論鋼纖維混凝土在水工建筑中的應(yīng)用

齊春華

（黑龍江省水利第二工程處，黑龍江 阿城 150302）

在現(xiàn)代水利工程當(dāng)中，混凝土的使用十分的廣泛，極大的促進(jìn)了水利工程的發(fā)展。但是混凝土在硬化的過程當(dāng)中比較容易發(fā)生裂縫，極大的損害了水利工程的質(zhì)量。鋼纖維混凝土在水利工程建筑中的使用極大的改善了這種情況。文本對水利工程中鋼纖維混凝土的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 鋼纖維的基本性質(zhì)

1.1 鋼纖維的類型及特征參數(shù)

鋼纖維按照其構(gòu)成材料的不同主要有兩大類，一類是由不銹鋼為主要材料的不銹鋼纖維，另一類就是以普通的碳素鋼為主要原料的鋼纖維。由于不銹鋼纖維的造價(jià)較高，因此在水利工程當(dāng)中使用比較廣泛的就是碳素鋼纖維。鋼纖維在水利工程施工過程當(dāng)中為了確保能夠達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度的要求，一般長度保證在15毫米到60毫米的范圍之內(nèi)，直徑為0.3毫米到1.3毫米之間，長度一般為半徑的30倍。

1.2 鋼纖維的主要性能

根據(jù)使用實(shí)踐，鋼纖維混凝土其破壞主要是由于纖維拔出而導(dǎo)致的，很少出現(xiàn)鋼纖維斷裂的情況，這說明鋼纖維具有很強(qiáng)的耐拉性，強(qiáng)度完全能夠勝任水利工程建設(shè)的要求。而鋼纖維混凝土的強(qiáng)度主要受到鋼纖維與混凝土之間的結(jié)合程度的影響。鋼纖維和混凝土的結(jié)合程度直接受到混凝土自身的影響，除此之外，還在很大程度上受到鋼纖維的截面形狀和外形的影響。

2 鋼纖維混凝土的基本性能

和普通的混凝土相比，鋼纖維混凝土具有很多普通混凝土所不具備的功能和優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

2.1 鋼纖維混凝土比普通的混凝土具有更高的重量比值和強(qiáng)度，比普通的混凝土具有更高的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)鋼纖維混凝土由于在混凝土中加入了鋼纖維，極大的增加了其抗拉強(qiáng)度，與普通的混凝土相比，抗拉強(qiáng)度提高1/4甚至是1/2，此外，抗彎強(qiáng)度也有所提升。

2.2 鋼纖維混凝土由于其強(qiáng)度的增加，使其沖擊韌性大幅度提升，在相同的條件下，其抗沖擊的能力比普通的混凝土能夠提升兩倍到七倍，同時(shí)具有更好的抗拉性。與普通的混凝土相比具有更低的收縮性，這能夠有效地避免混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。

2.3 鋼纖維混凝土其抗?jié)B性能沒有很大程度的提高，但是由于在混凝土中添加了強(qiáng)度較高的鋼纖維，這使得混凝土整體的耐久性能得到很大的提升，極大的延長了混凝土的使用壽命。

3 鋼纖維混凝土在原材料配比方面的質(zhì)量控制

3.1 單位水泥用量

在體積一定的混凝土當(dāng)中，使用的水泥的量越大，在一定水灰比的范圍之內(nèi)其流動(dòng)性就越好，相反，如果用量越少，其流動(dòng)性就越差。在鋼纖維混凝土中需要有足夠的水泥漿來把空隙進(jìn)行有效的填充，使鋼纖維和混凝土的拌合料能夠更加緊密的結(jié)合在一起。

3.2 水泥和鋼纖維

水泥質(zhì)量的高低以及種類對于鋼纖維混凝土的質(zhì)量的高低以及性能的好壞具有十分直接的影響。在鋼纖維水泥混凝土中大多數(shù)采用硅酸鹽水泥或者是普通硅酸鹽水泥，水泥的相關(guān)的參數(shù)應(yīng)該符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。鋼纖維的長度和橫截面直徑的比值直接影響鋼纖維混凝土的強(qiáng)度，在一定的條件下，鋼纖維的長徑比越高，混凝土的強(qiáng)度就越大。因此要對混凝土中鋼纖維的長徑比進(jìn)行合理的控制，使其符合相應(yīng)的要求。

3.3 粗集料和細(xì)集料

鋼纖維混凝土中除了有水泥和鋼纖維之外，另一個(gè)很大的組成就是粗集料和細(xì)集料，這兩者統(tǒng)稱為骨料。骨料對于混凝土來說具有十分重要的意義，能夠有效地提升混凝土的密實(shí)程度。一般來說在一定量的水泥中，粗砂混凝土的強(qiáng)度要高于細(xì)砂混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)，粗骨料的配級(jí)情況將會(huì)直接影響混凝土的泵送，因此要做好相應(yīng)的配級(jí)工作。

3.4 減水劑以及其它摻合料

減水劑可分為普通減水劑和高效減水劑。普通減水劑是一種對規(guī)定和易性混凝土可減少拌和用水量的外加劑，這種減水劑一般為可溶于水的有機(jī)物質(zhì)。它可以改變新拌和硬化混凝土的性能，特別是提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。除去水、水泥、粗細(xì)集料、粉煤灰等材料外，在攪拌時(shí)還可加入其它摻合料，如礦渣、超細(xì)粉等。

4 鋼纖維混凝土施工方面控制

4.1 泵送混凝土的質(zhì)量控制

泵送混凝土的供應(yīng)，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的運(yùn)送。泵送混凝土宜采用預(yù)拌混凝土，在商品混凝土工廠制備，用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場，這樣制備的泵送混凝土容易保證質(zhì)量。泵送混凝土由商品混凝土工廠制備時(shí)，應(yīng)按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)拌混凝土》的有關(guān)規(guī)定，在交貨地點(diǎn)進(jìn)行泵送混凝土的交貨檢驗(yàn)。拌制泵送混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格按混凝土配合比的規(guī)定對原材料進(jìn)行計(jì)量，也應(yīng)符合《預(yù)拌混凝土》中有關(guān)的規(guī)定?；炷翑嚢钑r(shí)的投料順序，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定投料。泵送混凝土的最短攪拌時(shí)間，應(yīng)符合《預(yù)拌混凝土》中有關(guān)的規(guī)定，一定要保證混凝土拌合物的均勻性，保證制備好的混凝土拌合物有符合要求的可泵性。攪拌好的混凝土拌合物最好用混凝土攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸。

攪拌運(yùn)輸車還具有攪拌機(jī)的功能，當(dāng)施工現(xiàn)場距離混凝土攪拌站很遠(yuǎn)時(shí)，可在混凝土攪拌站將經(jīng)過稱量過的砂、石、水泥等干料裝入攪拌筒，運(yùn)輸途中加水自行攪拌以減少長途運(yùn)輸中混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失，待攪拌運(yùn)輸車行駛到臨近施工現(xiàn)場攪拌結(jié)束，隨即進(jìn)行澆筑。

4.2 混凝土泵送施工質(zhì)量控制

開始泵送時(shí)，混凝土泵應(yīng)在可慢速、勻速并隨時(shí)可反泵的狀態(tài)。待各方面情況都正常后再轉(zhuǎn)入正常泵送。不得己停泵時(shí)，料斗中應(yīng)保留足夠多的混凝土，作為間隔推動(dòng)管路中的混凝土之用。

5 鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用

5.1 支護(hù)工程

鋼纖維混凝土由于抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度高,能承受較大的圍巖和土體的變形作用而保持良好的整體性，因此可用于隧洞支護(hù)、山體護(hù)坡等工程。采用噴射鋼纖維混凝土襯砌，使圍巖能在較大程度上發(fā)揮作用，減少了襯砌厚度。

5.2 儲(chǔ)水、防滲、輸水管道工程

鋼纖維混凝土由于抗裂性能好、收縮率低，因而防水、防滲性能較好，可用于低壓輸水管、蓄水池、地下室防滲等工程。而在儲(chǔ)水和防滲結(jié)構(gòu)中鋼纖維混凝土可作防水層，有時(shí)也可兼作結(jié)構(gòu)層代替鋼筋混凝土。

5.3 高速水流沖刷磨損部位

鋼纖維混凝土具有較高的抗沖磨、抗氣蝕能力，因此可用于溢洪道、消力池、閘底板等承受高速水流作用的部位。

5.4 處于腐蝕環(huán)境中的構(gòu)件

鋼纖維混凝土具有良好的耐腐蝕性能，可用于海水等腐蝕環(huán)境中的閘門、輸水管道等構(gòu)件的防蝕層或結(jié)構(gòu)層。

5.5 動(dòng)力荷載作用部位和抗震結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

由于鋼纖維混凝土具有較高的抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性和抗疲勞等性能，因此，可用于承受動(dòng)力荷載的機(jī)墩、抗震結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點(diǎn)等部位。

5.6 復(fù)雜應(yīng)力部位

鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維亂向分布，沿每個(gè)方向都有增強(qiáng)和增韌作用。鋼纖維對混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜應(yīng)力區(qū)增強(qiáng)是非常有利的，而且容易澆筑成型，比鋼筋更能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。此外，鋼纖維限制混凝土裂縫的作用也是鋼筋不能相比的。因此，可用于大壩內(nèi)廊道、泄水孔等孔口復(fù)雜應(yīng)力區(qū)和牛腿等受彎構(gòu)件的抗剪以及板的抗沖切部位等。

結(jié)語

鋼纖維混凝土的優(yōu)越性能及在水利水電工程中成功的應(yīng)用表明:鋼纖維混凝土不但可以解決鋼筋混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問題，而且用于輸水隧洞等工程可以大幅度降低造價(jià)。因此，鋼纖維混凝土在水利水電工程中具有廣闊應(yīng)用前景。

[1]潘慶祥，蔡陳之.鋼纖維混凝土綜述[J].科技資訊，2010，(12).

[2]趙建波，崔海.鋼纖維混凝土的研究與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，(07).

[3]張繼承.高強(qiáng)度鋼纖維混凝土的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，(10).