随着经济发展，各种新型材料层出不穷，很多材料对促进现代工业生产发展都发挥着重要作用，本文主要研究钢纤维混凝土的应用与效果。
《路基工程》(双月刊)创刊于1983年，由中国铁道工程建设协会;中铁二局集团有限公司;西南交通大学主办。是国内唯一的以研究路基工程为主要对象的专业学术期刊，在专业学术领域有着诸多的建树。内容覆盖铁路、公路、水利、水电、矿山、港口、机场等众多行业，聘请了全国铁路、公路等行业的著名专家、学者、管理干部担任编委，众多企业和机构参与协办。
城市道路和国道干线公路上的车辆荷载及密度越来越大，行驶速度越来越快，致使路面的损坏也日趋严重起来。特别是对一些下穿道路、损坏的水泥混凝土路面而言，它不仅翻修投资大，且施工周期较长，严重影响交通畅通及行车安全。如用普通水泥混凝土修复路面虽有强度高，板块性好，有一定的抗磨性及承受气象作用的耐久性好等特点，但它的最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差，路面板块容易受弯折而产生断裂，所以就要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度。 0000用钢纤维混凝土修筑路面，就是意将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中(与混凝土一起搅拌)，并通过分散的钢纤维，减小因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，提高整个复合材料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力，因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上面，使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用，显著提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。特别是提高了混凝土的韧性和抗冲击性。
钢纤维混凝土
钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete 简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l-2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70-100Kg左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25-60mm，直径为0.25-1.25mm，长度与直径的最佳比值为50-700。
与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0-20倍。 0000我国对SFRC与普通混凝土力学性能做了比较试验，当钢纤维掺入量为15-20%、水灰比为0.45时，其抗拉强度增长50-70%，抗弯强度增长120-180%，抗冲击强度增长10-20倍，抗冲击疲劳强度增长15-20倍，抗弯韧性增长约14-20倍，耐磨损性能也明显改善。 0000由此可以看出：与素混凝土相比，SFRC具有更优越的物理和力学性能：(1)较高的弹性模量和较高的抗拉、抗压、抗弯拉、抗剪强度;(2)卓越的抗冲击性能;(3)抗裂和抗疲劳性能优异;(4)能明显改善变形性能;(5)韧性好;(6)抗磨与耐冻融有改观;(7)强度和重量比增大，施工简便，材料性价比高，具有优越的应用前景和经济性。 钢纤维混凝土在修补工程、下穿路面工程中的应用 0000钢纤维混凝土在工程中的应用随着我国基本建设的蓬勃发展，钢纤维混凝土近几年来得到了逐步应用和发展。由于钢纤维均匀地乱向分布在混凝土内共同参加工作，显著提高混凝土的抗拉强度和抗变形能力。并提高了混凝土的抗剪、抗弯、抗扭、抗裂抗疲劳强度。对于工程建设来说是一种很好的改性材料，值得推广应用。 0000钢纤维混凝土应用于道面工程,可以充分发挥其弯拉强度高,抗裂,抗疲劳, 耐磨,抗冲击性能好的特点,可取代钢筋,减薄道面厚度,加大缩缝间距,缩短施工周期,提高工程质量,降低工程维修费用,延长工程使用寿命.铣削钢纤维道面混凝土具有普通混凝土一样的施工性能,即使钢纤维在混凝土中掺量达到120千克/立方米时,也能分布均匀,不接团,并能满足商品混凝土搅拌站组织生产和现场泵送施工要求.铣销钢纤维混凝土具有良好的材料性能,与普通混凝土相比,其抗压1强度提高5%到20%;弯拉强度提高20%-50%;抗拉强度提高20%到40%;耐磨性能提高约40%.在人工快速试验条件下,.铣销钢纤维掺量为30千克/立方米时,收缩裂缝的总量是参比试件的40%到50%,在冲击荷载作用下,.铣销钢纤维混凝土的抗裂性能是普通混凝土的3到4倍,当疲劳次数为100万次时,其弯拉强度是普通混凝土的1.62到2.5倍。
下穿路面工程应用实例(一)： 某公路下穿既有铁路，原设计为双向四车道和两侧两个非机动车道。根据改建计划，本公路下穿框构改建为双向六车道，并新建非机动车道框构。其中新建的机动车道道路路面采用钢纤维混凝土路面，非机动车道采用普通混凝土路面，老路面局部修补完善。 该公路竣工通车一年后，由于交通量的迅速增长，重载和超载运输的增加，造成框构段既有路面发生大面积破坏，而新建的路面基本未发生损坏。鉴于上述情况，根据建设单位意见，对该段破坏路面重新进行设计和维修。 1、病因分析： 000根据现场调查及勘察资料结果分析造成其主行车道路面短期内破坏的主要原因有：①超重车辆破坏②地基不均匀沉降的影响③小半径凹形竖曲线④其他因素(施工质量、采制低下等因素)。 2、设计方案 0 全面、彻底挖除既有混凝土板块，并对基层、底基层进行加固。原来的路面设计结构为：面层20cm钢纤维混凝土面板+局部单层玻纤维土工格栅，基层20cm水泥稳定碎石，底基层20cm石灰稳定土。 (1)面板设计 本工程面板尺寸为10*8m，设计钢纤维采用铣销型。铣销钢纤维混凝土，水泥标号采用525号硅酸盐水泥。碎石采用石灰岩，最大粒径应不大于19mm，含泥量小于1%，针片壮含量不大于15%，硫化物与硫酸盐的含量不大于1%(2)接缝设计 1)横缝的设置 横缝包括横向施工缝和缩缝两种。施工缝位置一般设在缩缝和胀缝处，采用加传力杆的平缝形式。设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式。缩缝间距采用10cm等间距布置，在临近胀缝或自由边的三条缩缝应设传力杆，传力杆应用光面钢筋。 2)纵缝的设置 本工程为双向六车道路面，改建中间四车道路面，中央有分隔带。因此，根据板块尺寸的设计(10*8m)，新建路面不设纵缝。但与既有路面的连接处设置纵缝，纵缝采用加设拉杆的假缝。首先，在既有板板厚1/2处钻孔;清孔后，先将环氧砂浆填入孔的后部，然后插入拉杆。 3、施工工艺 设计方案交付施工单位后，首先进行实验段施工，确定施工的最佳配合比，为大规模施工积累基础数据。施工时，对原材料、配合比以及施工过程的主要环节进行控制，同时对钢纤维混凝土的搅拌，钢纤维的投入以及混凝土的振捣进行控制，按规定对每天浇注混凝土的28d抗折、断块抗压强度进行检验，使平整度、坍落度等主要技术指标能够得到有效控制。 为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团，在施工时每搅拌一次的搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80%。用滚动式搅拌机拌和，在搅拌混凝土的过程中必须保证纲纤维均匀分布。可采用先干后湿的拌和工艺，按照二次投料三次搅拌方法进行。 拌和中应注意的问题：如果在拌和中发现有纤维结团，就必须剔除掉，以防止因此而影响混凝土的质量。边角部分可先用捣棒捣实，再用插入式振动器振捣，辅以人工找平，混凝土整平采用振动梁振捣拖平，再用钢滚筒依次滚压进一步整平，表面不得裸露钢纤维。拉毛时为避免带出钢纤维，最好采用滚式压纹器进行处理。 混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，终凝后及时覆盖草袋，并每天均匀浇水，保持潮湿状态，做好封闭交通。 4、结束语：本工程自竣工通车后，经两年多的使用，路面板完好率100%，证明设计措施得当，效果良好。 修补工程应用实例(二)：
某二级公路水泥混凝土路面修补工程段全长112m，宽2×3m，修补前路面板呈破碎、断裂状，原为一般普通混凝土浇筑，部分板底基层下沉。现用钢纤维混凝土修补路面，基层补强采用C15素混凝土浇筑，旧混凝土路面平均凿除深度25cm(包括基层松动部分)，拟采用12cm厚、C30钢纤维混凝土浇筑路面。
1、施工材料
1.1 原材料
水泥：425#普通硅酸盐水泥;细集料：用中粗砂;粗集料：碎石5mm～20mm，钢纤维：选用长度30mm、当量直径0.60mm由浙江某厂生产的低碳结构钢剪切扭曲型，型号DN-30，其强度380MPa以上。该产品性能稳定，使用效果良好。
1.2 配合比
钢纤维混凝土配合比设计按照抗折强度和抗压强度双控标准要求及施工的工作度采用以抗折强度为主要指标进行设计。设计抗折强度6.5MPa、抗压强度35MPa。
1.3 施工工艺
1.3.1 浇注前的准备工作 基层处理及路面浇筑：在破损板及板底脱空破裂的旧混凝土板块凿除后，对部分板底基层进行补强处理。被清除后的基坑及深度一律用C15贫混凝土进行处理。待混凝土半干状态时即可浇筑路面。按要求先用C15普通混凝土浇筑至路面面层厚度12cm时，经底面层整平处理后再用钢纤维混凝土浇筑。
钢纤维混凝土搅拌：钢纤维混凝土搅拌采用滚筒式搅拌机。采用二次投料三次搅拌法，即先将石子和钢纤维干拌1min，加入砂子、水泥再干拌1min，最后注水湿拌1.5min左右，总搅拌时间控制在6min内。且每次的搅拌量宜在搅拌机公称容量的1/3以下。
1.3.2 运输与浇筑
混凝土运输采用自卸运输车，运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得超过1.5m，以防混凝土离析。钢纤维混凝土采用人工摊铺，用人工将其大致摊铺整平，摊铺后用平板振动器振捣，不宜过振。振捣时辅以人工找平，混凝土整平采用振动梁振捣拖平，再用钢滚筒依次滚压进一步整平。在做面时需分两次进行，即先找平抹平，待混凝土表面无泌水时，再做第二次抹平，抹平后沿模板方向拉毛，拉毛深度1mm～2mm。拉毛时避免带出钢纤维，如采用滚式压纹器进行处理则效果更佳。
1.3.3 养护与切缝
胀缝与路中心线垂直，缝壁必须垂直，缝隙宽度必须一致，缝中不得有连浆现象，缝隙内应及时浇灌填缝料，当混凝土达到强度25%～30%时，采用切缝机进行缩缝切割，切缝深度3cm，缩缝设置16m/道。施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝与路中心线垂直，不设置传力杆。混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，保持潮湿状态，养护10d～15d。与此同时做好封闭交通。
1.4 施工质量控制
钢纤维混凝土的质量除对原材料、配合比以及施工过程的主要环节进行控制外，还重点对钢纤维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以及混凝土振捣的控制，同时按规定对每天所浇筑混凝土的28d抗折、断块抗压强度进行检验，均达到了设计要求，使平整度、坍落度、主要技术指标得到有效控制。
2、经济与社会效益
从经济和社会效益分析，钢纤维混凝土路面与普通水泥混凝土路面相比，其特点：①面层厚度可减薄至1/2以上，使施工工期缩短，因此节约原材料及减少工程量后所带来的一切费用;②路面使用寿命延长因此而节省的费用;③减少缩缝带来的材料、人工等所节省的费用;④节省养护、减少时间延误及维修费用;除此以外，还有路面质量好，接缝少，延长车辆使用寿命等费用。采用钢纤维混凝土修补法，不但可使钢纤维混凝土的质量及其增强效果得到保证，而且还可提前开放交通，具有显著的经济效益和社会效益。 0000 钢纤维混凝土的发展 0000钢纤维混凝土自发展以来，已在公路路面、桥面、机场跑道等工程中得到广泛应用，同时也取得了一定的经济效益和社会效益。它除了具有良好的抗弯强度外，而且还具有优异的抗冲击、抗开裂性能。在对钢纤维混凝土进行的冲击荷载等试验研究中表明：掺以体积率为1%～2%的钢纤维增强混凝土与基体比较，其抗冲击强度可提高10倍～20倍，弯曲韧性可提高20倍左右，抗弯强度可提高1倍～6倍，抗拉强度可提高2倍左右，疲劳强度提高50%，抗裂强度可提高2倍，抗压强度可提高10%～30%。由此可见，钢纤维混凝土的抗裂性与抗冲击是非常优异的。 结合国内外钢纤维混凝土的发展与应用，兹建议： (1)钢纤维的体积率建议采用06—1.0%。用量建议在45—80kg/m3之间。(2)钢纤维混凝土路面板厚，按钢纤维量取普通混凝土板厚的0.65—0.75系数。建议中等、轻交通不小于14cm，特重、重交通不小于16cm。 (3)钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维长度的2/3，不宜大于19mm。细集料采用中粗砂，平均粒径0.35mm—0.45mm。 (4)钢纤维混凝土路面的纵缝如果一次摊铺可不设纵缝。如果两次摊铺，建议在中间设置一道纵缝;横向缩缝间距可采用目前规范规定的6—10m，胀缝、施工缝的设置同普通混凝土。 (5)在地下水位高的下穿道路中建议采用抗腐蚀性较高的钢纤维路面。
0结语 实践证明，采用钢纤维混凝土这一新型高强复合材料对路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗弯曲、耐冲击和耐疲劳性，而且可改善路面的使用性能，延长使用寿命从而减少老路开挖，对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益;为提高道路补强与改造提供了良好的途径。
