CN104058677A - 钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；其中，水灰比0.36，坍落度60mm。本发明的合理的配比及恰当的制备工艺，使钢纤维复合混凝土构件的抗裂、抗冲击、抗震性、抗挠度，耐久性等综合力学性能显著提高，可以防止混凝土构件因受力内部变形而被破坏。

Description

钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料技术，特别涉及混凝土材料技术，具体涉及一种钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺。

背景技术

随着中国城市化建设的不断推进，全国各地工程建设中不断涌现出各种大型的、特殊的桥梁工程，超高层建筑物工程，地上、地下隧道工程。工程施工过程中，往往因为普通混凝土构件的抗裂、抗冲击、抗震性、抗挠度，耐久性等综合力学性能较差，易造成构件破坏，发生工程质量事故，给国家和人民带来巨大的损失。

中国专利申请201110053263.5公开的一种复合纤维增强泡沫混凝土及其制备方法被合并与此，以作为本发明的现有技术。

中国专利申请201210467033.8公开的含有复合纤维的高性能混凝土被合并与此，以作为本发明的现有技术。

发明内容

本发明提供一种钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺，以提高混凝土构件的抗裂、抗冲击、抗震性、抗挠度，耐久性等综合力学性能，防止混凝土构件因受力内部变形而被破坏。

为了实现上述目的，本发明提供一种钢纤维复合混凝土构件，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；

其中，水灰比0.36，坍落度60mm。

所述的钢纤维的长径比为40-100。

所述的钢纤维为钢丝纤维、剪切纤维、熔抽纤维、铣削纤维，优选为铣削纤维。

所述的水泥选用水泥强度等级为52.5PII型硅酸盐水泥。

根据本发明的一优选具体实施方案，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300，粉煤灰45Kg、矿粉65Kg，砂子700Kg，石子1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150Kg，外加剂2.6Kg。

根据本发明的一优选具体实施方案，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥325Kg，粉煤灰50Kg、矿粉70Kg，砂子675Kg，石子1150Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水165Kg，外加剂2.9Kg。

根据本发明的一优选具体实施方案，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥350Kg，粉煤灰55Kg、矿粉75Kg，砂子650Kg，石子1100Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水180Kg，外加剂3.1Kg。

为了实现上述目的，本发明还提供一种钢纤维复合混凝土构件的方法，所述的方法包括步骤：

步骤S1：量取如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；

步骤S2：材料搅拌步骤：先将量取的石子、砂子倒入搅拌容器内，再依次将量取的水泥、粉煤灰、矿粉倒入搅拌容器内，然后开始搅拌，之后再加入量取的外加剂与水继续搅拌；

步骤S3：在混凝土搅拌容器上搭设平台，放置机械分散机，当步骤S2中搅拌容器内的材料搅拌均匀后，分层、等量、均匀的加入量取的钢纤维；

步骤S4：在步骤S3中加入钢纤维后，将量取的聚丙烯纤维均匀等量分撒在搅拌容器内进行均匀搅拌。

本发明实施例的有益效果在于，本发明的合理的配比及恰当的制备工艺，使钢纤维复合混凝土构件的抗裂、抗冲击、抗震性、抗挠度、耐久性等综合力学性能显著提高，可以防止混凝土构件因受力内部变形而被破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施钢纤维复合混凝土构件的横截面图；

图2为本发明实施钢纤维复合混凝土构件的制备方法流程图；

图3为本发明实施钢纤维复合混凝土构件的制备方法的详细流程图；

图4为本发明实施钢纤维复合混凝土与普通混凝土的对比结构示意图；

图5为本发明实施钢纤维复合混凝土与普通混凝土的性能比值分析图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的钢纤维复合混凝土构件主要是在普通混凝土构件中掺入乱向分布的短制钢纤维以及其他新型纤维体复合材料。在钢纤维复合混凝土构件制备工艺中，需要调整各种纤维材料在混凝土中的用量，以改变混凝土抗撕裂能力、增强混凝土韧性、提高混凝土内部延性与结构性能，还需要合理调整水泥用量、外掺料用量及水灰比值等。钢纤维复合混凝土构件的配合比设计，需根据构件对混凝土的使用要求和技术指标要求，进行合理的调整设计。通过不同设计调整达到最佳的设计，既提高混凝土构件的质量，还降低了混凝土构件的生产成本。下面结合具体的实施例详细说明本发明的具体方案。

在钢纤维复合混凝土构件中，主要材料有三部分：第一部份，钢纤维材料组成体；第二部分，复合材料组成体；第三部分，钢筋混凝土材料组成体，下面一一介绍该三部分。

一、钢纤维材料组成体

根据钢纤维增强机理的原理，结合以前大量的试验数据的分析，可以确定钢纤维的增强效果主要取决于纤维基体强度(fm)、纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值，即l/d)、纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数)、纤维与混凝土体间的粘结强度(τ)以及纤维在混凝土体中的分布和取向(η)。

钢纤维的品种主要分为四类：钢丝纤维，剪切纤维，熔抽纤维，铣削纤维。选择合适的钢纤维品种，对预制构件生产施工及各项技术指标极为重要。主要从以下几方面进行对钢纤维的选择：

1)增加钢纤维的粘结长度(即长径比)，但钢纤维太长易起球，影响和易性和施工，太细易弯折，长径比宜在40-100之间。

2)改善混凝土构件主体对钢纤维的粘结性能。

3)改善钢纤维形状，增加钢纤维与混凝土构件主体间的摩阻和咬合力。

综合上述，对四种纤维做了比较，发现铣削纤维有着较佳的综合性能，它既降低了钢纤维用量(降耗节能、降低成本)，还可以防止混凝土拌合结球(提高混凝土和易性)，更利于混凝土构件的生产施工(改善工艺流程)。

在机场跑道中设计的混凝土构件中加入钢纤维，使它具有较高的抗弯强度、较好的抗冲击能力以及较强的抗重复荷载能力。它不仅能使构件体积减薄，缩缝间距加大，提高路面的使用性能，延长路面使用寿命，而且还可节省工程造价，缩短施工工期。

二、复合材料组成体

对于机场跑道类的混凝土构件主要要求在于混凝土要具有优越的抗裂性、抗冲击、韧性、延性及相应的抗磨性、抗冻性。然而，普通的混凝土构件因以水泥胶结材料为主，缺点就是抗拉强度低、韧性差、容易产生裂缝。在国内外，也已逐步开始使用一些纤维来增强混凝土固有的缺点。

在纤维增强原理中，还是主要以无机纤维(如玻璃纤维)或有机纤维(如聚丙烯纤维)为增强材料。在掺加纤维后能够显著提高混凝土结构物的抗裂性，减少塑性收缩裂缝，提高混凝土延、韧性和抗弯性，加强混凝土耐磨性、抗渗透性、抗冻性以及抗腐蚀性等混凝土综合性能。

通过对各种纤维材料的比较及混凝土相关要求，本发明选择了比较稳定的，且具有良好的性能的聚丙烯纤维。本发明优选长坚聚丙烯纤维材料，它是英国与丹麦纤维工业公司多年研究制造而成的纯聚丙烯纤维，具有如下特点：1、很高的比表面积；2、很好的水分散性；3、纤维表面与水泥基体拌和不会结团；4、耐化学腐蚀性好、抗强酸、强碱；5、无毒、对人体无害；6、经特殊的处理，在混凝土中分散均匀，并具抗老化性；7、混凝土的高温抗爆性良好。

由于聚丙烯纤维掺量对混凝土的工作性和力学性能会产生影响，为此通过多次试验研究最终确定了最佳掺量为：每立方米混凝土中按胶结材质量的0.13～0.23％(质量比)计算掺量，即每100kg胶结材料掺110g～210g聚丙烯纤维。因聚丙烯纤维在混凝土中良好的扩散性，分布性，以及与水泥、骨料等产生极强的结合力。它通过减少水泥的快速失水、减慢混凝土塑性变形，填充与改变混凝土内部结构。从微观上看，当混凝土要收缩出现裂缝时，受到了内部纤维结合力的限制，从而不在继续延伸性发展变化，从而提高混凝土各项综合性能指标。

根据实验研究表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土收缩值可以达到普通混凝土收缩值的1/3～1/5，对高强混凝土配合比的混凝土构件，能有效的防止混凝土早期塑性收缩、干缩和自缩等引起的开裂情况；对比普通混凝土早期防止开裂能力值提高近两倍；混凝土内部抗压强度提高近9％～16％，以及混凝土内部抗拉强度值提高近100％～300％；混凝土相关各项综合性能指标均有显著提高。

三、钢筋混凝土材料组成体

对用于机场跑道类的混凝土构件来讲，混凝土内部整体抗震性能尤为重要。在高频次的震动和不定向的挠动作用下，混凝土构件内部性能势必会受到影响。因设计要求混凝土构件，工程结构等相关方面安全按一级考虑，同时结构还按7°抗震设防，抗震等级达二级要求。为了确保此项指标，经过研究后选用抗震性能较好的二级抗震钢筋，钢筋为фHPB300钢、ΦHRB335E钢。这种钢筋可满足以下几点技术性能指标要求：

1)钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不大小于1.25；

2)钢筋实测屈服强度与规定的屈服强度特征值之比不大于1.3；

3)钢筋的最大总伸长率不小于9％。

在设计抗震技术指标时，此钢筋可确保混凝土内部出现“塑性铰”后，即从钢筋屈服到混凝土被压碎截面不断绕中和轴转动，类似于一个铰，由于此铰是在截面发生明显的塑性形变后形成的，故称其为塑性铰。本发明在出现“塑性铰”后仍还有足够的转动变形能力，使混凝土结构构件有较大的内力重新分布和消耗震动能量的能力，从而提高混凝土构件的整体抗震性能，使混凝土结构构件有较大的内力重新分布和消耗震动能量的能力，从而提高混凝土构件的整体抗震性能。

在混凝土材料体制作上，为了进一步提高混凝土构件的最终强度和耐久性，同时也为了达到节能降耗的目的，本发明使用新型节能材料，合理分配材料，优化完善混凝土配比。

在混凝土配合比材料上，主要选用水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂为主，以下介绍下几种材料的情况及相关技术指标：

在水泥上，选用了安定性较好、质量稳定的52.5PII型硅酸盐水泥，该水泥的3天强度R3＝30.8MPa，28天强度R28＝62.6MPa，且与外加剂等材料适应性能良好。

在骨料上，粗骨料选用了连续级配好，规格良好的碎石(5～25mm)，细骨料选用的是天然河砂，并选取级配规格、质量较好的中砂。

在混凝土中掺入钢纤维复合材料后，和易性会变差，而且流动性降低，不利于施工，需利用矿物掺合料的叠加效应，优化搅拌施工工艺。本发明选取了低钙型粉煤灰(F类II级)及节能再利用材料矿粉(S95型)，以提高混凝土的和易性、流动性，减少混凝土的干缩与徐变，降低水化热，提高混凝土后期强度。

在外加剂上，本发明选用了西卡高效综合性减水剂提高混凝土后期性能。

以上主要为钢纤维复合混凝土构件的几大主体材料，下面介绍下钢纤维复合混凝土的配合比设计情况、生产施工情况以及综合效果情况。

在制作钢纤维复合混凝土构件前，应根据技术指标要求，重新设计钢纤维复合混凝土配合比。所配制的钢纤维复合混凝土应满足下列要求：

1、满足工程所需要的强度和耐久性，以及对混凝土构件的各项综合性能指标的要求(如抗弯性、延性等)。对于机场跑道类工程，混凝土构件还需满足抗裂性、抗震性、抗磨性等性能要求。

2、配制成的钢纤维复合混凝土拌合料和易性应满足施工生产要求。

3、经济合理，在满足工程各项要求的条件下，充分发挥钢纤维、纤维的增强作用，确定合理材料用量，降低钢纤维复合混凝土的成本。

在钢纤维复合混凝土配合比设计上，当有抗压强度要求时，应严格控制配比情况。此外还应根据工程情况，发挥钢纤维复合材料作用，提高混凝土其他相应的性能指标。在加入钢纤维复合材料后，还需调整增加单位用水量和水泥用量，确保纤维复合材料表面包满砂浆，达到预期混凝土质量效果。

通过本发明发明人多年试验研究总结，钢纤维复合混凝土的抗压强度、抗折强度和抗拉强度，主要与混凝土水灰比、钢纤维复合材料的体积率(长径比)、砂率、用水量等因素有关。其中，水灰比对抗压强度影响最大，钢纤维复合材料体积率(长径比)以及材料性能指标值对抗折强度和抗拉强度影响较大，而砂率和用水量对和易性影响较大，下面详细说明本发明的水灰比及钢纤维符合材料的体积率的确定。

一、水灰比的确定

由于钢纤维复合混凝土的抗压强度，取决于水泥的强度及其与骨料间的粘结力，而这些又取决于混凝土设计的水灰比大小。因此，钢纤维复合混凝土的水灰比，可按普通水泥混凝土抗压强度关系求得。

如下列计算公式：

确定试配强度fcu_，0，按照(1-1)式中计算

fcu_，0＝fcu_，K+1.64×σ (1-1)

式中，fcu_，K———设计钢纤维复合混凝土构件的强度等级

1.64———按工程重要保证率(95％)的保证率系数

σ———抗压强度的标准差(Mpa)

确定混凝土等效水灰比，按照(1-2)式中计算

W/C+KF＝0.46×fce/cu，0+0.46×0.07×fce (1-2)

式中，fce———实际使用水泥强度标号值

cu，0———通过(1-1)式中计算所得强度值

0.46———经验系数(当粗骨料为碎石时，一般情况下为0.46)

0.07———混凝土规定计算系数

根据试配拉压强度、粗骨料状况及水泥的标号，即可求得水灰比。通常，满足抗压强度要求时，其耐久性也能满足。钢纤维复合混凝土的水灰比一般为0.35～0.45(有特殊要求的一般也不大于0.50)。

二、钢纤维复合材料体积率的确定

混凝土的抗折、抗弯强度，会受到钢纤维复合材料的体积率(长径比)等影响而发生变化。在确定了水灰比、试配抗折强度、水泥抗折强度及钢纤维(聚丙烯纤维)的品种后，可求得钢纤维复合材料的体积率。在满足各项强度要求的原则下，必须考虑经济性和便于施工性，尽量减少钢纤维复合材料的用量，必要时可适当调整水灰比，以求得合适的体积率。

经过多组试验数据及综合分析，确定出钢纤维复合混凝土抗折强度与水灰比、钢纤维体积率、长径比及水泥的抗折强度有如下关系(铣削钢纤维，水灰比，试配抗折强度，水泥抗折强度等系数为已知)：

ffcu＝Rtm(0.12C/W+0.31+βtmρf Lf/df) (2-1)

式中ffcu———钢纤维混凝土试配抗折强度(Mpa)；

Rtm———实测28d的水泥抗折强度(Mpa)；

C/W———钢纤维复合混凝土所要求的灰水比；

βtm———不同品种钢纤维对抗折强度的影响系数；

ρf———钢纤维体积率(即钢纤维掺量体积率)；

Lf———钢纤维长度；

df———钢纤维直径或等效直径；

Lf/df———钢纤维长径比。

在公式(2-1)中，水泥选用52.5号水泥，水灰比0.35～0.50，连续级配碎石(5～25mm)，中砂，砂率为40％～55％，最终可以确定钢纤维复合混凝土内，可用长径比为50～100，体积率在0.5～2.0％。

三、钢纤维复合混凝土砂率和用水量、水泥用量的确定

在水灰比不变的情况下，和易性是通过调整用水量、水泥用量来控制的，一般按维勃稠度控制以15～30s为宜。由于影响因素较多，原材料上的差异使得用水量也会有不同。在实际应用中，可通过试验测定或根据已有技术经验确定，也可根据材料品种规格、钢纤维体积率、水灰比以及稠度进行适宜的调整选用。当拌合料中掺入外加剂或掺合料时，其掺量和单位体积用水量也应通过试验确定。在确定水灰比W/C和单位体积用水量W0以后，即可按式(2-2)求得单位体积水泥用量C0。

C0＝W0x C/W (2-2)

在钢纤维复合混凝土中，因包裹钢纤维、聚丙烯纤维以及粗、细骨料表面的水泥浆用量要比普通混凝土多，因而单位体积水泥用量较大。钢纤维复合混凝土单位体积水泥用量为300～350kg，根据设计强度和钢纤维体积率而定。体积率大时，水泥用量也应增加，但不应大于500kg。

需要说明的是，在钢纤维复合混凝土中，砂率指的是砂重占砂石总重量的百分率。由于砂的粒径比石料小，砂率的变化，会使骨料的总表面积有较大的变化，对拌合料的和易性和质量有较大的影响，因此必须选好砂率。计算砂率主要从以下几方面进行考虑：

1、从选择粗骨料的品种、规格级配上，若采用碎石空隙率大，则相应的砂率也需增大。

2、钢纤维复合材料中体积率和长径比大，则钢纤维(聚丙烯纤维)的表面积大，则相应的砂率也需增大。

影响砂率的相关因素较多，可通过试验总结进而确定，也可通过拌合物和易性试验确定。试验表明，当使用中砂时(细度模数2.3～3.0)砂率一般在40％-50％时，钢纤维复合混凝土各项综合性能指标较好。砂率在此范围内变化，对强度影响不大，对和易性有一定的影响。可按(2-3)式计算：

Sp％＝S0/(S0+G0)x100％ (2-3)

式中

Sp———砂率；

S0———砂的单位体积用量(kg/m³)；

G0———石子的单位体积用量(kg/m³)；

在钢纤维复合混凝土中，聚丙烯纤维辅助掺量也尤为重要。掺入合成纤维后，能够显著提高混凝土的结构抗裂性及其他性能。由于掺入量对混凝土的工作性和力学性能都会产生影响。根据多年施工经验与技术研究，通过多次试验试配后，本发明发明人建议可按每立方混凝土中的胶凝材料质量的0.12～0.22％计算，则相应为每100Kg胶凝材料中可掺入纤维150g～250g。

为了满足机场跑道类等工程设计要求，可根据自身工程需求进行选取，钢纤维复合混凝土构件的具体实际用量及实验效果情况如下：

对于本发明的钢纤维复合混凝土构件，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；其中，水灰比0.36，坍落度60mm，图1为钢纤维复合混凝土构件的横截面图。

水泥可以选用水泥强度等级为52.5PII型硅酸盐水泥，其中，R3＝30.8MPa，R28＝62.6MPa；粉煤灰选用类型为F类II级；矿粉的型号为S95；设计强度等级为C55。

上述的钢纤维复合混凝土构件中，所述的钢纤维的长径比一般设为40-100。钢纤维的品种主要分为钢丝纤维、剪切纤维、熔抽纤维、铣削纤维四类，优选地，钢纤维一般选择为铣削纤维。

在一具体实施例中，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300Kg，粉煤灰45Kg、矿粉65Kg，砂子700Kg，石子1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150Kg，外加剂2.6Kg。该配比下的钢纤维复合混凝土构件配置完成后28天可达到抗压强度60Mpa以上，劈拉强度3.8Mpa，弯拉强度7.0Mpa，抗渗等级P8，可满足一般建筑、桥梁、公路等工程使用。

在一具体实施例中，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥325Kg，粉煤灰50Kg、矿粉70Kg，砂子675Kg，石子1150Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水165Kg，外加剂2.9Kg。该配比下的钢纤维复合混凝土构件配置完成后28天可达到抗压强度64Mpa以上，劈拉强度4.2Mpa，弯拉强度7.5Mpa，抗渗等级P10。其产品可满足一般高层建筑、大型桥梁桥墩等工程使用。

在一具体实施例中，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥350Kg，粉煤灰55Kg、矿粉75Kg，砂子650Kg，石子1100Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水180Kg，外加剂3.1Kg。该配比下的钢纤维复合混凝土构件配置完成后28天可达到抗压强度68Mpa以上，劈拉强度4.5Mpa，弯拉强度8.0Mpa，抗渗等级P12。其产品可满足机场跑道、大型预制构件、地下隧道等工程使用。

如图2所示，制备上述的钢纤维复合混凝土构件的方法包括步骤：

步骤S1：量取如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg。

步骤S2：材料搅拌步骤：先将量取的石子、砂子倒入搅拌容器内，再依次将量取的水泥、粉煤灰、矿粉倒入搅拌容器内，然后开始搅拌，之后再加入量取的外加剂与水继续搅拌。

步骤S3：主要在混凝土搅拌容器上搭设平台，放置机械分散机，当步骤S2中搅拌容器内的材料搅拌均匀后，分层、等量、均匀的加入量取的钢纤维，必要时可以人工配合操作。

步骤S4：在步骤S3中加入钢纤维后，将量取的聚丙烯纤维均匀等量分撒在搅拌容器内进行均匀搅拌。因加入了钢纤维和聚丙乙烯，可适当同时延长搅拌时间(一般在30S以上)，确保材料在混凝土中分散均匀。

上述的钢纤维复合混凝土构件的制备方法的详细流程图如图3所示。上述制备工艺中，在钢纤维复合混凝土构件制作过程中，须加强环节控制提高效率。在混凝土振捣过程中，要加密振捣间距，延长振捣时间，保障钢纤维复合混凝土的材料均匀分布。

钢纤维复合混凝土构件制备完成后，需要后期养护工艺，钢纤维复合混凝土构件的后期养护须经过蒸汽养护、水养护、自然养护几个阶段，需加强对产品构件保护。如有破损，可用高强快速水泥掺入钢纤维、聚丙烯纤复合材料等进行修复。

除以上步骤外，制备工艺中还需要注意几点要求：

1、因特殊材料用量较少，须注意放置过程用量流失。

2、加强现场试验抽检力度，保障坍落度与材料使用量在控制范围内。

3、搅拌设备停用超过30min时，须将搅拌容器内彻底清洗后方可继续。

本发明的钢纤维复合混凝土构件具备如下技术应用效果：

钢纤维复合混凝土是一种性能优良、特点明确的新型混凝土，可根据各类构件不同的设计要求，进行相应的调整最大化的满足应用。如图4所示，钢纤维复合混凝土与普通混凝土的结构具有明显区别，钢纤维复合混凝土构件的有益效果主要有以下几点(参见图5)：

1、钢纤维复合混凝土的抗折强度、抗弯强度，相比普通混凝土提高了近180％，且在构件破坏时，有一定的延缓变化期，利于检查发现。

2、掺入钢纤维复合材料的混凝土，其抗压强度略有提高，一般可提高12％～26％，混凝土内部结构综合抗压能力也有明显提高。

3、抗裂性、延性随着钢纤维复合材料掺入后有显著提高。混凝土基体出现裂缝时，各纤维材料在延伸和拔出过程中吸收大量能量，增强了抵抗能力。

4、抗冲击性、抗震性：由于钢纤维和聚丙烯纤维具有很高的比表面积，又经过表面处理，在混凝土中不结团且能够均匀地分散。纤维复合材料是当今直径最细的人造纤维，比表面积纤维高达225m²/kg，每公斤有3亿根，与水泥基料的粘接面积极大，加上制造过程中特殊的静电处理及抗紫外线处理，在混凝土中扩散性好，分布均匀，与水泥，骨料产生极强的结合力。因而纤维复合材料主要是通过减少水泥失水，减少塑性变形，改善混凝土内部结构而是提高混凝土综合性能。

5、耐磨性、耐火性：在掺入钢纤维材料的混凝土，根据文献记载，混凝土在6小时耐磨性(英国BBA试验方法)试验中可提高10％左右，最高可达30％。而其耐火性、防爆性能也较好。根据文献记载，混凝土在600℃高温内1小时，有很多的抗弯曲能力。在1100℃时，2小时条件下(ISO843，天然气火焰)亦有较好的抗裂特性及抗爆性。因此，设计工程时经常指定钢纤维复合材料可应用于各类海洋、石油平台等建筑工程上。

6、抗渗性、抗冻性：

根据文献记载，英国BBA以及其他一些实验表明：钢纤维复合材料能降低混凝土的吸水率及提高抗渗性能。这是由于减少了混凝土内部因泌水而产生的毛细孔洞，从而改善了靠近表面部位的抗渗性能。使混凝土对外界水分、化学物质或其他有害物质的吸入速度大大降低。钢纤维复合材料能够在混凝土内部吸入微凉空气，能减少内部游离水的空隙和主要通道。加之大量纤维分子在混凝土的表面和内部和水泥牢固结合在一起，因而改善了混凝土的抗冻性。

钢纤维复合混凝土因其优越的性能特点，可广泛应用于各个重要建筑工程。在上海轨道交通工程中，在一些重要工程地段(如虹桥机场跑道下的隧道管片、多条地铁站交汇处等)，使用钢纤维复合混凝土构件地铁管片。国内外的一些大型桥梁工程中，在桥支撑构件中、桥面工程中，在机场跑道类(高速公路类)中，都可以使用钢纤维复合混凝土构件。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg、矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；

其中，水灰比0.36，坍落度60mm。

2.根据权利要求1所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥300Kg，粉煤灰45Kg、矿粉65Kg，砂子700Kg，石子1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150Kg，外加剂2.6Kg。

3.根据权利要求1所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥325Kg，粉煤灰50Kg、矿粉70Kg，砂子675Kg，石子1150Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水165Kg，外加剂2.9Kg。

4.根据权利要求1所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，每立方米所述的钢纤维复合混凝土构件包括如下重量的组分：水泥350Kg，粉煤灰55Kg、矿粉75Kg，砂子650Kg，石子1100Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水180Kg，外加剂3.1Kg。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，所述的钢纤维的长径比为40-100。

6.根据权利要求5所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，所述的钢纤维为铣削纤维。

7.根据权利要求6所述的钢纤维复合混凝土构件，其特征在于，所述的水泥选用水泥强度等级为52.5PII型硅酸盐水泥。

8.一种制备权利要求1所述的钢纤维复合混凝土构件的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

步骤S1：量取如下重量的组分：水泥300～350Kg，粉煤灰45～55Kg，矿粉65～75Kg，砂子650～700Kg，石子1100～1200Kg，钢纤维30Kg，聚丙烯纤维1.0Kg，水150-180Kg，外加剂2.6～3.1Kg；

步骤S2：材料搅拌步骤：先将量取的石子、砂子倒入搅拌容器内，再依次将量取的水泥、粉煤灰、矿粉倒入搅拌容器内，然后开始搅拌，之后再加入量取的外加剂与水继续搅拌；

步骤S3：在混凝土搅拌容器上搭设平台，放置机械分散机，当步骤S2中搅拌容器内的材料搅拌均匀后，分层、等量、均匀的加入量取的钢纤维；

步骤S4：在步骤S3中加入钢纤维后，将量取的聚丙烯纤维均匀等量分撒在搅拌容器内进行均匀搅拌。