周密地组织泵送混凝土的供应，对混凝土泵送施工是重要的。
泵送混凝土的供应，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的运送。泵送混凝土宜采用预拌混凝土，在商品混凝土工厂制备，用混凝土搅拌运输车运送至施工现场，这样制备的泵送混凝土容易保证质量。泵送混凝土由商品混凝土工厂制备时，应按国家现行标准，《预拌混凝土》的有关规定，在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。
拌制泵送混凝土时，应严格按混凝土配合比的规定对原材料进行计量，也应符合《预拌混凝土》中有关的规定。
混凝土搅拌时的投料顺序，应严格按规定投料。如配合比规定掺加粉煤灰时，则粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计的要求，且宜滞后于水和水泥。泵送混凝土的最短搅拌时间，应符合《预拌混凝土》中有关的规定，一定要保证混凝土拌合物的均匀性，保证制备好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。
搅拌好的混凝土拌合物最好用混凝土搅拌运输车进行运输。现在大量使用的是搅拌筒6-7m，的混凝土搅拌运输车。用搅拌运输车运输途中，搅拌筒以3-6r/min的缓慢速度转动，不断搅拌混凝土拌合物，以防止其产生离析。
搅拌运输车还具有搅拌机的功能，当施工现场距离混凝土搅拌站很远时，可在混凝土搅拌站将经过称量过的砂、石、水泥等干料装入搅拌筒，运输途中加水自行搅拌以减少长途运输中混凝土坍落度的经时损失，待搅拌运输车行驶到临近施工现场搅拌结束，随即进行浇筑。
2.2混凝土泵送施工质量控制
开始泵送时，混凝土泵应在可慢速、匀速并随时可反泵的状态。待各方面情况都正常后再转入正常泵送。正常泵送时，泵送要连续进行，尽量不停顿，遇有运转不正常的情况，可放慢泵送速度。当混凝土供应不及时时，宁可降低泵送速度，也要保持连续泵送速度，但慢速泵送的时间不能超过从搅拌到浇筑的允许延续时间。不得己停泵时，料斗中应保留足够多的混凝土，作为间隔推动管路中的混凝土之用。
3.喷射混凝土施工控制
（1）上料速度要均匀、连续、适中，始终要保持喷射机进料斗中有一定的贮存量，并及时清除振动筛上大粒径粗骨料和杂物；
（2）喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手，理顺混凝土管。避免喷射手在更换方向时使混凝土管产生急拐弯，引起堵管；
（3）喷射手在操作喷嘴时，应尽量使喷嘴与受喷面垂直距离0.8-1m，喷射压力保持在200-500kPa左右，才能保证有效施工喷射作业时喷射手要时刻注意观察喷嘴情况，一旦堵管，要让助手立即与操作司机联系停机关风，检查管路是否畅通；
（4）在喷射作业时，坍落度要根据实际情况进行调整，喷上部时坍落度控制在8cm，喷边墙时坍落度控制在12cm；
（5）在施工喷射混凝土时，侧墙壁由下至上部由一侧末端开始向另一侧延续，喷射混凝土的一次喷射设计厚度在5cm以内，在第二次喷混凝土作业时，完全除去附着在第一次喷射混凝土面的异物，喷射混凝土的操作人员要使用护具注意安全；
（6）喷射混凝土的连接部分，应在需要连接的部分约13cm以前厚度开始变薄，在受喷面各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备；
（7）喷射钢纤维混凝土厚度一般比普通混凝土薄，水泥含量多，因此要经常保持适当的环境温度和受喷面湿润以防干缩裂缝。
结语
钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料，它具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。钢纤维在水泥制品中的应用尽管起步比较晚，但其发展速度却相当迅猛。目前钢纤维增强混凝上己广泛应用于公路路面、桥梁、隧洞、机场道面、建筑、水利、港工、军事及各种建筑制品等混凝土领域，它有着极大的生命力。应用前景十分广阔，并朝向高性能与超高性能方向发展。
篇5
Abstract: along with the development of market economy in China and city modernization, the quickening of the process of road and bridge project has also made by leaps and bounds development. People for the bridge engineering quality construction, construction schedule, cost control and so on all aspects of attention and demand more and more. In this case, new building materials and new construction technology research and development and application, has become an essential means to solve these problems. High fiber reinforced concrete, as a kind of new type composite materials, the application of road &bridge construction in more and more widely.
Keywords: steel fiber concrete; Construction technology; Bridge project; application
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
钢纤维混凝土，因为自身具备的诸多优势而成为目前路桥施工中不可替代的新型建筑材料。钢纤维混凝土在路桥施工中的应用，对于提高工程质量，提升施工效率，降低生产成本等方面都做出了巨大贡献。笔者就钢纤维混凝土施工技术在路桥工程中的应用，提出一些自己浅显的看法，希望与同行交流分享。
一、钢纤维混凝土概述
（一）钢纤维的性能
钢纤维都具备很高的抗拉强度，且在被加工成不同变截面形状后，可以从很大程度上增加其与水泥基材之间的握裹力。目前我国市场上，可供选择的钢纤维产品很多，可以根据实际施工项目的具体情况选择不同性能的钢纤维。钢纤维按照制造方式不同，可分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维。这四种材料分别具备不同的性能和特点。
1.切断钢纤维
切断钢纤维主要是对钢纤维表面做变形处理，目的是改善钢纤维的力学性能，增强钢纤维与水泥砂浆的界面之间的粘结性能。
2.剪切钢纤维
剪切钢纤维主要是由冷轧薄板加工而成。冷轧薄板按照一定的厚度和宽度经过剪切后，具备比切断钢纤维更良好的与水泥砂浆的粘结性能。
3. 切削钢纤维
切削钢纤维主要是由管钢锭或者厚钢板加工而成。加工后的切削钢纤维不仅强度大大好于原材料，与水泥混凝土的粘结性也较好。
4. 熔抽钢纤维
熔抽钢纤维的强度受熔钢成分和热处理条件的限制，强度各异。且它表面的氧化层大大降低了它与混凝土的粘结性能。
（二）路桥工程中钢纤维混凝土原料选择及配比
1.水泥的选择问题
在路桥工程中，水泥是钢纤维混凝土的主要原料。为了考虑路桥工程中的混凝土应该具备索性小、强度高、抗冻和抗磨性能好的特点，我们通常选择硅酸盐水泥作为钢纤维混凝土的原料。
2.水和外掺剂的相关问题
钢纤维混凝土施工中，通常选用饮用水为原料，并能够通过控制水与外掺剂在施工中的配比来使混凝土达到具备高强度和高密实度的效果。在水灰比较低的情况下，可以通过减水剂或者塑化剂来调节混凝土的强度；在竣工日期紧迫的情况下，可以通过添加早强剂来控制竣工时间；在需要增强混凝土抗冻性的情况下，并通过加气剂来进行调节。
3.钢纤维混凝土施工中的配合比问题
钢纤维混凝土的施工，应该按照配合比设计来完成。在施工中应该以混凝土抗折强度作为首要参考，来控制钢纤维的掺入量、水泥标号和水灰比等。通过这些主要因素的优化和调整，提高钢纤维的质量和可用性。
（三）路桥工程中钢纤维混凝土的施工技术问题
1.搅拌技术方面的问题
在施工中，要通过搅拌来确保钢纤维混凝土在混凝土基体中均匀分布。在施工中通常选择反锥式或者强制式搅拌机作为搅拌设备，按照水泥、粗集料、钢纤维的顺序进行充分均匀的搅拌。其中要注意的是钢纤维要分三次投入，干拌均匀后加水，然后再设备搅拌。搅拌时间控制在两分至三分之间。
2.浇注和振捣方面的问题
在浇注钢纤维混凝土的过程中，要保证浇注作业不间断进行，且浇注接头不明显。我们通常选用平板振动器进行振捣，并在振捣过程中使钢纤维呈纵向条状集束排列，以保证混凝土边角严密。
3.钢纤维混凝土运输方面的问题
由于钢纤维混凝土在运输过程中容易因为钢纤维下沉而导致坍落或气量损失等问题出现，致使钢纤维混凝土不均匀，因此我们在选择搅拌场地的时候就要充分考虑如何减少混凝土运输的问题。同时，在运输过程中还要注意做好防护措施，例如选择合适的运输装备，控制好运输时的温度等，以避免影响混凝土质量，给整个工程带来损失。
二、钢纤维混凝土在道路施工中的应用
（一）在新建全截面钢纤维混凝土路面中的应用
全截面采用钢纤维混凝土的路面，与传统混凝土路面相比，无论是路面厚度，还是钢纤维用量都大大减少，是节省成本，提高质量的最佳方法。采用钢纤维混凝土技术时，同行双车道路面不设纵缝，横缝间距控制在20-50之间。
（二）在新复合式钢纤维混凝土路面中的应用
复合式路面通常分为双层式和三层式两种。双层式路面钢纤维混凝土的铺设量大概控制在五分之二至五分之三之间。
三层式复合路面是俗称“汉堡式”结构，既上下两层是钢纤维混凝土层，中间夹普通混凝土层。这种路面虽然结构合理，但是施工复杂，因此多应用在机械化铺设程度较高的地区。
（三）在钢纤维混凝土罩面中的应用
施工人员可以通过在旧混凝土路面上罩上一层钢纤维混凝土来修复破损路面。根据路面破损程度由高到低，可以分别用结合式、直接式和分离式三种罩面方式。
1.结合式是指罩面层与旧混凝土结为一体，共同构成路面结构，整体发挥作用。
2.分离式是指罩面层不与旧混凝土结合，中间隔着一个隔离层，各自发挥作用。
3.直接式是指直接在旧水泥混凝土面层上加铺罩面层。
（四）在多年冻土地区抗冻方面的作用
钢纤维混凝土路面在多年冻土区的应用，能够很好地维持冻土冷热平衡，提高路面抗冻能力。
三、钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用
（一）在桥面铺装方面的应用
钢纤维混凝土桥面铺装层的采用，对于增强桥面的抗裂性、提高桥面的耐久性和提升桥面的舒适度等方面，都有很大帮助。于此同时，钢纤维混凝土桥面铺装层对于增强桥梁刚度、减少铺装厚度、提高桥梁承重能力、降低结构自重等方面也具有独特的优势。
（二）在桥梁上部承重荷载部位的应用
采用钢纤维混凝土作为主拱圈，能够提高结构的受力能力、防止结构变形，减轻自重，从而使桥梁的跨度增大，重量减轻。与此同时，还能起到美化桥梁外观，减少建筑用料的作用。在提高了桥梁质量的同时还大大降低了施工成本。
（三）在局部加固方面的应用
桥梁墩台和桥面等部位由于长期载重，容易产生裂缝和表层剥落现象。通过向这些部位喷射钢纤维混凝土，可以改善局部结构的整体性和抗震性。
（四）在加强钢筋混凝土桩方面的应用
钢纤维混凝土在桩顶或者桩尖等局部位置的应用，能够增强桩的穿透力，减少锤击次数，提高打击速度。
结束语：
钢纤维混凝土作为一种新型水泥基复合材料，在路桥工程中的实际使用效果已经得到了大量实践的验证。它在提高路桥使用性能、保证工程施工质量、降低工程造价等方面的优势也显现的越来越明显。接下来我们要做的，是将钢纤维生产技术进一步的提高和完善，使这种新型材料更科学更合理更广泛地应用到路桥工程中去，从而促进我国路桥工程建设的进一步发展。
参考文献：
[1]黄承逵，赵国藩.纤维混凝土研究和工程应用的进展[A].第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C]，2003.
[2]李国华，晏道雄，王治全.建议钢纤维混凝土在路桥施工中技术应用分析[J].城市建设与商业网点，2009（28）.
篇6
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、绪论
混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料。高性能混凝土是一种有更高强度，更长的耐久性，更好施工性，比传统的混凝土性能更好的新型建筑材料。高强度高性能混凝土在抗震结构，大跨度桥梁，水工结构和其它大型结构中运用，将导致建筑结构更轻，成本效益更好。同样，使用高性能混凝土使建筑耐久性得到改善，降低建筑结构的生命周期成本。由于这些优点，近几年世界各地已广泛运用高性能混凝土，如核电厂重要的混凝土结构建筑，高架桥，桥梁，高层建筑等。
钢纤维混凝土是一种复合材料，钢纤维离散随机分布在整个混凝土中。钢纤维混凝土广泛应用在各个领域中，钢纤维混凝土除了能单纯的提高强度，还能提高耐久性，韧性，延展性，开裂负载，导电性等[4-5]。由于钢纤维混凝土的良好特性，在过去20年里, 它在世界各地各应用领域都逐步的广泛使用，包括目前的机场和公路路面，抗震和防爆耐火结构，矿山和隧道内衬，桥面以上规定，水工结构，岩质稳定边坡等。
文献调查表明，虽然有一些研究人员研究了微型硅或钢纤维对普通混凝土耐久性的影响，但迄今还没有人研究过微硅粉和钢纤维综合在一起对高性能混凝土耐久性的影响是什么效果。
二、研究意义
现代建筑要求结构材料要日益改善性能，如强度，刚度，韧性，延展性和耐久性等，耐久性虽排在最后，但并非最不重要的。混凝土耐久性的关键是，当其应用到现代结构建筑中时，它的整个寿命应该保留其原来的形式，质量和适用性并没有恶化。也就是说，它应该有一个长期的耐用性。混凝土的耐久性取决于其抗水分渗入的多少。其中水分进入可具体可导致钢筋腐蚀，降低了结构寿命大幅下降。因此，混凝土的耐久性标准，具体在很大程度上取决于其抗透性。虽然耐用性是一个关键因素，影响混凝土结构的寿命，但在此只进行了有限的研究，以探讨在正常的和高耐久性的要求下微硅粉对混凝土性能的影响。另外，对微硅粉和钢纤维对高性能混凝土耐久性的综合效果影响至今还没有被研究过。因此在这项实验中，已经对微硅粉和钢纤维综合对高性能混凝土耐久性影响效果进行了研究。
1、实验选用材料
表1选用的材料参数
材料 描述
水泥 43级普通硅酸盐水泥， 比表面积412.92 m2/kg，
砂子 可用当地河砂，细度模数2.92，比重为2.62，符合二级区间，
粗骨料 花岗岩碎石粗骨料 ，最大粒径20mm ，细度模数6.94， 比重2.82。
水 水符合浇筑和养护的要求，符合国际标准：4562000[9]
矿物掺合料 市售微型硅粉
化学外加剂 市售聚羧酸减水剂
光纤 镀锌铁的直钢纤维，有0.50毫米口径及有三个不同长宽比（长宽比是纤维长度和纤维直径之间的比率）50，75和100。纤维的屈服强度是420.19MP
N/mm2
表2微型硅粉的性质（数据由制造商提供）
性质 参数
比表面积 m2/kg 22000
堆积密度 kN/m3 1.96
二氧化硅 % 最低 88
碱含量（即氧化钠） 最低 1.5
水分含量 % 最低 3
烧失量 % 最低 3
2、实验方案
在这项实验中，主要对 C50级的高性能混凝土进行研究。混合比例为1：1.08：2.57：0.31（水泥：砂：粗骨料：水）。该混凝土配每 m3水泥的含量为512.55 kg。按照这个配合比例，总共做84个直径为100mm、长度为100mm的标准圆柱混凝土试件。加入普通混凝土的微硅粉参量从0.0％至10.0％，不断增加，大至取代2.5％的水泥重量为止。为了使混凝土有更好的工作性，混凝土中外加剂剂的最佳参量为水泥质量的1.4％，搅拌具体使用可倾式实验室搅拌机，并在模具浇筑前参入外加剂。混凝土是用一台振动器压实。标本在模具浇筑后的24小时后进行注水。经过28天的养护，进行渗透测试，使用的标准水渗透实验仪：图1所示。
图1用于水渗透试验测试的装置
3、实验结果讨论
试验获得渗透性研究结果由表3和图2所示出。该报告是6个标准实验的平均结果. 实验个体差异不大于平均水平的15％，从表3中可以看出，参7.5%微硅粉的混凝土试件有效的渗透速度为16.09×10 12m/s，此值是混凝土没有参微硅粉时的渗透速度的63.86％。这种渗透速率的减少是由于微型硅填料效应影响的效果。
表3渗透测试结果
混凝土种类 微硅粉的参量% 钢纤维的长宽比% 钢纤维的体积比% 有效渗透（1012） m/s
普通砼 44.53
高性能砼 2.5
5.0
7.5
10.0 41.15
25.72
16.09
33.55
钢纤维砼 7.5
7.5
7.5 50
50
50 0.50
0.75
1.00 12.43
9.78
8.71
钢纤维砼 7.5
7.5
7.5 75
75
75 0.50
0.75
1.00 9.36
6.24
5.43
钢纤维砼 7.5
7.5
7.5 100
100
100 0.50
0.75
1.00 6.93
4.80
4.27
三、矿物掺合料的影响
本实验选用比表面积为2000m2/kg硅粉，此值约是水泥比表面积的53倍。这清楚地表明，硅粉是微观粒子，比水泥颗粒尺寸小很多。因此，当微硅添加到普通混凝土中，它会填补了水泥颗粒之间的空隙，以及水泥颗粒于骨料间的空隙。这种物理现象称为填料效应。它减少了孔隙率，从而降低了普通混凝土的渗透性。
可以从表3 中看出，微型硅参量超出7.5％时并未减少混凝土渗透性效率。这可能是由于混凝土试件的原因，因为即在只参硅粉的纯混凝土中，对于一个给定的微硅参量，大于一定水平会导致普通混凝土灌装现象。在混凝土空隙中微硅粉参量过剩，只会增加水泥（即水泥+微硅粉）粘贴，因此对这种具体浇筑试样使用混凝土量一定时，样本中混凝土每m2 的水泥量是一定的。这也许是微硅参量超过7.5％后，混凝土无法实现渗透效率进一步降低的原因。
此外，有人指出，在制备测试的样品时，微型硅粉在混凝土中参量超过10％后，会使混凝土搅拌困难，干燥，工作性能不良。这是因为由于微硅粉其极高的比表面积需要较高的用水量。由于微型硅粒子加入，额外的薄膜涂层表面要与水结合。概括地说，要实现于先前的试件同样的工作性，需要加更多的水，否则，工作性会很不良。因此，超过10％的微硅粉混凝土标本，在这个研究中没有出现。
图2纤维体积分数于渗透速度的关系
图2显示了参入不同体积分数的纤维，混凝土有效渗透速率的变化。很明显，从这个数字可以看出，纤维体积分数增加，混凝土渗透性降低。对于钢纤维给定一个长宽比，体积分数越大，纤维的数量就会增大，混凝土渗透性降低。然而，减少纤维含量渗透速率会增大。在渗透率相当高的混凝土中引入钢纤维，渗透率减少可能是由于下列因素：
1、钢纤维的补充会大幅度减少混凝土中塑性收缩裂缝的产生。塑性收缩裂缝出现在混凝土浇筑后的24h可从试样表面扩展到里边50毫米深。收缩裂缝的减少有助于降低混凝土的渗透性。
2、在参入钢纤维后，混凝土养护到28天龄期后，干燥收缩裂缝会降低到原先程度的25％[15]。
3、钢纤维有助于打破混凝土中连续性的孔道，及多孔通道的连接。
此外可以从表3看出，如果钢纤维的高宽比为100和体积分数为1％时，渗透速率从16.09×1012 m/s减少到4.27 ×1012 m/s，也就是说，渗透速率降低了约73.46％。因此，很明显加入微硅粉和钢纤维的混凝土渗透率比纯混凝土的可减少约90.41％。但是，在试样的制备中，钢纤维长宽比超过100%，体积分数超过1％，往往会导致球化效果。因此，纤维含量超过1％的标本，在这次研究中没有出现。
结束语：
1、微型硅粉在纯混凝土中参量高达7.5％时，可减少其渗透性，但进一步增加不会减少混凝土的渗透性。微硅粉加入量超过10％是，混凝土会塑性增强，干燥，工作性不良。
2、参7.5%微硅粉可使混凝土的渗透率降低约63％，继续参加长宽比为100%、体积比为1%的钢纤维，混凝土渗透率会降低约73％。因此，微硅粉和钢纤维都参的混凝土渗透率降低约90％。
3、如果混凝土参入的钢纤维是一定的长宽比，混凝土的渗透性会随着纤维体积分数的增加而下降。，但是，随着纤维含量下降，渗透速度会回升。
参考文献：
[1]混凝土技术进展，国际混凝土技术，21卷，6号，1999.6，69~76 。
[2]. 高强混凝土老化的特点，土木工程与建筑评论，12卷，2号，1999.2，14~21。
篇7
Abstract：This thesis using different forms, different amount of steel fiber influence of fiber reinforced self-compacting concrete (SCFRC) performance. The results will help to better promote engineering and technical personnel and use of fiber reinforced self-compacting concrete.
Keywords: Steel fiber 、self-compacting concrete、Performance
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
纤维增强自密实混凝土已经被研究并应用于预应力混凝土梁，当钢纤维加入混凝土中时，混凝土的拉伸强度、抗剪强度都有所提高[1]。在自密实混凝土中加入不同型号和掺量的钩状纤维[2]，纤维因数为55，探讨其对纤维增强自密实混凝土工作性和稳定性的影响规律。一般说来，纤维增强自密实混凝土与传统纤维增强混凝土相比，在使用同种纤维时，其拉伸强度有很大改善[3]。最佳的纤维掺量必须以满足工作性能为前提。
1.试验研究
1.1原材料
（1）水泥。亚泰集团生产的鼎鹿牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥。
（2）粉煤灰。长春市热电二厂二级粉煤灰，加入粉煤灰是为了提高其工作性能并降低造价。
（3）粗骨料粒径为19mm。
（4）河沙细度模数为2.55。
（5）高效减水剂符合ASTMC494F型高效减水剂。
（6）F型的VMA用来改善自密实混凝土和纤维增强自密实混凝土中的粘聚性。
（7）有机纤维素醚用来改善拌合物的稳定性。
（8）使用的缓凝剂符合astmc494B型，缓凝剂用来延缓拌合物的初凝时间。
（9）钢纤维的两端有槽型钩，并用于纤维增强混凝土中。RC80/60的BN纤维，长为60mm，直径为0.75mm，长径比为80，抗拉强度为1035MPa。ZP305，长30mm，直径为0.55mm，长径比为55，抗拉强度为1100MPa。这些钢纤维不易变形，并捆成一束，水溶性胶在混凝土拌合物中溶解，使纤维能在拌合物中很好的分散。纤维体积率和长径比可用来解释不同型号和数量的钢纤维对混凝土的影响。
表1自密实混凝土（SCC）与纤维增强自密实混凝土（SCFRC）原材料组成
表1所示为自密实混凝土和纤维增强自密实混凝土的组成。自密实混凝土设计是基于Toyonaru理论。由于SCC4中的粗骨料与细骨料的比率较高，所以SCC4中加入VMA，以获得稳定性。SCFRC中提高水泥和细骨料的用量来抵消加入纤维的影响。
2.试验结果与讨论
2.1普通纤维增强混凝土的工作性能
图1 普通混凝土拌合坍落度 图2 纤维增强自密实混凝土坍落流动度
如图1所示，普通纤维增强混凝土满足工作性，第二组普通纤维增强混凝土中的纤维体积率为1%，其工作性能降低，主要是因为长纤维的掺加量过大。
2.2 SCC和SCFRC的工作性能
如图2所示，所有SCC与SCFRC获得的无约束坍落度最小值为25in（635mm），拌合物无分层离析现象，且其组成符合VSI。SCC4的无约束坍落流动度比SCC2-3小13%，这是因为SCC4有相对较高的CA/FA,VMA的加入使拌合物中粘性物质增加，再者SCC4中含有大量的粗骨料，使得拌合物很难通过J-ring模型。SCFRC的无约束坍落流动度不低于SCC，是因为其掺入了较多的胶凝材料。
在研究中，掺入钢纤维对有约束坍落流动度有影响，长纤维阻碍SCFRC通过J-ring模型，因此降低其坍落流动度。SCFRC1的有约束坍落流动度明显低于无约束坍落流动度，因为长纤维通过J-ring模型时产生桥接作用引起阻塞，限制坍落流动度。另一方面掺入短纤维的SCFRC2与SCFRC3的坍落度均被改善。
图3纤维增强自密实混凝土T-20s 图4纤维增强自密实混凝土V漏斗测试时间
动态表现也就是填充能力，如图3所示，所有SCC与SCFRC在无约束状态下的填充性质都符合标准并分布在3S-7S之间。除SCC2-3外，其它SCC与SCFRC的有约束状态下的时间大于无约束状态下的时间。SCC4中较高的CA/FA(加入VMA)和SCFRC1中钢纤维的加入，明显提高其有约束状态下的时间，但是不影响其无约束状态下的时间，换句话说增加粗骨料含量与加入钢纤维都明显限制其填充能力。使用长纤维对有、无约束状态下测定的时间有明显差别，因此随着长纤维的加入使SCFRC拌合物的填充能力并不符合标准，并且在浇筑梁的时候产生问题。
表2各种混凝土拌和物的工作性
表2中列出的所有拌合物中只有SCC2-3满足J-ring测试，SCFRC1拌合物的J-ring值较高，是因为长纤维在其中起到桥接的作用，引起阻塞，是其通过能力下降。在SCFRC2中使用短纤维，其长径比小于SCFRC1，而SCFRC3中也使用短纤维，但是有较大的长径比，其通过性能优于SCFRC1，因此在SCFRC中纤维长度对通过性能的影响更加明显。
如图4所示，SCC拌和物相比SCFRC拌和物有更好的填充能力，是因为SCFRC随着纤维长径比的增加，其填充能力下降，由于纤维的阻碍而引起时间延长，对于预应力混凝土工字梁这将成为关键。测试结果表明，测试时间如果高出标准时间两倍，拌和物会出现假凝现象。例如SCC与SCFRC暂时失去流动性，但在外力作用下可恢复的现象称假凝。对于SCC很难出现假凝现象，但是对于SCFRC则较容易。
3.结语
（1）随着纤维长径比的增加，SCFRC拌和物的填充性下降。
（2）SCC较高的CA/FA使其填充能力降低，但可通过加入VMA可使其保持稳定性。
（3）SCFRC能够自我密实，在使用末端钩状钢纤维时能够满足其填充性与通过性。短纤维并不影响SCFRC的坍落度与稳定性。钩状长纤维对SCFRC拌和物的填充性与通过性起负作用。
（4）预应力混凝土工字梁末端区的最佳纤维含量为：1%的钩状短钢纤维或者0.5%钩状长钢纤维。
参考文献
[1]刘思国.纤维增强自密实混凝土早龄期非自由收缩研究[J]. 建筑材料学报，2009(1): 13-15.
篇8
中图分类号：U448.35 文献标志码：A
0 引 言
活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，RPC）作为超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，UHPC）的一种，具有强度高、韧性大和耐久性能优异等特点，且在热养护条件下几乎没有收缩，在长期荷载作用下的徐变也很小（仅为普通混凝土的1/10左右）[1]。RPC的工程应用可望解决普通混凝土桥梁所面临的结构自重过大、跨越能力受限和耐久性不足等问题，其应用研究已引起土木工程界的极大关注并已应用到一些人行桥和中、小跨径的车行桥中[2-3]，在大跨桥梁中的应用研究也已逐步开展[4-6]。此外，混凝土箱梁结构以其良好的空间受力性能在桥梁工程中应用广泛，而RPC箱梁非常适于构成大跨混凝土桥梁的主梁，因此RPC箱梁亦具有良好的应用前景。在大跨混凝土箱梁桥中，除纵向预应力筋外，一般还在腹板和顶板分别配置竖向抗剪和横向抗弯的预应力筋而形成箱梁内的三向预应力体系。顶板内存在的横向预应力对箱梁纵向抗弯性能的影响目前鲜见研究。
文献[7]提出了钢筋RPC梁正截面抗裂计算公式，建议截面抵抗矩塑性影响系数可取为1.65（矩形截面）和1.90（T形截面）；文献[8]进行了3根钢筋RPC矩形截面梁的抗弯性能试验并提出了相应的正截面承载力计算公式，将受压区RPC的应力分布等效为矩形应力图形计算；文献[9]基于有限元分析结果建立了RPC梁的正截面承载力计算公式，将受压区混凝土应力近似为三角形分布；文献[10]对预应力RPC的T形梁进行了试验研究，提出了预应力RPC的T形梁开裂弯矩和极限弯矩的计算方法，并建议预应力RPC的T形梁的塑性系数γ=1.53；文献[11]通过6根钢筋RPC矩形截面梁抗弯性能试验研究，建立了考虑截面受拉区拉应力贡献的正截面承载力计算公式和反映钢筋RPC梁自身受力特点的刚度及裂缝宽度计算方法；文献[12]对铁路预应力RPC箱梁进行了使用荷载下受力性能的试验研究；文献[13]对跨径为24 m的预应力RPC梁进行了试验，梁中除了预应力筋外没有配其他钢筋，其混凝土抗压强度达到了207 MPa，极限挠度达到了480 mm。目前各国学者对RPC梁的正截面受力性能进行了较多研究，但主要针对T形梁和矩形截面梁，对RPC箱梁的研究很少且均未涉及箱梁顶板横向预应力对梁抗弯性能的影响。基于此，本文通过对2片预应力RPC箱梁进行受弯试验，研究预应力RPC箱梁的正截面抗弯性能及横向预应力对其抗弯性能的影响。
1 试验概况
1.1 试件制作
共制作2片截面尺寸相同的预应力RPC箱梁，梁编号分别为A1和A2，截面尺寸如图1所示。梁长5.0 m，计算跨径4.76 m，梁高500 mm，顶板宽600 mm，顶板厚70 mm，腹板厚60 mm，腹板高350 mm，底板宽400 mm，底板厚80 mm。在梁端部设置150 mm厚的横隔板。为研究横向预应力对抗弯性能的影响，试验梁A2跨中纯弯区段顶板布置了8根间距为150 mm的后张横向预应力筋，见图2。
试验梁采用的RPC中水泥、硅灰、石英砂、减水剂的配合比为1.00∶0.25∶1.4∶0.072，水胶比为0.20，钢纤维体积掺量为2%。水泥采用P.O 52.5普通硅酸盐水泥；石英砂粒径为0.4～0.6 mm；采用可溶性树脂型高效减水剂，其掺量（质量分数）为2%，减水率为25%；钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，其直径为（0.16±0.005） mm，长度为（12±1） mm，抗拉强度大于2 000 MPa，体积掺量为2%。试验梁浇筑完成后采用塑料薄膜覆盖其表面，在实验室条件下对其进行自然养护。试验梁浇筑时预留100 mm×100 mm×100 mm的立方体试块和100 mm×100 mm×400 mm的棱柱体试块，用于测
图2 试验梁A2立面及配筋（单位：mm）
Fig.2 Elevation and Reinforcement of Test Beam A2 （Unit：mm）试RPC的抗压强度、劈裂强度和弹性模量，测试结果见表1，其中配筋率包含纵向预应力筋。张拉龄期为50 d，试验龄期为120 d。
试验梁A1底板纵向布置5根直径16 mm的HRB400钢筋及6根Φ15.2预应力钢绞线；顶板纵向布置10根直径10 mm的HRB400钢筋，横向布置间距150 mm、直径10 mm的HRB400钢筋；腹板每侧纵向布置4根间距100 mm、直径8 mm的HRB335钢筋；沿梁长布置间距100 mm、直径12 mm的HRB400箍筋，试验梁配筋情况如图2所示。梁A2除在跨中纯弯区段顶板横向不配置普通钢筋及仅布置8根间距为150 mm、直径16 mm的HRB400钢筋作为横向预应力筋外，其余配筋情况与试验梁A1一致，横向预应力筋两端加工成丝杆以形成螺丝端杆锚具进行锚固。钢筋的力学性能如表2所示。
1.2 应变测点布置
试验梁上布置如图3所示的应变测点。顶板和腹板底部布置的纵向平均应变计（标距为300 mm的引伸仪）用来测量纵向预应力张拉时的应变变化；顶板布置的横向混凝土应变片用来测量横向预应力张拉时的应变变化；跨中截面布置纵向混凝土应变片和纵向、横向平均应变计用来测量试验过程中的应变变化。
1.3 预应力张拉及测试
每片试验梁底部布置6根后张法预应力钢绞线，采用金属波纹管成孔，通过BM-3锚具进行锚固。试验梁浇筑50 d后张拉，采用力传感器测量张拉力并测试张拉过程中各测点应变。纵向预应力筋张拉后进行横向预应力筋张拉，参考目前箱梁桥的工程实际，顶板内的横向预压应力目标值按3 MPa控制。
为保证混凝土预压应力分布均匀，在横向预应力筋两端锚具下布置如图3所示刚度较大的钢垫板。预应力张拉后，采用高性能灌浆料对纵向和横向预应力筋孔道进行灌浆，灌浆时留取70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方体试块并进行同条件养护，试验前的强度测试结果如表1所示。试验后，凿开预应力筋管道发现灌浆质量良好。
纵向、横向预应力张拉后、外荷载施加前各测点应变实测结果见表3，记受压为“-”，受拉为“+”。试验梁A1，A2跨中截面上、下缘纵向预应力（由实测应变乘以实测弹性模量得到）分别为2.25，2.71，-10.98，-10.84 MPa；顶板内的横向预应力为-2.95 MPa。
1.4 加载方式与测试内容
试验加载装置如图4所示。两点对称加载，加载点均距跨中400 mm， 每一加载点处千斤顶下设
有分配梁将荷载直接传至腹板，采用力传感器控制加载大小。加载过程中的测试内容为：
（1）挠度测试。在跨中、加载点及支座处布置位移传感器，获取试验梁的荷载-挠度曲线。
（2）裂缝观测。加载过程中对裂缝的发展和宽度进行测量。
（3）应变测试。利用跨中截面顶板粘贴的纵向应变片和纵向、横向平均应变计测试不同位置的应变。
采用分级加载，试验梁开裂前以25 kN为一级加载至近开裂荷载，然后以10 kN为一级加载直至混凝土开裂。梁开裂后，以25 kN为一级加载，每级加载完持荷3 min，接近极限荷载时以3 mm为一级进行位移控制加载，当出现顶板混凝土压碎时认为其达到破坏，随后开始卸载。2 试验结果与分析
2.1 试件破坏形态及裂缝分析
梁A1加载到155 kN时（荷载值为一侧千斤顶下的测力计读数，下文同），在跨中纯弯区段出现竖向裂缝；继续加载，在剪弯区段出现斜裂缝，裂缝宽度和长度均随荷载增大而增加，靠近一侧加载点处的1条竖向裂缝逐渐延伸到翼缘板形成临界裂缝。加载至496.5 kN时，顶板形成不规则的贯通裂缝，顶板混凝土压碎而破坏，试验梁破坏时裂缝形态如图5（a），（b）所示。梁A2加载至157 kN时，在跨中纯弯区段出现竖向裂缝；继续加载，其裂缝开展和荷载变化与试验梁A1相似，当加载至503.9 kN时，顶板处混凝土压碎并在顶板形成贯通的横向裂缝，破坏时裂缝形态如图5（c），（d）所示。横向预应力的施加对试验梁的破坏形态没有明显影响。
试验梁RPC内的钢纤维使裂缝分布密集且裂缝间距较小，梁A1，A2裂缝分布如图6，7所示。弯曲裂缝在纵向钢筋处的裂缝间距约为50 mm，如表4所示。试验梁最大裂缝宽度随荷载的变化如图8所示。相同荷载下，2片试验梁的最大裂缝宽度相近。
式中：ωmax为不考虑钢纤维影响的普通钢筋混凝土受弯构件的最大裂缝宽度，可按照《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）计算；βcw为裂缝宽度的钢纤维影响系数，宜通过试验确定；λf为钢纤维含量特征值，λf=ρflf/df，ρf为钢纤维体积率，lf为钢纤维长度，df为钢纤维直径或等效直径，本文试验中取λf=1.5。
《纤维混凝土结构技术规程》（CECS 38：2004）中规定当钢纤维混凝土强度等级高于CF45时，对于采用高强度（抗拉强度不小于1 000 MPa）异形钢纤维的受弯构件，可取βcw=0.5。根据试验数据分析结果，对于采用高强度镀铜光面平直钢纤维时的RPC，建议取βcw=0.4，结果比较见图8。
参照式（1），假定平均裂缝间距lfm跟ωfmax有类似的计算公式，即
lfm=lm（1-βflλf）
（2）
式中：lm为不考虑钢纤维影响的普通钢筋混凝土受弯构件的平均裂缝间距，可按《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）计算；βfl为钢筋钢纤维混凝土构件平均裂缝间距的钢纤维影响系数。
基于试验梁平均裂缝间距的实测结果，对于采用高强度镀铜光面平直钢纤维时的RPC，计算时可取βfl=0.4。
2.2 荷载-挠度曲线
连续采集的试验梁截面荷载-跨中挠度曲线见图9，试验梁破坏点的荷载及挠度见表5。从图9可以看出：在跨中挠度达到其极限变形的约80%之前 ，梁A1，A2的荷载-跨中挠度曲线基本重合，极限
承载力相近。虽然梁A2顶板因横向预应力的施加使其处于双轴受压状态，但施加的2.95 MPa横向预压应力较小，仅为RPC棱柱体抗压强度94 MPa的3.1%，根据文献[14]可知，在此应力比下其双轴抗压强度约为单轴抗压强度的1.05倍，故顶板横向预应力对构件这一过程的受力及截面承载能力的影响不明显。在预应力筋屈服后采用位移控制加载，故顶板处混凝土压碎时（图9中的D1，D2点），荷载突然降低至图9中的E1，E2点，梁A1荷载下降33.2%，挠度增长3.9%；梁A2荷载下降15.6%，挠度增长1.1%，可见横向预应力使梁破坏时的脆性有所改善。对图9中的E1，E2点之后进行卸载。梁A1，A2均具有良好的变形能力，跨中最大挠度（图9中的D1，D2点）分别为98，101.7 mm，均超过梁计算跨径的1/50。
2.2.1 延性分析
试验梁为同时配有预应力筋和非预应力筋的部分预应力混凝土梁，预应力筋和非预应力筋的屈服不可能同步，非预应力筋一般先进入屈服状态。若沿用传统的极限位移与屈服位移之比来定义结构的延性不太明确，因此这里采用Naaman等[15]建议的基于能量的延性指标定义，即
式中：μ为构件的延性指标；Etol为总能量，Etol=Eel+Epl，Eel为弹性能量，Epl为塑性能量，其值可根据图10所示结构的荷载-挠度（P-Δ）曲线所包围的相应部分面积确定。
图10中，P1，P2，P3，Pu和Δ1，Δ2，Δ3，Δu分别为混凝土开裂、普通钢筋屈服、预应力筋屈服和混凝土梁破坏时所对应的荷载及挠度。
由式（3）所确定的梁A1和A2的延性指标分别为3.81和3.92。可见，顶板横向预应力的施加使顶板混凝土的横向变形受到约束而导致梁的延性有所提高，梁A2顶板内施加2.95 MPa的横向预压应力（仅为RPC棱柱体抗压强度94 MPa的3.1%）后，其延性较梁A1提高2.9%。
2.2.2 挠度计算
混凝土开裂前的弹性工作阶段（图9中的OA段），全截面参与工作，取截面的短期抗弯刚度Bfs=EcI0，其中，I0为换算截面惯性矩。
截面开裂到普通钢筋屈服阶段（图9中的AB段），其刚度随弯矩的增大而减小，参照《纤维混凝土结构技术规程》（CECS 38：2004），受拉区开裂后其短期抗弯刚度Bfs可按式（4）计算，即
Bfs=Bs（1+βBλf）
（4）
式中：Bs为不考虑钢纤维影响的普通钢筋混凝土受弯构件的短期刚度，可按《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）计算；βB为构件短期抗弯刚度的钢纤维影响系数，宜通过试验确定。
基于试验结果，对于采用高强度镀铜光面平直钢纤维时的RPC，可取βB=0.2。
RPC开裂和普通钢筋屈服时的挠度计算结果见表6，计算值与试验值吻合良好。
2.3 开裂弯矩及极限弯矩计算
2.3.1 RPC本构关系
本文采用的RPC受压和受拉时应力-应变关系（图11）分别如式（5），（6）[11]所示，即
荷载试验值和计算值；tf3，tf4分别为受拉普通钢筋屈服时挠度试验值和计算值；tp5，tp6分别为抗弯承载力时荷载试验值和计算值。
式中：σc，σt分别为RPC的压应力和拉应力；εc，εt分别为RPC相应的压应变和拉应变；ft为RPC的抗拉强度；ε0，εt0分别为与峰值压应力对应的应变和峰值拉应力对应的应变；εcu，εtu分别为RPC的压、拉极限应变；各特征点应变可取值为[10-11]ε0=0.003，εt0=0.000 2，εcu=0.004 5；εtu=3εt0。
2.3.2 开裂弯矩计算
预应力混凝土受弯构件的开裂弯矩Mcr为
Mcr=（σ+γmft）W0
（7）
式中：σ为梁底缘的预压应力；W0为换算截面对截面受拉边缘的弹性抵抗矩；ft可取为劈裂强度的75%[13]；γm为受拉塑性系数，可根据文献[11]可取γm=1.38。
试验梁A1，A2计算结果见表6，计算值与试验值吻合良好。
2.3.3 极限弯矩计算
极限状态时截面的应变、应力分布见图12，其中，bt，bf，bb分别为箱梁顶板、腹板和底板宽度，tt，tb分别为箱梁顶板、腹板和底板高度，xc，xt分别为受压区和受拉区高度，εy，εp分别为顶板达到极限压应变εcu时受拉区普通钢筋和预应力筋对应的应变，k为系数，α，β均为受压区等效矩形应力图块换算系数，fpy，fsy分别为预应力筋和非预应力筋的屈服强度。考虑受拉区混凝土参与工作，且受压区和受拉区的应力分布均采用等效矩形应力图块。根据受压区-混凝土应力合力大小和作用点位置不变的原则，可确定受压区等效矩形应力图块换算系数α，β分别为0.9和0.75；为简便计算，假定极限状态时受拉区的拉应力均匀分布并取抗拉强度fft=kft。
当达到极限状态且中性轴位于顶板时，则有
αfcbtβxc=fft[bt（tt-xc）+2bftf+bbtb]+
fpyAp+fsyAs
（8）
Mu=fpyAphp+fsyAshs-αfcbtβ2x2c/2+Mt
（9）
受拉区混凝土的抗弯能力Mt为
Mt=fft[bbtb（h-tb/2）+2bftf（h-tb-tf/2）+
bt（t2t-x2c）/2]
（10）
式中：Mu为截面的极限抗弯能力；，Ap，As分别为预应力筋和非预应力筋截面积；hp，hs分别为受拉区预应力筋和普通钢筋重心到顶板的距离；h为箱梁高度；fft=0.5ft[10]。
计算结果见表6，计算值与试验值吻合较好且略偏安全。就本文试验梁而言，受拉区混凝土拉应力对截面抗弯承载能力的贡献约为8%。
2.4 顶板应变
加载过程中实测跨中截面顶板应变的横向分布如图13所示。由图13可以看出，箱梁顶板内存在较明显的剪力滞效应。
式中：Be为翼缘板的有效分布宽度；B为翼缘板的实际宽度；t为翼缘板的平均厚度；σmax为翼缘与腹板相交处的最大正应力；ρ′f为受压翼缘有效分布宽度系数；z为沿跨长方向的坐标；x为沿横断面宽度方向的坐标。
根据式（5）可知，RPC受压的应力-应变关系将应变分布转化为相应的应力分布后，可计算加载过程中受压翼缘的有效分布宽度系数ρ′f（图14）。由图14可见：荷载在300 kN以内时，梁A1受压翼缘的有效分布宽度系数ρ′f变化较小，其值在0.85左右；荷载超过300 kN以后，受压区混凝土逐渐进入明显的塑性状态并在各测点间发生应力重分布，致使剪力滞效应逐渐减弱，受压翼缘的有效分布宽度系数逐渐增大至极限状态时的0.91；梁A2顶板内因有横向预应力的存在，使得翼缘板内的纵向应变在整个受力过程中沿横向的分布较均匀，剪力滞效应不明显，其受压翼缘的有效分布宽度系数较梁A1的大且基本稳定在0.96左右。这主要是由于梁A2内横向预应力的约束作用对箱梁顶板的纵向正应力有一定的卸载作用所致[16]。
通过梁跨中截面顶板布置的纵向、横向平均应变计所测纵向、横向应变可获得顶板处混凝土的横向变形系数（图15）。由图15可见：受拉普通钢筋屈服前，梁A1的横向变形系数变化较小，其值约为0.16，受拉普通钢筋屈服后，其值逐渐增大至极限状态时的0.25；梁A2的横向变形系数在预应力筋屈服前基本保持在0.10左右，其后逐渐减小至极限状态时的0.06，横向预应力对顶板横向变形的约束明显且随横向变形的发展，约束作用逐渐加强。
3 结 语
（1）预应力RPC箱梁具有良好的变形能力，其极限变形可超过跨径的1/50。
（2）预应力RPC箱梁裂缝密集，平均裂缝间距较小，正常使用阶段的裂缝宽度和短期刚度可参照《纤维混凝土结构技术规程》（CECS 38：2004）中的相应公式计算，其中的钢纤维影响系数βB分别取0.4和0.2。
（3）提出了预应力RPC箱梁正截面抗裂和抗弯承载能力计算公式，计算结果与试验值吻合良好。
（4）箱梁顶板的横向预应力对截面抗弯承载力的影响较小，但会使受压区混凝土的应变分布更加均匀，从而使箱梁顶板受压的剪力滞效应明显减弱并增加构件的延性。
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篇9
一、桥梁防水系统缺陷引起的病害
在我国，由于伸缩缝的应用时间迟，没有成熟的施工技术及经验，盲目认为水对混凝土没有多大危害，因此以前使用的伸缩缝基本上没有防水性能，由伸缩缝处渗漏下的水往往流到梁端，再流到帽梁，对梁端和帽梁顶部混凝土产生严重的腐蚀。论文参考网。
从对公路桥梁病害调查结果来看，桥面损坏的比例最大，其次是边梁外侧、梁端和帽梁。论文参考网。由于设计上的不成熟及水对混凝土的危害性认识不深，边梁处栏杆和人行道设计没有考虑到雨水的影响，致使桥面污物的雨水乱流，进而腐蚀混凝土。泄水孔的设计往往考虑欠佳，由于没有重视泄水孔的安装形式和质量，致使泄水口周围和孔下梁板混凝土受到严重的腐蚀。
二、桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析
一般来说，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性。但是长期处于干湿交替循环状态下，混凝土的质量就会受到影响。空气中的水和雨水和桥面的污物（酸性物质、氧离了、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢、他酸性离子、碱金属和碱土金属离子）混到一起，这些酸、碱物质超过一定限度时，会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料。
水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发及产生水化热造成塑性开裂。由于桥面混凝土厚度小，和空气的接触面积大，产生裂缝的几率也大。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从裂缝中流入到混凝土中去，产生碱一骨料反应以及酸碱性物质对混凝土进行腐蚀的反应。
三．伸缩缝的防水
我国在桥梁施工中采用了很多种桥梁伸缩缝，大多数都漏水。所以以前修建的桥，伸缩缓下面的梁端和帽梁受水损害最严重。由于伸缩缝的形式及安装质量问题，造成该部位最容易损坏。除了毛勒缝、仿毛勒缝之外，对伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，也能成功地解决伸缩缝漏水的难题。由于伸缩缝很难保证完全不漏水，而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重，所以，加强伸缩缝的防水处理势在必行,必须把伸缩缝的防水设计和安装质量当作非常重要的问题对待。
为了处理好桥梁的伸缩缝，世界各国的专家们煞费苦心地在研究各种伸缩装置，尽管伸缩缝装置在桥梁总造价中占很少一部分，但损坏以后造成的后果是严重的。我国大至有以下几种伸缩缝：软质木板浸沥青配以沥青马蹄脂伸缩缝、钢板伸缩缝、梳型钢板伸缩缝、橡胶条伸缩缝、橡胶板伸缩缝、进口毛勒伸缩缝及国产仿毛肋伸缩缝等。从对其起到的防水效果及对桥梁的损坏情况来看，只有进口毛勒伸缩缝，经过近十年的使用没有明显损坏，能达到防水作用。论文参考网。
四、结论及建设
1、桥梁必须设置完善的防水系统。首先是混凝土本身的自防水，保证本身的密实性和防腐蚀性能，在其中加太钢纤维或聚丙烯纤维，而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量要严加控制。桥面混凝土铺装层的质量是至关重要的，平均厚度需大于10cm，最薄处不能小于8cm，为了减少混凝土的开裂，钢筋网钢筋直径不宜小于10mm，间距不能大于150m。
2、在保证桥面混凝土质量的基础上，必须设置防水层，伸缩缝必须选择防水型的，帽梁顶部，边梁外侧，以及下部结构水位浮动部位都应该考虑防水问题，防止水从任何地方对混凝土侵害。只有这样，形成完善的防水系统，才能保证桥梁的使用寿命。
3、桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混和料都有很好的亲和性，能牢固地粘结在一起，并且能够在沥青混和料的高温下，只软化，不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求，可以广泛采用。
4、毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较理想的伸缩缝，5cm以下小伸缩量，配合着弹塑性伸缩装置的使用可以解决防水和延年的问题。
5、梁端和帽梁顶部建议用普通的防水涂料进行处理，防止伸缩缝失效时漏水腐蚀混凝土。
6、下部结构在水位浮动部位处，除了要作防腐蚀混凝土外，也要涂防水涂料。
篇10
1 引言
混凝土按胶凝材料不同，分水泥混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分重混凝土、普通混凝土、轻混凝土；按施工工艺不同，又分喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等；为了增强混凝土抗拉强度，人们还将水泥混凝土与其它材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土等。目前，混凝土仍向着轻质、高强、多功能的方向发展。大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。可见，温度是导致大体积混凝土裂缝产生的主要原因。
2 大体积混凝土的概念
我国一般的建设工程规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
3 大体积混凝土的主要分类
大体积混凝土按照种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土；按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。
4 大体积混凝土裂缝的主要分类
4.1 温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化热量大，而且聚集在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著提高，而表面散热较快，这形成较大的内外温差，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如内外温差超过25℃，则混凝土表面会产生裂缝。在浇筑后期，当混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩时，由受到基底或已浇筑混凝土的约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至贯穿整个混凝土断面，危害严重。
4.2 干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分和用量、粗细集料的性质和用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。一般说来掌握好混凝土的配比，做好养护即可防止此类裂缝的发生。
4.3 塑性收缩裂缝
此种裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长25cm左右，较长的裂缝可达3m，宽1～4mm。从外观上显现出无规则网络状或反映出混凝土布筋情况等规则的形状，深度一般2～9cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气时出现，预防此种裂缝，要做好混凝土的养护工作。
4.4 沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。地质的原因多由勘察设计部门工作疏漏，施工单位又未引起重视而造成。
5 大体积混凝土裂缝的控制技术
根据相关研究，混凝土是否加入钢筋，对于控制裂缝的影响不大，裂缝的产生取决于混凝土。总的说来，其裂缝的类型一是结构型裂缝，由外荷载引起，此种情形在图纸设计时大多可避免；二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的，目前控制和解决的重点应是由温度应力引起的裂缝。为了控制由于上述原因造成的大体积混凝土裂缝，可以采取以下几方面措施。
应优先选用水化热低的水泥，在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量。
掺入适量的粉煤灰（掺量一般以15%～20%为宜），可提高混凝土抗渗性、耐久性，减少收缩，降低混凝土的水化热，提高混凝土抗拉强度，但同时会降低混凝土的早期强度，实践表明，当粉煤灰掺量超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对抗裂不利，因此要控制掺量。
选择膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可获得较小的空隙率，从而减少水泥用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。
尽可能减少水的用量。水对混凝土具有双面作用，混凝土水化反应离不开水的存在，但多余的水贮存在混凝土内不仅会对结构的发展带来影响，而且一旦这水分损失后，凝胶体体积会收缩，如果收缩过大，就有可能在一定界面区产生微裂缝，降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。
用水将粗细骨料冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，降低浇筑速度，利用浇筑层面散热。
采用蓄水法或覆盖法进行人工降温，必要时经过计算可取得设计单位同意后可留后浇带或施工缝且分层分段浇筑。
规定合同的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，避免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
施工中长期暴露的混凝土浇筑表面或薄壁结构，在寒冷季节应采取保温措施。
合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
篇11
桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载环境特征和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结。桥梁伸缩缝装置是桥梁构造的一部分，如果设计不当、安装质量低劣、缺乏科学的和及时养护，会在桥梁伸缩缝处引起跳车。
我省高速公路桥梁多采用毛勒型钢伸缩缝装置，根据以住使用情况，毛勒型钢伸缩缝装置多出现断裂、接缝处下沉、砼断板，错台等破坏现象，九景高速根据专家及对外省使用波形伸缩缝的使用情况决定选用波形伸缩缝替代毛勒型钢伸缩缝装置，波形伸缩装置是把外形设计和伸缩过程中的工作区当成一个系统，从影响寿命和行车性能的每个环节加以研制，尤其是克服了传统伸缩装置易跳车、行车有震动的缺点。
其主要技术特点为：1）外形设计为波形，减少缝的外露面积，减少行车过程中车辆对伸缩缝的集中冲击；2）减小行车与缝的交角，减少行车的直接冲击，从而减少缝的震动，延长使用寿命；3）波形伸缩装置中填料采用专用特制密封膏，路用性能优越。有效防止硬物嵌入，提高了使用年限；4)伸缩装置两侧砼采用强度高，韧性好的钢纤维混凝土，其抗冲击性能比普通混凝土提高十倍以上；5）施工方便，可分车道安装；6）易于维护、更换，密封膏可现场灌注。
一、波形伸缩装置的质量控制：
所选用的生产厂家必须通过部级认证、资质可靠、信誉较好、产品质量上乘。。其次是伸缩缝所用的橡胶止水胶带、型钢、钢筋、锚固件等材料其物理性能均应满足规范要求。第三，伸缩缝焊接的焊口应符合规范要求。。
二、施工工艺控制
（1） 在伸缩缝施工前，上报详细的施工组织设计方案，要求精心组织、统筹安排，严格按照施工规范进行控制。
（2） 成立专业施工操作组，包括切缝组、开槽组、安装组、混凝土浇筑组，明确任务，做到职责分明。
（3） 驻地监理对切缝、开槽、安装焊接、浇筑混凝土等各道工序的施工均应进行认真的检查，验收合格后方可进入下一道工序，同时对安装、浇筑混凝土等重要工序均要全过程旁站。
（4） 做好施工前准备工作，包括熟悉图纸、安装操作规程，并进行施工操作规程培训；对伸缩缝的位置编号进行检查，对伸缩缝进行顺直度、平整度扭向及间距进行检查验收工作；机械设备配备齐全，小型机具应全部到位，尤其是发动机，必须检查其完好率，同时确保有一台作为备用，保证施工顺利进行；合理选择拌和站及混凝土的运输，混凝土采用C40钢纤维混凝土，长距离运输容易出现离析，应尽量保证拌和站的位置使运输距离最短；配备采条布、土工布、钢板或帆布，以防止路面污染；做好施工警示标志，加强交通管制，确保施工质量。
（5） 切缝。要求在切割伸缩缝之前必须对沥青油面平整度进行检测，根据实际平整度情况考虑是否适当扩大切割面的宽度（要求一边最多比设计要求加宽30cm），如果加宽切割后路面平整度仍达不到伸缩缝安装要求，要对对路面进行返工处理，再进行伸缩缝施工，以避免因沥青面层不平整而影响伸缩缝的施工质量。如果平整度没问题，就根据施工图纸要求确定开槽宽度，准确放样，打上线用切割机割缝，锯缝线以外的沥青混凝土路面，就以贴胶带纸或加盖塑料布进行保护，以防止锯缝时产生的石粉污染路面。
（6）开槽。用风镐开槽，开槽深度不小于12cm，凿毛和清理埋设伸缩缝件的位置时，不但底面凿毛而且桥面铺装层的立面也要凿毛，在清理时要用钢丝刷刷，还要用空压机吹和高压水冲洗，确保清洁无杂物，同时应在旁边放好彩条布或钢板，将开槽产生的杂物统一放在彩条布或钢板上；如发现梁与梁之间间隙不符合要求（即大于或小于规定范围），应采取措施加以处理；预埋锚固钢筋位置放样要准确，要严格控制钻孔深度，每个孔的深度依据拱圈板的厚度而定，一般钻孔深度控制在板厚的2／3，依据钻孔深度确定锚固筋的长度。埋设锚固钢筋时，要注意按钻孔深度设置，预埋时填料要依据钻孔孔径大小配料，配料中加入环氧树脂。。应理顺、理直槽内的预埋筋及锚固筋，对预埋筋应进行除锈处理，同时如果检查发现原来梁板预埋钢筋不足，应及时补打数量足够的膨胀螺栓，以确保伸缩缝的安装质量；开槽后应禁止车辆通行，禁止施工人员及其它人员在槽两侧边缘踩踏，影响砼施工质量。
（7）伸缩缝安装。波形伸缩缝在出厂前就整体安装完成，安装时进行整体安装。安装以前检验槽内杂物是否清理干净，特别是桥梁支座间的杂物；在伸缩缝定位之前对伸缩缝进行平直度的检查，虽然产品在出厂前已进行过平直度的校正检查，但是不排除运输途中或装卸对产品的平直度的影响；为确保质量，要求在整个伸缩缝安装过程中经常进行顺直度及平整度检测，伸缩缝的顺直度应控制在3mm以内，平整度用3m直尺检查应控制在2mm以内，伸缩缝顶面与路面高差应控制在2mm以内（用3m直尺进行检查），发现问题及时处理，避免伸缩缝安装完成后因平整度或顺直度不符合要求而造成返工；伸缩缝定位后采用分段点焊加固的方法，以免伸缩缝过热产生变形，焊接采用高质量的焊条，逐条焊接，先焊接顶面，再焊接侧面，最后焊接底面，确保焊接质量；焊接预埋锚固钢筋时要先点焊后满焊，以防焊接变形移位。在焊接时要洒水降温，防止过高温度传递到伸缩缝构件橡胶充填物上，确保波形伸缩缝的整体质量。
（8）混凝土浇筑。伸缩缝定位锚固和布设路面层钢筋后，二次清理槽内垃圾并用水冲洗，经监理验收合格后，方可浇筑钢纤维混凝土；检查砼配合比是否按经监理批复的设计配合比进行，是否掺入外加剂，同时应对砼坍落度进行检查，砼坍落度控制在3mm以内，确保C40钢纤维砼质量；执行拌和时一定要坚持先干拌后湿拌的原则，浇注要即时，必须用平板振捣器振捣，严禁使用插入式振捣器。浇注前凡与钢纤维混凝土接合的面都要先涂环氧树脂，以确保新老混凝土的结合。砼必须浇筑密实、平整无蜂窝，平整度在0、-2 mm范围内，并一次浇筑，保证整体性；混凝土振捣至出浆、不再有气泡为止，确保振捣密实，特别是对一些死角的地方，更应注意混凝土的振捣密实性；振捣密实后用刮杆将混凝土表面刮平,平整度一般应控制在低于路面标高2mm（不要超过2mm）。在砼施工过程中，要求监理、项目部技术人员实行全过程旁站，要求施工队按照施工配合比写好标示牌，并在拌和现场准备一台磅称，以备监理人员随时抽检配合比，在拌和过程中督促施工队做好砼抗压、抗折试件，并由驻地办试验室不定期对砼进行抽检。
（9） 养生。混凝土初凝后应在其表面洒水并覆盖麻袋或土工布，养护时间应不小于7昼夜；同时养生期间应由专人进行交通管制，做好防护或封闭措施，如在离桥头两侧50m处用挂彩旗的绳子封闭交通，并设立夜间警示标志、严禁车辆及行人通行，确保混凝土质量。
结语
波形伸缩缝在江西省内高速首次大规模运用，最大的体会就是波形伸缩缝的施工难度较高，施工中的的每道工序都必须慎之又慎，精益求精。每个环节都将对伸缩缝的使用寿命有着决定性的影响。波形伸缩缝波形设计、整体安装。恰恰根据以往毛勒型钢伸缩缝多年运用总结出的缺点而设计，具有明显的应用优势，可以在江西高速公路运用推广。
参考文献
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篇12
当前在钢筋混凝土民用建筑物中，现浇混凝土楼板出现变形裂缝的现象较为普遍，已成为商品房质量纠纷、投诉的热点问题，它不仅影响使用功能，有损外观,而且破坏结构的整体性，降低其刚度，引起钢筋腐蚀，影响持久性强度和耐久性。本文根据工程实践和试验室的长期对比观测，对现浇混凝土楼板裂缝的产生原因及防治措施进行深入的探讨。
1 现浇混凝土楼板裂缝出现的位置特征
从目前对现浇混凝土楼板质量有严重的裂缝问题调查和统计数据分析来看，现浇混凝土楼板裂缝出现的位置特征主要有下面几个方面：（1）在房屋四角的房间，裂缝在楼板角部，与楼板边缘约成45度，斜向发展。有时一个角落可能同时出现两条裂缝，裂缝基本上为上下贯通。（2）穿过楼板中部，近似直线发展。（3）部分裂缝产生在板内电线管埋没位置。（4）沿楼板边缘，近似直线发展。（5）不规则裂缝。（6）个别工程的楼板裂缝垂直板跨方向。
2 现浇楼板裂缝原因分析
混凝土收缩裂缝产生的机理是：水泥在水化过程中会产生水化热，由于构件内部和表面升温和降温速度不同，混凝土的收缩变形受到外界的约束时，如钢筋的约束，就会产生较大的收缩应力，当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。引起混凝土楼板收缩裂缝与材料、设计、施工等几个方面的因素有关。
2.1混凝土原材料质量方面
材料质量问题引起的楼板裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好，应严格控制原材料质量和配合比，避免材料不良引起的裂缝。
（1）水泥水化热是混凝土产生温度应力的主要因素，宜选择中热或低热的水泥品种，严禁使用安定性不稳定的水泥，因水泥中含有生石灰或氧化镁，这些成分在和水化合后产生体积膨胀,形成裂缝。
（2）如果骨料中含泥量过多，则随着混凝土的干燥，会产生不规则的网状裂缝。
（3）碱–骨料反应：混凝土在固化以后，其内部所含的碱与其砂、石骨料中所含的碱活性物质将发生一种化学反应。化学反应以后将产生一种胶凝物质，而此种胶凝物质吸收水分会发生膨胀，尽管这一过程比较缓慢，但最终将造成混凝土楼板的裂缝。
（4）水灰比、塌落度过大，或使用过量细砂。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是由于水泥胶凝材料等计量变动影响的叠加。论文格式，位置特征。因此，水、水泥、外掺混合材料外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。
2.2设计原因
设计原因，也是导致现浇楼板出现裂缝的现象之一。论文格式，位置特征。由于设计方面的不当，包括建筑平面、楼板配筋、楼板厚度、楼板中暗埋PVC管等原因，导致现浇楼板出现裂缝的现象。
（1）建筑平面。收缩裂缝往往出现在收缩应力集中的薄弱截面上，如结构的凹凸处和角部。建筑设计中，一般只重视建筑功能而忽视结构问题，建筑平面不规则，而结构设计时没有采取加强措施，在凹凸角处容易产生温度应力和收缩应力集中，而造成楼板裂缝。
（2）楼板配筋。楼板配筋间距偏大，特别是板面抵抗负弯矩的钢筋未通长设置，致使在靠近楼板边缘处沿负弯矩筋端部出现裂缝。而在房屋角部的板角处，由于收缩是双向的，加之没有配置足够的构造钢筋，因此产生45度斜裂缝。
（3）楼板厚度。楼板厚度不足也是引起裂缝的原因之一。钢筋混凝土构件的受力是由钢筋与混凝同承担的，板件过薄，楼板的刚度势必减弱，受拉钢筋和受压混凝土应力增大，楼板因此产生裂缝。
（4）楼板中暗埋PVC管。由于楼板较薄，因此在埋有 PVC管线处楼板截面削弱很大，而楼板跨中部位一般只有一层下部钢筋，容易出现顺着PVC管线走向的裂缝，如我们发现楼板中部的通长裂缝经常从灯头处穿过。论文格式，位置特征。
2.3 施工原因
由于施工安排不当，往往由于一些施工人员的主观因素和客观因素，导致现浇楼板出现裂缝的现象。
（1）在现浇混凝土楼板中，我们还常常发现一种沉陷裂缝。产生的原因：由于模板支撑刚度不够，梁板支撑刚度差异或模板挠度过大，在荷载作用下变形沉陷；其次是施工过程中的过度震动使支撑刚度变异部位多次发生瞬间相对位移，或者在混凝土还未获得足够强度之前就过早地拆模。论文格式，位置特征。
（2）目前大型和高层建筑施工中，利用跨度较大的施工现浇楼板通过竖向支撑变为短跨受力状态，达到早拆模板的支撑体系，以便提高模板利用率的目的。通过大量工程实践证明，早拆模板会出现断断续续的细小裂缝，在个别位置有的细小裂缝十分明显。
（3）施工中未能及时测定混凝土强度，模板在拆除前应对相应部位混凝土的同条件试块进行抗压强度试验，混凝土强度达到28天设计值时才能拆除模板，而实际施工中，往往人为地规定混凝土的拆模时间，不对混凝土强度进行测试，也未进行水泥、粗细骨料品种、外加剂类型等自身特性和气温等环境条件的综合考虑。
3、现浇混凝土楼板裂缝的防治措施
对现浇混凝土楼板裂缝的防治措施，有事前控制措施和事后控制措施，它们的具体实施方法如下。论文格式，位置特征。
对现浇混凝土楼板裂缝的事前防治措施有：
(1)在采用商品混凝土泵送施工的条件下，处于外墙转角处房间内的现浇钢筋混凝土楼板，应适当增大其配筋后混凝土极限抗拉伸能力，其技术措施如下：适当增加板厚；提高板的配筋； 采用钢纤维混凝土，以提高混凝土抗拉强度； 采用“细筋密筋”配筋方法。以上几种方法由于受到不同条件的限制，故应以提高楼板含钢率为主。还可以有针对性地在外墙转角楼板处增配放射性配筋。
(2)提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角处的里墙面，要采用加贴保温隔热材料的办法，使温差对楼板变形带来的影响，减少到最低限度。
(3)研究开发泵送条件下的低收缩率的干硬性混凝土，专门用在现浇钢筋混凝土楼板工程上。
(4)楼板内PVC电线套管，只允许平行于楼板受力方向(或双向板的短边方向)埋设；埋在楼板的PVC电线套管上下部，应加铺宽度不小于400毫米的钢丝网片，作为补强措施。
(5)有条件的不妨采用“放”的特殊构造措施。例如，可将端跨设计成简支板的形式，即在楼板与梁之间设置施工缝隔离。
(6)严格施工管理，浇捣楼板混凝土时，必须铺设操作平台，防止施工操作人员直接踩踏上皮负弯矩钢筋。同时加强浇捣楼板混凝土整个过程中的钢筋看护，随时将位置不正确的钢筋复位，确保其位置准确。
(7)设计楼板底模及支架时，应充分考虑能够满足承受各种可能的施工荷载的需要。混凝土浇捣后，必须留有足够的养护时间。论文格式，位置特征。
(8)施工速度应建立在严密的科学组织的基础上。坚决摒弃违反科学的蛮干的做法。只有这样，才能使当前楼板结构裂缝的多发性、普遍性这一质量顽症得到有效遏制。
对现浇混凝土楼板裂缝的事后防治措施有：
（1）对混凝土中水泥安定性不合格或者水泥不同品种混用发生化学反应而导致的破坏性裂缝，须进行彻底处理，即将混凝土打掉重新浇筑。
（2）对受力产生的裂缝，可根据裂缝出现的原因，有针对性地采取加固补强措施。如果对已影响到结构安全的楼板裂缝，除了沿缝凿成V字型凹槽冲洗干净，将环氧树脂液用压力灌入缝内封闭外，还要用粘扁钢或碳纤维布等措施对楼板进行加固。
（3）对由温度、混凝土的收缩、施工等因素引起的非受力裂缝处理如下：对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧树脂液灌缝或用表面涂刷封闭，施工中若在终凝前发现龟裂，可用抹压一遍处理；对其它一般裂缝（宽度在0.05mm～0.2mm之间）的处理，其施工顺序为：清洗板缝后用1：2或1：1水泥砂浆抹缝，压平养护，封闭已恢复观感即可。（仅限于缝的数量少且非通长、贯通的缝）；对当裂缝（宽度大于0.2mm）较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用1：2水泥砂浆抹平，也可采用环氧胶泥嵌补。（仅限于缝的数量少且非通长、贯通的缝）；对当楼板出现裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高楼板的整体性，或在板面用环氧树脂液灌缝封闭（作一层防水也行），在板底用碳纤维布粘贴成井字形，间距同布宽；对通长、贯通的危险结构裂缝，缝宽大于0.2mm的处理方法为：除了沿缝凿成V字形凹槽冲洗干净，将环氧树脂液用压力灌入缝内封闭外，还要用粘扁钢或碳纤维布等措施对楼板进行加固；对通长、贯通与非通长、贯通裂缝共同组成数量又多时，对楼板底部只有纵横都粘贴。
4、结束语