钢纤维自密实混凝土施工技术

张宇

（重庆建工住宅建设有限公司，重庆 400015）

钢纤维（图1）作为混凝土抗裂技术措施相对于传统的玻璃纤维和膨胀剂，不仅能保证结构施工阶段的抗裂性，亦可进一步提升结构抗剪承载能力、屈服后变形能力（延性）和耗能能力[1]。

图1 钢纤维材料

钢纤维自密实混凝土（即自密实混凝土中融入钢纤维）对结构强度高、厚度大、配筋致密、难靠增加配筋来进一步提升结构抗剪抗屈服变形能力，以及不利于常规振捣的结构具有突出的应用价值。

1 施工技术的研究内容

基于试验研究及施工实践，融合钢纤维混凝土技术与自密实混凝土技术，本文主要研究和解决以下问题：

（1）区域性低品位特细砂难于配制钢纤维自密实混凝土；

（2）泵送过程中加压冲击力和泵管内部阻力导致钢纤维在弯管处淤积；

（3）钢纤维自密实混凝土流动性大、粘聚性高，入模受约束后模具在侧压力下如何加固；

（4）影响钢纤维自密实混凝土施工质量的相关问题。

2 基于发现问题处理的技术原理

2.1 区域性低品位特细砂应用

通过利用机制砂与区域性低品位特细砂混合制备新型合成砂，辅以原材料优选、配合比优化研制并制备出钢纤维自密实混凝土，能克服钢纤维对混凝土流动性的不利影响，同时有效降低水化热，提高抗离析及保水性能，增强和易性与流动度，满足拌合物无需振捣而达到填充密实的要求。

2.2 模具在侧压力下加固

通过大量试验研究得出钢纤维自密实混凝土侧压力沿高度的分布规律，即梁柱底部2/3高度范围内侧压力比普通混凝土大，顶部1/3范围内与普通混凝土侧压力接近。将此规律应用于施工，通过局部加密经反复实践改进得出最终优化加密方案。

2.3 钢纤维在泵送过程中淤积

通过调整机械功率和控制骨料粒径与泵送管管径比，解决泵送过程中出现的实际问题。

3 钢纤维自密实混凝土

3.1 原材料及配合比

（1）采用硅酸盐或普通硅酸盐42.5水泥，入机温度应≤60℃。

（2）粗骨料连续级配，细骨料采用混合砂（区域性特细砂和机制砂调配），细骨料成

份砂（机制）选择棱角少及颗粒级配Ⅰ区，骨料技术指示达到表1要求。

表1 骨料主要技术指标

（3）钢纤维长度、截面直径、长径比和抗拉强度等符合设计要求。无要求时，采用长度介于20～35mm，且长径比＜60的钢纤维，纤维掺量20～25kg/m3。

（4）其它技术指示要求见表2。

表2 钢纤维混凝土技术指标

3.2 混凝土制作（图2）

图2 钢纤维自密实混凝土物料搅拌

（1）投料顺序：碎石→水泥→砂→钢纤维。钢纤维入料前进行分散处理。

（2）采用两次投料、两次搅拌法保证钢纤维搅拌均匀。钢纤维可与砂石同时掺入，或在胶凝材料、水、外加剂加入之前掺入，搅拌时间较普通混凝土延长60s。

（3）避免钢纤维结团，每次搅拌量不大于搅拌机额定搅拌量的80%，总搅拌时间不超过6min。搅拌过程中发现钢纤维结团及时剔除。严禁使用锈蚀钢纤维。

3.3 混凝土抽检

（1）首盘钢纤维自密实混凝土至少留取3组试块，检验强度是否符合配制强度要求。

（2）混凝土拌合物抽检项：检测坍落扩展度、T500、U箱型高度（图3）。

图3 U型箱高差测试

（3）检测频率：每1工作班不少于2次。

（4）混凝土出料后1h内运至施工现场，并于30min内开始卸料。

（5）浇筑前检测坍落度损失较大时可在卸料前加适量非缓凝型减水剂搅拌，严禁加水[2]。

3.5 混凝土浇筑

3.5.1 泵送

为避免钢纤维在泵送过程中淤积，使用泵机与普通混凝土泵机额定功率比＞1:1.2。泵送过程中保持连续浇筑，粗骨料最大粒径与输送管径之比＜1:3，尽可能减少泵管弯头。夏季施工需注意泵管保湿，避免混凝土坍落度损失。

3.5.2 浇筑与表面处理

钢纤维自密实混凝土浇筑时，控制分层厚度300～500mm，分层浇筑间隔20～40s，以利于水化热散发，减小混凝土内外温差。

钢纤维自密实混凝土浇筑时无需机械振捣，模板外辅以人工木槌敲击，根据声音判断浇筑是否密实。注意观察浇筑区至混凝土表面平齐不再明显下降、不再出现气泡、表面泛出灰浆为止[3]。浇筑完后，用器具将外露钢纤维压入混凝土内。

3.5.3 混凝土拆模、养护

竖向非承重构件，拆除时混凝土强度须达到1.2MPa，拆模时间宜较普通混凝土延长1～2h，其它拆除限制同普通混凝土，拆模后应持续养护不低于14d。

4 钢纤维自密实混凝土施工质量控制

4.1 混凝土模板加固

根据钢纤维自密实混凝土对模板侧压力大、延高度分布规律的研究结果，经反复实践调整，施工时按下列要求对模板进行科学性地局部加密。

（1）底部到1/3高度范围内，梁、柱对拉螺栓按普通间距的至多0.7倍进行加密（水平间距）；1/3到2/3高度范围内，按普通间距的至多0.8倍进行加密（水平间距）；2/3高度以上，按普通间距布置。

（2）柱箍中部以下范围内按普通间距的至多0.9倍进行加密；中部以上同普通间距布置。

（3）模板主背楞和次背楞按普通间距的至多0.9倍进行加密。

4.2 质量控制

（1）钢纤维同品种同规格每20t为一个检验批，检验包括：钢纤维尺寸偏差、杂质含量、抗拉强度和弯折性能。

（2）检验样本检查结果不符合表3要求，对应不合格检查项按原检验样本数量重新双倍取样复检，复检仍不合格则判定该批产品不合格，不得使用。

表3 钢纤维性能指标

（3）浇筑前应检验拌合物的扩展时间（T500）、坍落扩展度、U型箱高度。拌合物每100m3相同配合比的混凝土至少检查1次，当同一台班相同配合比混凝土不足100m3时，检验不得少于1次，检验指标见表4。

表4 拌合物性能指标

（4）应当防止原材料污染。在袋装钢纤维的储存和运输过程中，要做好防水措施以防止钢纤维生锈，禁止重压（如踩踏）以防止钢纤维结团。

（5）严禁使用对钢纤维有锈蚀危害的外加剂。

（6）减水剂使用前须经严格试验，合格后方能使用，以避免不当使用导致严重泌水而产生收缩裂缝影响质量。

（7）钢纤维自密实混凝土必须按照要求留置试块，试块的28d抗折、抗拉、抗压强度检验必须达到设计要求。

5 钢纤维自密实混凝土施工技术应用

西部地区某项目通过对钢纤维自密实混凝土技术的实践应用，一是解决了混凝土材料本地化的难题，使混凝土拌合物拥有良好的流动性、填充性、自密实性；二是解决了转换层钢筋极多极密、振捣难度大、泵送难度大的问题。施工过程中，利用模板侧应力延高度分布规律实施的有效侧模加固方案避免了以往自密实混凝土常出现的 “爆模”现象。

6 结论

运用钢纤维自密实混凝土施工技术，凭借钢纤维自密实混凝土优良的力学性能可有效抑制结构裂缝的发生，使重要结构拥有更好的抗震性能，可提高施工效率，保证施工质量，同时减少环境污染，经济效益与社会效益均十分显著。

[1]赵国藩.混凝土及其增强材料的发展与应用[J].建筑材料学报，2000，3（1）：1-6.

[2]刘本刚.自密实混凝土在清水混凝土工程中的研究及应用[J].粉煤灰，2015， 27（4）：37-39.

[3]刘耀刚.某市国贸中心工程自密实混凝土的应用[J].中州建设，2016（13）：72-73.

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