論鋼纖維混凝土在水工建筑中的應用

齊春華

（黑龍江省水利第二工程處，黑龍江 阿城 150302）

在現代水利工程當中，混凝土的使用十分的廣泛，極大的促進了水利工程的發展。但是混凝土在硬化的過程當中比較容易發生裂縫，極大的損害了水利工程的質量。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用進行了探討。

1 鋼纖維的基本性質

1.1 鋼纖維的類型及特征參數

鋼纖維按照其構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較高，因此在水利工程當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中為了確保能夠達到相應的強度的要求，一般長度保證在15毫米到60毫米的范圍之內，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

根據使用實踐，鋼纖維混凝土其破壞主要是由于纖維拔出而導致的，很少出現鋼纖維斷裂的情況，這說明鋼纖維具有很強的耐拉性，強度完全能夠勝任水利工程建設的要求。而鋼纖維混凝土的強度主要受到鋼纖維與混凝土之間的結合程度的影響。鋼纖維和混凝土的結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勢，主要表現在以下幾個方面:

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度，比普通的混凝土具有更高的經濟性。同時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度，與普通的混凝土相比，抗拉強度提高1/4甚至是1/2，此外，抗彎強度也有所提升。

2.2 鋼纖維混凝土由于其強度的增加，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生收縮裂縫。

2.3 鋼纖維混凝土其抗滲性能沒有很大程度的提高，但是由于在混凝土中添加了強度較高的鋼纖維，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量控制

3.1 單位水泥用量

在體積一定的混凝土當中，使用的水泥的量越大，在一定水灰比的范圍之內其流動性就越好，相反，如果用量越少，其流動性就越差。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合在一起。

3.2 水泥和鋼纖維

水泥質量的高低以及種類對于鋼纖維混凝土的質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采用硅酸鹽水泥或者是普通硅酸鹽水泥，水泥的相關的參數應該符合相應的標準。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度，在一定的條件下，鋼纖維的長徑比越高，混凝土的強度就越大。因此要對混凝土中鋼纖維的長徑比進行合理的控制，使其符合相應的要求。

3.3 粗集料和細集料

鋼纖維混凝土中除了有水泥和鋼纖維之外，另一個很大的組成就是粗集料和細集料，這兩者統稱為骨料。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程度。一般來說在一定量的水泥中，粗砂混凝土的強度要高于細砂混凝土的強度。同時，粗骨料的配級情況將會直接影響混凝土的泵送，因此要做好相應的配級工作。

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物質。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度和耐久性。除去水、水泥、粗細集料、粉煤灰等材料外，在攪拌時還可加入其它摻合料，如礦渣、超細粉等。

4 鋼纖維混凝土施工方面控制

4.1 泵送混凝土的質量控制

泵送混凝土的供應，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的運送。泵送混凝土宜采用預拌混凝土，在商品混凝土工廠制備，用混凝土攪拌運輸車運送至施工現場，這樣制備的泵送混凝土容易保證質量。泵送混凝土由商品混凝土工廠制備時，應按國家現行標準《預拌混凝土》的有關規定，在交貨地點進行泵送混凝土的交貨檢驗。拌制泵送混凝土時，應嚴格按混凝土配合比的規定對原材料進行計量，也應符合《預拌混凝土》中有關的規定。混凝土攪拌時的投料順序，應嚴格按規定投料。泵送混凝土的最短攪拌時間，應符合《預拌混凝土》中有關的規定，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輸車進行運輸。

攪拌運輸車還具有攪拌機的功能，當施工現場距離混凝土攪拌站很遠時，可在混凝土攪拌站將經過稱量過的砂、石、水泥等干料裝入攪拌筒，運輸途中加水自行攪拌以減少長途運輸中混凝土坍落度的經時損失，待攪拌運輸車行駛到臨近施工現場攪拌結束，隨即進行澆筑。

4.2 混凝土泵送施工質量控制

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

5 鋼纖維混凝土在水利工程中的應用

5.1 支護工程

鋼纖維混凝土由于抗拉、抗彎、抗剪強度高,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、山體護坡等工程。采用噴射鋼纖維混凝土襯砌，使圍巖能在較大程度上發揮作用，減少了襯砌厚度。

5.2 儲水、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。而在儲水和防滲結構中鋼纖維混凝土可作防水層，有時也可兼作結構層代替鋼筋混凝土。

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 處于腐蝕環境中的構件

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境中的閘門、輸水管道等構件的防蝕層或結構層。

5.5 動力荷載作用部位和抗震結構節點

由于鋼纖維混凝土具有較高的抗拉強度、斷裂韌性和抗疲勞等性能，因此，可用于承受動力荷載的機墩、抗震結構的框架節點等部位。

5.6 復雜應力部位

鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維亂向分布，沿每個方向都有增強和增韌作用。鋼纖維對混凝土結構復雜應力區增強是非常有利的，而且容易澆筑成型，比鋼筋更能適應各種復雜的結構形式。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，可用于大壩內廊道、泄水孔等孔口復雜應力區和牛腿等受彎構件的抗剪以及板的抗沖切部位等。

結語

鋼纖維混凝土的優越性能及在水利水電工程中成功的應用表明: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。因此，鋼纖維混凝土在水利水電工程中具有廣闊應用前景。

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