钢纤维混凝土配合比设计解析

钢纤维混凝土的配合比是指钢纤维混凝土中各组成材料之间的比例关系。其设计的基本目的是将其组成的材料(包括钢纤维、水泥、水、粗细骨料及外加剂等)合理配合,使所设计配置的钢纤维混凝土满足结构设计和质量验收的强度要求,对建筑工程一般应满足抗压强度和抗拉强度的要求,对路面工程等一般应满足抗钢纤维混凝土应用技术压强度和抗折强度的要求;满足施工和易性的要求;满足耐久性的要求;满足经济性的要求。在满足上述工程要求的条件下,充分发挥钢纤维的增强作用,尽量降低高价材料(如水泥、钢纤维)的用量,降低钢纤维混凝土的成本。  


 钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土相比,在水泥混凝土拌合料中掺入钢纤维,主要是为了提高混凝土的抗弯、抗拉、抗疲劳的能力和韧性,因此配合比设计的强度控制,当有抗压强度要求时,除按抗压强度控制外,还应根据工程性质和要求,分别按抗弯强度或抗拉强度控制,确定拌合料的配合比,以充分发挥钢纤维混凝土的增强作用,而普通水泥混凝土一般以抗压强度控制来确定拌合料的配合比。  


 钢纤维混凝土配合比设计时,应考虑掺入拌合料中的钢纤维能分散均匀,并使钢纤维的表面包满砂浆,以保证钢纤维混凝土的质量。在拌合料中加入钢纤维后,其和易性有所降低。为了获得适宜的和易性,有必要适当增加单位用水量和单位水泥用量。


钢纤维混凝土配合比设计是以钢纤维混凝土拌合料的特性及其硬化后的强度为基础的。其主要目的是根据使用要求,合理确定拌合料的水灰比、钢纤维掺量、单位用水量和砂率等四个基本参数,由此即可计算出各组成材料的用量。钢纤维混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度以及钢纤维混凝土拌合料的和易性与水泥强度等级、水灰比、钢纤维掺量和长径比、砂率、用水量等因素有关,其中水灰比和水泥强度等级对抗压强度影响最大,其他因素影响较小。


 钢纤维掺量和长径比、水泥强度等级却对抗弯强度和抗拉强度影响最大,砂率和用水量对和易性影响较大因此,采用以抗压强度与水灰比、水泥标号的关系来确定水灰比,然后用抗折强度或抗拉强度要求,在初步确定水灰比和体积率后再根据和易性要求来确定砂率和用水量。   


在进行钢纤维混凝土配合比设计时,需预先明确钢纤维混凝土的各种技术要求:钢纤维混凝土的强度要求(如立方体抗压强度标准值、抗折强度或抗拉强度标准值);钢纤维混凝土的耐久性要求(如抗渗等级、抗冻等级以及抗磨性、抗侵蚀性等);钢纤维混凝土的和易性要求(如坍落度指标等)。

对各项原材料需预先进行检验,明确所用材料的品质及技术指标:钢纤维的类型、形状、直径与长径比;水泥品种及强度等级;砂的细度模数及级配情况;石子的种类、最大粒径及级配;是否掺用外加剂及掺合料;水泥的密度,砂石的表观密度、密度及吸水率等。同时参照《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》中有关混凝土配合比设计方法,最后选定钢纤维混凝土的配合比。