鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

l—2鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計

鋼纖維混凝土雖已在各種工程領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，但對鋼纖維混凝土拌合料的配合比設(shè)計，尚未建立起合理而成熱的設(shè)計方法。國外有關(guān)學(xué)者，曾介紹過關(guān)于鋼纖維混凝土配合比方面的資料，提出一些參考用表和經(jīng)驗配合比。國內(nèi)有關(guān)單位”，曾提出要以抗折強度為指標進行鋼纖維混凝土配合比設(shè)計，并通過試驗，建立抗折強度與各主要影響因素之間量的關(guān)系，有利于配合比的設(shè)計。但多數(shù)仍按普通水泥混凝土的配合比設(shè)計方法，以混凝土的抗壓強度確定拌合料的配合比，只是適當調(diào)整砂率、用水量和水泥用量。按此確定配合比時，為了獲得較高的抗折強度，勢必使抗壓強度也相應(yīng)提高，這是不必要的。鋼纖維混凝土配合比的設(shè)計，應(yīng)根據(jù)對鋼纖維混凝土的使用要求和鋼纖維混凝土配合比的特點進行合理的設(shè)計。

1-2-11-2-1鋼纖維混凝土配合比設(shè)計的要求和特點

一、鋼纖維混凝土配合比設(shè)計的要求

鋼纖維混凝土配合比設(shè)計的目的是將其組成的材料，即鋼纖維、水泥、水、粗細骨料及外摻劑等合理的配合，使所配制的鋼纖維混凝土應(yīng)滿足下列要求:

1.滿足工程所需要的強度和耐久性。對建筑工程一般應(yīng)滿足抗壓強度和抗拉強度的要求對路(道)面工程一般應(yīng)滿足抗壓強度和抗折強度的要求。

2.配制成的鋼纖維混凝土拌合料的和易性應(yīng)滿足施工要求。

3．經(jīng)濟合理。在滿足工程要求的條件下，充分發(fā)揮鋼纖維的增強作用，合理確定鋼纖

維和水泥用量，降低鋼纖維混凝土的成本。

二、鋼纖維混凝土配合比設(shè)計的特點

鋼纖維混凝土的配合比設(shè)計與普通水泥混凝土相比，其主要特點是：

　1.在水泥混凝土的配合拌合料中摻入鋼纖維，主要是為了提高混凝土的抗彎、抗拉、抗疲勞的能力和韌性，因此配合比設(shè)計的強度控制，當有抗壓強度要求時，除按抗壓強度控制外，還應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)和要求，分別按抗折強度或抗拉強度控制，確定拌合料的配合比，以充分發(fā)揮鋼纖維混凝土的增強作用，而普通水泥混凝土一般以抗壓強度控制(道路混凝土以抗折強度控制)來確定拌合料的配合比。

2．配合比設(shè)計時，應(yīng)考慮摻人拌合料中的鋼纖維能分散均勻，并使鋼纖維的表面包滿砂漿，以保證鋼纖維混凝土的質(zhì)量。

3．在拌合料中加入鋼纖維后，其和易性有所降低。為了獲得適宜的和易性，有必要適當增加單位用水量和單位水泥用量。

1-2-2鋼纖維混凝土配合比設(shè)計原理與方法。

鋼纖維混凝土配合比設(shè)計的基本方法是建立在鋼纖維混疑土拌合料的特性及其硬化后的強度基礎(chǔ)上的。其主要目的是根據(jù)使用要求，合理確定拌合料的水灰比，鋼纖維體積率、單位用水量和砂率等四個基本參數(shù)，由此，即可計算出各組成材料的用量。

在確定基本參數(shù)時，既要滿足抗壓強度要求，又要符合抗折強度或抗拉強度要求，以及和易性、經(jīng)濟性要求。

試驗表明，鋼纖維混凝土的抗壓強度、抗折強度和抗拉強度與水泥標號；水灰比、鋼纖維體積率和長徑比、砂率、用水量等因素有關(guān)，其中水灰比和水泥標號對抗壓強度影響最大，其他因素影響較小。即鋼纖維體積率和長徑比、水泥標號卻對抗折強度和抗拉強度影響最大，砂率和用水量對和易性影響較大。因此，采用以抗壓強度與水灰比，水泥標號的關(guān)系來確定水灰比，然后用抗折強度或抗拉強度確定體積率。由此確定的配合比，既能滿足抗壓強度要求，又能滿足抗折強度或抗拉強度要求，在初步確定水灰比和體積率后，再根據(jù)和易性要求確定砂率和用水量。由此可初步確定計算配合比。

由于配制鋼纖維混凝土原材料品種、類型的差異和施工條件的不同，在實際工程中，其配合比的設(shè)計，一般是在初步計算的基礎(chǔ)上，通過試驗和結(jié)合施工現(xiàn)場的條件調(diào)整確定。

一、一、水灰比的確定

由于鋼纖維混凝土的抗壓強度，主要取決于水泥石的強度及其與骨科間的粘結(jié)力。水泥的強度及其

與骨料間的粘結(jié)力又主要取決于水泥標號和水灰比的大小，而鋼纖維的體積率和長徑比對抗壓強度影響不大(僅可提高抗壓強度的5％～10％)。因此，鋼纖維混凝土的水灰比，可按普通水泥混凝土抗壓強度與水泥標號、水灰比的關(guān)系式(1-3)求得。

　　　　　　　　　　　　　fcu=ARC（C/W-B）(1-3)

式中　fcu―――鋼纖維混凝土試配拉壓強度（Mpa）;

RC―――水泥實測28d的抗壓強度（Mpa），在無法取得水泥的實例抗壓強度資料時，可按水泥標號乘以水泥富余系數(shù)1.13計算；

C/W―――鋼纖維混凝土所要求的灰水比；

A、A、B―――經(jīng)驗系數(shù)。當粗骨料為碎石時，A＝0.46，　B＝0.52；　為礫石時，A＝0.48，　B＝0.61。

鋼纖維混凝土的試配抗壓強度，可按式（1-4）確定；

fcu=fcu+Zσ1(1-4)

式中　fcu―――鋼纖維混凝土設(shè)計抗壓強度（Mpa）;

Z―――保證率系數(shù)

σ1―――抗壓強度的標準差（Mpa）。

保證率系數(shù)的大小，應(yīng)根據(jù)工程的重要程度，按保證率的要求，可根據(jù)表1-4確定。強度標準差，可由施工單位統(tǒng)計資料確定。若無統(tǒng)計資料時，鋼纖維混凝土的強度等級為CF25-30時，σ1＝5.0（Mpa）;　CF35-CF60時，σ1＝6.0Mpa。

保證率與保證率系數(shù)關(guān)系　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1-4

保證率（%）

80

85

90

95

98

保證率系數(shù)Z

0.84

1.04

1.28

1.64

2.05

根據(jù)試配拉壓強度、粗骨料狀況及水泥的標號代入式（1-3），即可求得水灰比。

通常，滿足抗壓強度要求時，其耐久性也能滿足。但對于嚴寒冰凍地區(qū)，其最大水灰比、最小水泥用量等應(yīng)按有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。在最后確定水灰比時，應(yīng)將強度或耐久性要求的水灰比作比較，選定較小者為設(shè)計水灰比。鋼纖維混凝土的水灰比一般為0.45-0.50，對于有耐久性要求時，一般不大于0.50。

二、二、鋼纖維體積率的確定

1.1.對于有抗壓強度和抗折強度要求時，鋼纖維體積率的確定

（1）（1）度和和由抗壓強度確定的水灰比及水泥抗折強度確定鋼纖維體積率

　　　　經(jīng)空軍工程設(shè)計研究局等單位的145組試驗數(shù)據(jù)綜合回歸分析，鋼纖維混凝土抗折強度與水灰比、鋼纖維體積率、長徑比及水泥的抗折強度有如下關(guān)系：

fcu=Rtm(0.12C/W+0.31+βtmρfιτ/df)(1-5)

式中　fcu―――鋼纖維混凝土試配抗折強度（Mpa）;

Rtm―――實測28d的水泥抗折強度（Mpa），可由水泥廠提供的水泥試驗報告單查得。當無實測數(shù)據(jù)時，可按水泥的抗折標號乘以富裕系數(shù)1.13計；

　　　C/W―――鋼纖維混凝土所要求的灰水比；

　　βtm―――不同品種鋼纖維對抗折強度的影響系數(shù)。根據(jù)試驗回歸分析結(jié)果，βtm值列于表1-5。

　　　　　　　　　　　　　　βtm值表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1-5　

鋼纖維類型

βtm

fcu計/fcu試

組數(shù)η

平均值μ

標準差α

離散系數(shù)δ

切割型

0.30

32

1.004

0.126

0.125

熔抽型

0.32

39

1.012

0.116

0.115

剪切型

0.62

74

0.980

0.086

0.088

注：熔抽型鋼纖維長度為25mm。

　　公式（1-5）適用于水泥標號為425和525號水泥，水灰比0.4-0.6，中秒，砂率為40%-60%，碎石粒

徑為5-20mm，鋼纖維體積率0.5-2.5%，長徑比為40-100。

　　鋼纖維混凝土試配抗折強度可按式（1-6）計算：

　　　　　　　　　　　　　　fcu=fcu+Zσ2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-6）

式中　fcu―――鋼纖維混凝土設(shè)計抗折強度（Mpa）；

　　　　　　　Z―――保證率系數(shù)；

　　　　σ2―――鋼纖維混凝土抗折強度標準差。

　　試配抗強度也可根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，由設(shè)計抗折強度乘以提高系數(shù)1.10-1.15計算。

　　由式（1-5）可知，當已知鋼纖維混凝土的試配抗折強度、水灰比、水泥抗折強度及鋼纖維的品種

后，即可求得鋼纖維的體積率。確定體積率時，在滿足強度要求的原則下，必須考慮經(jīng)濟性和便于施工，

盡量減少鋼纖維的用量，必要時可適當調(diào)整水灰比，以求得合適的體積率。

　?。?）根據(jù)抗折強度和由抗壓強度確定的水灰比及水泥抗壓強度，也可按式（1-7）確定剪切鋼纖維

的體積率。

　　根據(jù)東南大學(xué)試驗結(jié)果，剪切鋼纖維混凝土的抗折強度與水泥比，體積率、長徑比以及水泥抗壓強

度有如下關(guān)系：

　　　　　　　　　　fcu=Rc(0.0802C/W+0.08ρfιτ/df–0.0801)(1-7)

式中　　fcu―――鋼纖維混凝土試配抗折強度（Mpa）；

　　　　Rc―――實測28d的水泥抗壓強度（Mpa）；

　　　　C/W―――鋼纖維混凝土所要求的灰水比；

　　若已知鋼纖維混凝土的抗折強度、水灰比、水泥抗壓強度及鋼纖維長徑比，按式（1-7）即可求得

剪切鋼纖維的體積率。

2.對有抗壓強度和抗拉強度要求時，鋼纖維體積率的確定

根據(jù)文獻，鋼纖維混凝土抗拉強度與其基體混凝土抗拉強度、鋼纖維體積率、長徑比有下列關(guān)系：

　　　　　　　　　　　ft=t(1+αtρfιf/df)(1-8)

式中　　ft―――鋼纖維混凝土設(shè)計抗拉強度（Mpa）；

　　　　t―――根據(jù)鋼纖維混凝土強度等級按現(xiàn)行有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范確定的設(shè)計抗拉強度（Mpa）;

αt―――鋼纖維對抗拉強度的影響系數(shù)。當無試驗資料時，對鋼纖維混凝土強度等級為CF20-CF40，圓直型和熔抽型（ιf＜35m＝鋼纖維，αt為0.36，剪切型和熔抽型（ιf＞35mm）鋼纖維，αt為0.47。

式（1-8）中，如果已知ft、t和鋼纖維的品種，即可求得體積率ρf。若式中t為未知時，則可按式

（1-9）求得t：

　　　　　　　　t＝0.17fcu2/3（1-1.645δ）(1-9)

式中　　fcu―――鋼纖維混凝土的試配抗壓強度（Mpa）；

　　　　　δ―――離散系數(shù)

　　鋼纖維的體積率一般為0.5-2.0%。

一、三、鋼纖維混凝土單位體積用水量和水泥用量的確定

在水灰比保持一定的條件下，單位體積用水量和鋼纖維體積率是控制拌合料和易性的主要因素，用水量的確定應(yīng)使拌合料達到要求的和易性、便于施工為準。鋼纖維混凝土的和易性，按維勃稠度控制，一般以15-30s為宜。

由于影響單位體積用水量的因素較多，選用的原材料差異，因而用水量也有不同。在實際應(yīng)用中，

可通過試驗或根據(jù)已有經(jīng)驗確定。也可根據(jù)材料品種規(guī)格、鋼纖維體積率、水灰比和稠度參照表1-6和表1-7選用。

半干硬性鋼纖維混凝土單位體積用水量選用表　　　　　　　　　　表1-6

拌合料條件

維勃稠度（s）

單位體積用水量（kg）

ρf＝1.0%

碎石最大粒徑10-15mm

W/C=0.4-0.5

中砂

10

195

15

182

20

175

25

170

30

166

表1-6中，若碎石的最大粒徑為20mm，則單位體積用水量可相應(yīng)減少5kg；當粗骨料為卵石時，則單位體積用水量可相應(yīng)減少10kg；當鋼纖維體積率每增減0.5%，單位體積用水量相應(yīng)增減8kg。

　　　　　　　塑性鋼纖維混凝土單位體積用水量選用表　　　　　　　　　　　表1-7

拌合料條件

骨料品種

骨料最大粒徑（mm）

單位體積用水量（kg）

ιf/df＝50

ρf＝0.5%

坍落度為20mm

W/C=0.4-0.5

中砂

碎石

10-15

235

20

220

卵石

10-15

225

20

205

表1-7中，坍落度變化范圍為10-50mm時，每增減10mm，單位體積用水量相應(yīng)增減7kg；鋼纖維體積率每增減0.5%，單位體積用水量可增減8kg；當鋼纖維長徑比每增減10，則單位體積用水量相應(yīng)增減10kg。

當拌合料中摻入外加劑或摻合料時，其摻量和單位體積用水量應(yīng)通過試驗確定。

在確定水灰比W/C和單位體積用水量W0以后，即可按式（1-10）求得單位體積水泥用　量C0

　　　　　　　　　　　　　　C0＝W0xC/W(1-10)

鋼纖維混凝土中，由于包裹鋼纖維和粗細骨料表面的水泥漿用量普通混凝土多，因而單位體積水泥用量較大。鋼纖維混凝土單位體積水泥用量為360-450kg，根據(jù)強度和鋼纖維體積率而定，當體積率較大時，單位體積水泥用量適當也增加，但一般不應(yīng)大于500kg。

二、四、鋼纖維混凝土砂率的確定

砂率是砂重占砂石總重量的百分率。由于砂的粒徑比石料小，砂率的變化，會使骨料的總表面積有

較大的變化，對拌合料的和易性和質(zhì)量有較大的影響，因此必須選好砂率。

影響砂率的主要因素

（1）（1）骨料的品種和最大粒徑，碎石比卵石需要砂率大些，石料最大粒徑小，則全部石料的

空隙率就大，砂率需要大。

（2）（2）鋼纖維體積率和長徑比大，則鋼纖維的表面積大，需要砂率也是大些。

（3）（3）砂的細度模數(shù)較小時，因砂中細顆粒較多，拌合料的粘聚性容易得到保證，故砂率采用較小

值。

（4）（4）水灰比較小，水泥漿較稠時，可采用較小砂率。

（5）（5）在拌合料中，若摻入減水劑、加氣劑時，可適當減小砂率。

由于影響砂率的因素較多，因此砂率可通過試驗或根據(jù)已有經(jīng)驗確定，也可根據(jù)所用材料的品種規(guī)格、鋼纖維體積率、水灰比等因素，按表1-8選用，然后再通過拌合物和易性試確定。試驗表明，當使用中砂時（細度模數(shù)2.3-3.0）鋼纖維混凝土的砂率一般為40%-50%。砂率在此范圍內(nèi)變化，對強度影響不大，對和易性有一定的影響。砂率可按（1-11）式計算：

　　　　　　　　鋼纖維混凝土砂率選用表（%）　　　　　　　　　　　　　　　表1-8

拌合料條件

最大粒徑20mm的碎石

最大粒徑20mm的卵石

ιf/df＝50，　ρf＝1.0%

W/C=0.5,砂細度模數(shù)3.0

50

45

ιf/df增減10

±5

±3

ρf增減0.5%

±3

±3

W/C增減0.1

±2

±2

砂細度模數(shù)增減0.1

±1

±1

　　　　　　　　　　　　　Sp%＝S0/(S0+　G0)x100%　　　　　　　　?。?-11）

式中　Sp―――砂率；

S0―――砂的單位體積用量（kg/m3）；

G0―――石子的單位體積用量（kg/m3）；

三、五、單位體積內(nèi)砂、石用量的確定

在上述基本參數(shù)確定后，可用絕對體積法或假定密度法求得單位體積的砂、石用量。

1.絕對體積法

鋼纖維混凝土的體積是各組成材料絕對體積的總和為1m3，即：

　　　W0/γw+F0/γf+C0/γc+S0/γs+G0/γg+10α=1000(1-12)

式中　　W0、F0、C0、S0、G0―――分別為1m3鋼纖維混凝土中水、鋼纖維、水泥、砂和石子和重量（kg/m3）；

　　　　γw、γf、γc、γs、γg―――分別為水、鋼纖維、水泥、砂和石子的密度（g/cm3）；

　　　　α―――鋼纖維混凝土含氣量百分數(shù)（%），在不使用引氣型外加劑時，石子最大粒徑為20mm，α可取2。

公式（1-12）中，γw可取1.0g/cm3，γf可取7.8g/cm3，γc是普通硅酸鹽水泥的密度約為3.1g/cm3，γs和γg通過實測確定。

由式（1-12）可計算出砂、石的總重量，再由已知砂率可分別求出砂、石單位體積重量。

至此，鋼纖維混凝土各組成材料用量已確定，即得到計算配合比。計算配合比的表示法為：

（1）（1）1m3鋼纖維混凝土中各組成材料用量（kg）；

（2）（2）鋼纖維混凝土中水泥、水、砂、石用量比例（以水泥用量為1的重量比）和鋼纖維體積率：

　　　　　　　　　　水泥?。骸∷。荷啊。菏?：W0/C0?。篠0/C0　：G0/C0.ρf

2.假定密度（容量）法

假定鋼纖維混凝土的密度為γfc，則

　　　　　　　　　　C0?。0?。0　＋　S0?。0　＝γfc（kg/m3）(1-13)

試驗表明，鋼纖維混凝土的密度一般約為2450kg/m3。根據(jù)假定的密度和已確定的參數(shù)，由式（1-13）可計算出單位體積中砂、石的總重量。再按砂率可分別求得砂、石的用量，即

　　　　　　　　　　G0＋S0?。?gamma;fc―W0―C0―F0

　　　　　　　　　　　　　　S0＝（G0＋S0）x　Sp

G0＝（G0＋S0）―S0

至此，各材料用量即可確定。此法計算較簡單，便于應(yīng)用。

四、六、配合比調(diào)整和強度檢驗

以上確定的各材料配合比為計算配合比，由于在實際工程中所用材料情況往往有變化，影響鋼纖維

混凝土性能的因素又較多，因此按照上述方法得到的配合比，僅是初步確定的配合比，為了符合實際，還需要經(jīng)試驗進行調(diào)整以及通過強度檢驗。通過試樣進行拌合料的性能試驗，檢查其稠度、粘聚性、保水性是否滿足施工要求，若不滿足則應(yīng)在基本保持水灰比和鋼纖維體積率不變的條件下，調(diào)整單位體積用水量或砂率，直到滿足要求為止，并據(jù)此確定用于強度試驗的基準配合比。

鋼纖維混凝土的強度試驗應(yīng)根據(jù)工程要求，分別進行抗壓強度與抗折強度或抗壓強度與抗拉強度的

試驗。每種強度試驗至少應(yīng)采用三種不同配合比；其中一種為基準配合比，當進行抗壓強度試驗時，雖兩種配合比的水灰比應(yīng)比基準配合比分別各增減0.05；當進行抗折強度或抗拉強度試驗時，另兩種配合比的鋼纖維體積率應(yīng)比基準配合比分別各增減0.2%。改變水灰比或鋼纖維體積率時，單位體積用水量應(yīng)保持不變，可通過調(diào)整砂率來操持拌合料的稠度不變。共配制三種配合比，經(jīng)試拌并制作三組試塊。制作鋼纖維混凝土試塊時，應(yīng)測定其拌合料的稠度、粘聚性、保水性質(zhì)量密度。

根據(jù)強度試驗測得水灰比與抗壓強度的關(guān)系，可求得與試配抗強度對應(yīng)的水灰比，根據(jù)鋼纖維體積率與抗折強度或抗拉強度的關(guān)系，可求得試配抗折強度或抗拉強度相對應(yīng)的鋼纖維體積率。由此確定的配合比為試驗室配合比。如有抗凍、抗?jié)B等性能要求，還需另作專門試驗檢查。

試驗室配合比一般是干燥材料為主，而工地現(xiàn)場的砂、石材料大都含有一定的水分，因此試驗室配合比還需根據(jù)現(xiàn)場材料情況加以調(diào)整，調(diào)整后的配合比叫施工配合比，以此配合比指導(dǎo)和控制現(xiàn)場施工。

［例　1-1］某道路工程，要求鋼纖維混凝土設(shè)計強度等級CF30，鋼纖維混凝土設(shè)計抗折強度6.7MPA,強度保證率85%，維勃稠度VB=12(S)。采用剪切型鋼纖維，長徑比60；水泥425號普通硅酸鹽水泥，實測抗折強度7.2MPA，密度3.1g/m3；細集料為中砂，細度模數(shù)2.50，密度2.65g/m3；粗集料為碎石，粒徑5-20mm，密度2.70g/m3。試設(shè)計該工程的鋼纖維混凝土的配合比。

解?。?）確定鋼纖維混凝土的試配強度

根據(jù)該工程的強度保證率85%，由表1-4得保證率系數(shù)1.04，CF30抗壓強度標準差5.0MPA，抗折強度標準差0.6MPA，按式（1-4），求得鋼纖維混凝土試配抗壓強度：

　　　　　　fcu=fcu+Zσ1＝30＋1.04　x5.0=35.2Mpa

按式（1-6），求得鋼纖維混凝土試配抗折強度

　　　　　　fcu=fcu+Zσ2＝6.7＋1.04x0.6=7.32Mpa

(2)確定水灰比

按式（1-3）求得鋼纖維混凝土水灰比

　　　　　　fcu＝ARc(C/W-B)=0.46Rc(C/W-0.52)

W/C=0.46X42.5X1.13/(35.2+0.46X0.52X42.5X1.13)=0.47

因W/C=0.47<0.50,滿足耐久性要求。< p="">

（3）（3）確定鋼纖維體積率和單位體積用量

按式（1-5），將求得的水灰比及有關(guān)參數(shù)代入計算，可得鋼纖維體積率ρf:

因為　　fcu＝Rtm(0.12C/W+0.31+βtmρfιτ/df)

所以　　ρf＝（7.32/7.2-0.31-0.12x2.13）/0.62x60=0.0121

則鋼纖維單位體積用水量和水泥用量F0＝0.0121x7800kg/m3=94kg/m3

(4)確定單位體積用水量和水泥用量

由于道路用的是半干硬性鋼纖維混凝土，因此，當無試驗資料時，可參照表1-6，確定單位體積用水量。

根據(jù)要求的維勃稠度為12（s），則單位體積用水量應(yīng)為189.8kg，現(xiàn)考慮碎石最大粒徑為20mm，應(yīng)減少用水量5kg，鋼纖維體積率增加0.2%，用水量應(yīng)增加3.2kg，合計單位體積用水量應(yīng)為188kg/m3。

根據(jù)已確定的水灰比W/C＝0.47，單位體積用水量W0＝188kg/m3，則可求得單位體積水泥用量C0為：

　　　　　　　　　　　　　　C0＝W0/（W/C）＝188/0.47=400kg/m3

(5)確定砂率

參照表1-8，因鋼纖維的長徑比60，增加10，砂率應(yīng)增加5%；鋼纖維體積率現(xiàn)為1.21%，增加0.21%，砂率應(yīng)增加1.26%；水灰比0.47，減少0.03。砂率應(yīng)減少0.6%；砂細度模數(shù)現(xiàn)為2.50，減少0.5，砂率應(yīng)減少5%，合計砂率為50.66%，現(xiàn)取砂率50%計算。

（6）（6）確定單位體積砂、石用量

1）1）按絕對體積法計算

根據(jù)公式（1-12），并將已知參數(shù)代入得

S0/γs+G0/γg＝1000-W0/γw-F0/γf-C0/γc–10x2

S0/2.65+　C0/2.70　＝1000-188/1.0-94/7.8-400/3.1-20(1-14)

又因　　　　　　　　S0/（S0　+　G0）＝50%　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?-15）

對聯(lián)立方程（1-14）和（1-15）求解可得

　　　　　　　　　　　　　　　G0＝871kg/m3,S0=871kg/m3

由此可得鋼纖維混凝土配合比為：1m3中水泥400kg,水188kg，鋼纖維94kg，砂871kg，石子871kg。

水泥：水：砂：石＝1：0.47：2.18：2.18，ρf＝1.21%

2）按假定密度法計算

假定鋼纖維混凝土的密度為2450kg/m3，則

　　S0?。0?。?450-C0-W0-F0=2450-400-188-94

S0?。0　＝1768kg/m3

S0＝1768x50%=884kg/m3

G0＝1768-884=884kg/m3

由此可得鋼纖維混凝土配合比為：1m3中水泥400kg，水188kg，鋼纖維94kg，砂871kg，石子871kg。

　水泥：水：砂：石＝1：0.47：2.21：2.21，ρf＝1.21%

　按上述確定的配合比，再進行調(diào)整和強度檢驗，分別確定基準配合比，實驗室配合比及施工配合比。

鋼纖維砼的配制：

1、原材料的選擇：

a、鋼纖維的選擇：

鋼纖維的品種主要分為四類：鋼絲纖維，剪切纖維，熔抽纖維，銑削纖維。選擇合適的鋼纖維品種，對試驗的成功與否有著重要的意義。由于鋼纖維砼破壞時，大都是纖維被拔出而不是拉斷，因此，改善纖維與基體間的粘結(jié)強度是改善纖維增強效果的主要控制因素之一。其方法有3種：

（1）增加纖維的粘結(jié)長度(即長徑比)，但纖維太長易起球，影響和易性和施工，太細易彎折，長徑比宜在40-100之間。

（2）改善基體對鋼纖維的粘結(jié)性能。

（3）改善纖維形狀，增加纖維與基體間的摩阻和咬合力。

根據(jù)上面三種方法，我們對四種纖維做了列表比較，從表中可看出銑削纖維有著較佳的綜合性能，它是80年代研制成功且目前發(fā)展迅速的一種鋼纖維，它可降低鋼纖維用量，防止結(jié)球，易于施工，因此，我們選擇哈瑞克斯銑削纖維。

纖維品種方法一方法二方法三

鋼絲纖維長徑比較大，易起團表面有油，不利基體粘結(jié)光滑表面，摩阻、咬合力較小

剪切纖維同上同上同上

熔抽纖維長徑比合適，不起球比面積大，利于粘結(jié)，只適于生產(chǎn)不銹鋼纖維表面粗糙，摩阻、咬合力較大

銑削纖維長徑比合適，不會抱球起團表面無油，比表面積大，利于基本粘結(jié)一面為毛面，頭尾帶鉤，摩阻、咬合力大

b、其它材料：

根據(jù)實際情況，我們選定其它原材料如下：

水泥：泰立525普通水泥

石子：5-25cm連續(xù)級配

外加劑：WL-1，SP406

粉煤灰：Ⅱ級磨細灰

2、道路鋼纖維砼配合比的配制：

根據(jù)常用道路砼強度等級，我們設(shè)計了C35、抗折6.0鋼纖維砼配合比。鋼纖維摻量分別為35kg、40kg、45kg。試驗結(jié)果如下：

編水泥鋼纖維抗壓強度抗折強度坍落度

號kg/m3(kg)7d28d7d28d(mm)

Ⅰ380/25.742.23.805.3565

Ⅱ3394537.847.85.857.4045

Ⅲ3394035.346.75.376.1955

Ⅳ3393532.341.65.386.1685

上述配合比外加劑均為WL-1。

每立方砼摻鋼纖維45kg，粘聚性好，但由于鋼纖維用量大，砼流動性較差，施工性能較難保證。

每立方砼摻鋼纖維40kg，砼和易性良好，流動性有較大改善，能適應(yīng)施工要求。

每立方砼摻鋼纖維35kg，砼和易性良好，流動性良好，但用水量還可進行適當調(diào)整。

根據(jù)上述試驗，可見鋼纖維摻量與試件抗折強度同步變化，每立方砼35kg，40kg摻量均能滿足配合比設(shè)計要求，且施工性能較佳，如早期強度要求較高，可考慮45kg摻量。

WL-1外加劑可適應(yīng)此配合比。

砼坍落度大小，與鋼纖維摻量成反比，選用銑銷纖維后，減少了鋼纖維摻量，坍落度有了較大改善。

為保證砼有較好流動性，且不損傷抗折性能，砂率宜在38%-40%之間。故確立基準配合比如下：單位：kg/m

C：339SF:35~45外加劑用WL-1

其中用水量宜根據(jù)鋼纖維摻量做適當調(diào)整。

3、泵送鋼纖維砼配合比的配制：

在道路砼配合比研究中，我們發(fā)現(xiàn)鋼纖維在砼中會產(chǎn)生一種支撐效應(yīng)，相互交錯，形成一種網(wǎng)絡(luò)，從而大幅度削弱砼流動性能。因此泵送砼中運用鋼纖維，必須考慮適當用量，盡可能減少這種支撐效應(yīng)。同時為了滿足泵送所需砼和易性，配合比設(shè)計中應(yīng)適當加大砂率，并放大水灰比或改用高效減少劑來增加坍落度。

根據(jù)阻裂性能試驗，在鋼纖維摻量為45kg時，與普通砼相比，鋼纖維砼裂紋長度為其50%，開裂面積僅為其43%，可見其抗裂效果相當明顯，因而我們確定鋼纖維摻量為45kg。

我們設(shè)計了3組配合比：

序級配CSF外加劑坍落度

1C5037045SP406140mm

2C4033045SP406175mm

3C3033045WL-1110mm

上表中3號配合比砼和易性差，坍落度在80-120mm之間，且再放大坍落度，砼出現(xiàn)離析，故調(diào)整如下：

C：360kgSF：45kg

調(diào)整后配合比和易性良好，初始坍落度及損失狀況均較好。數(shù)據(jù)如下：

1：坍落度=140mm30分后110mm1小時后90mm

2：坍落度=175mm30分后130mm1小時后115mm

3：坍落度=140mm30分后110mm1小時后95mm

坍落度損失后，砼流動性尚好，能保證施工性能。

下表為試件的強度情況：

單位：MPa

3d7d14d28d28d抗折

128.542.449.657.87.2

220.234.539.851.56.8

328.739.26.2

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確立配合比如下：

單位：kg/m3

CSF外加劑

C5037045SP406

C4033045SP406

C3036045WL-1

4、確立配合比：

根據(jù)研究數(shù)據(jù)，我們確立了下列配合比(單位：kg/m3)

序號品種強度等級水泥鋼纖維外加劑品種

1道路C3533940WL--1

2泵送C5037045SP406

3C4033045SP406

4C3036045WL--1