JTT524-2004公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維

1、公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維JT/T 524-2004主編單位：交通部公路科學(xué)研究所重慶交通學(xué)院主要內(nèi)容:一、背景二、編制過程三、國內(nèi)外情況簡要說明四、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容說明一、背景        鋼纖維是當(dāng)今世界各國普遍采用的混凝土增強(qiáng)材料。鋼纖維具有抗裂、抗沖擊性能強(qiáng)、耐磨強(qiáng)度高、與水泥親合性好，可增加構(gòu)件強(qiáng)度，延長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。鋼纖維混凝土中亂向分布的鋼纖維主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷（拉、彎）初期，水泥基料與纖維共同承受外力，當(dāng)混凝土開裂后，橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。因此鋼纖維

2、混凝土與普通混凝土相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學(xué)性能。鋼纖維混凝土的物理和力學(xué)性能       具體表現(xiàn)在：具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度在混凝土中摻入適量鋼纖維，其抗壓強(qiáng)度提高10%80%（C50以上混凝土提高幅度顯著），抗拉強(qiáng)度提高50%100%，抗彎強(qiáng)度提高50%80%，抗剪強(qiáng)度提高50%100%。試驗(yàn)表明，長度為515mm，長徑比為1030的超短鋼纖維抗壓強(qiáng)度提高幅度較短纖維大得多，但抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度較短纖維低得多。具有卓越的抗沖擊性能材料抵抗沖擊或震動(dòng)荷載作用的性能，稱為沖擊韌性，在通常的纖維摻量下，沖擊抗壓韌性可提

3、高27倍，沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。收縮性能明顯改善在通常的纖維摻量下，鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%9%?？蛊谛阅茱@著提高鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。當(dāng)摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時(shí)，應(yīng)力比為0.68，而普通混凝土僅為0.51；當(dāng)摻有2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達(dá)2×106次時(shí)，應(yīng)力比為0.92，而普通混凝土僅為0.56。耐久性能顯著提高由于鋼纖維混凝土抗裂性、整體性好，因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。摻有1.5%的鋼纖維混凝土經(jīng)150次凍融循環(huán)，其抗壓和抗彎強(qiáng)度下降20

4、%，而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上;經(jīng)過200次凍融循環(huán)，鋼纖維混凝土試件仍保持完好。摻量為1%、強(qiáng)度等級為CF35的鋼纖維混凝土耐磨損失比普通混凝土降低30%。摻有2%的鋼纖維高強(qiáng)混凝土抗氣蝕能力較其他條件相同的高強(qiáng)混凝土提高1.4倍。鋼纖維混凝土在空氣、污水和海水中都呈現(xiàn)良好的耐腐蝕性，暴露在污水和海水中5年后的試件碳化深度小于5mm，只有表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑，內(nèi)部鋼纖維未銹蝕，不像普通鋼筋混凝土中鋼盤銹蝕后，銹蝕層體積膨脹而將混凝土中鋼盤銹蝕后，銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。 同級普通混凝土(RC)與鋼纖維混凝土(SFRC)力學(xué)性能 的大致比較物理性能RCSFRC增長百分率抗

5、拉強(qiáng)度3.5Mpa5.39-7Mpa50%-100%抗壓強(qiáng)度31.2Mpa32.5-40Mpa4.4-28.2%極限抗彎強(qiáng)度5.5Mpa9.18-13.75Mpa67%-250%初裂抗彎強(qiáng)度4.88Mpa7-9.8Mpa43%-100%初裂強(qiáng)度8.85N.m23-53N.m160%-500%沖擊疲勞強(qiáng)度5.96J/cm253.3-91J/m28-15倍抗?jié)B性能0115Mpa018Mpa400%-500%抗凍融性  3倍鋼纖維混凝土較普通混凝土具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢1在同等強(qiáng)度下可減少混凝土量30%50%；2可取代或部分取代鋼筋或者降低鋼筋直徑12mm;3可縮短施工周期25%以上，特別

6、適用于要求連續(xù)、快速澆灌混凝土的較大工程；4與普通的混凝土同樣攪拌施工，不需增添設(shè)備。二、編制過程        交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維JT/T 524-2004是根據(jù)交通部交科教發(fā)2002531號文“關(guān)于下達(dá)2002年交通標(biāo)準(zhǔn)化補(bǔ)充計(jì)劃的通知”中的計(jì)劃編號JT2002-132的要求制定的。由交通部公路科學(xué)研究所、重慶交通學(xué)院、重慶凌豪鋼纖維有限公司和上海哈瑞克斯公司共同負(fù)責(zé)起草。和運(yùn)營情況資料。2003年2月編寫組召集各有關(guān)材料的生產(chǎn)廠家，對編寫組提出的標(biāo)準(zhǔn)編制大綱進(jìn)行討論和學(xué)術(shù)交流，交通部科教司主管領(lǐng)導(dǎo)到會(huì)指

7、導(dǎo)。2003年4月完成2002年8月成立標(biāo)準(zhǔn)編寫組，制定了工作計(jì)劃，開展了收集資料及調(diào)研，先后收集分析和整理了全國多家鋼纖維生產(chǎn)廠家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和眾多的鋼纖維混凝土的工程設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)討論稿，2003年6月完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及編制說明的編寫，2003年11月完成報(bào)批稿 三、國內(nèi)外情況簡要說明       以下是當(dāng)前國內(nèi)有關(guān)鋼纖維的標(biāo)準(zhǔn)JC/T 499-1992 鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料 CECS 13-1989 鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法(附條文說明) CECS 38-1992 鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 YB/T 116-1997 耐熱鋼纖

8、維增強(qiáng)耐火澆注料爐輥 DBJ 08-59-1997 銑削鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 JC 889-2001 鋼纖維混凝土檢查井蓋 JC 889-2001 鋼纖維混凝土檢查井蓋 DBJ/CT 008-2000 佳密克絲鋼纖維混凝土建筑地面工程技術(shù)規(guī)程 DG/TJ 08-011-2002 切斷型鋼纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(附條文說明) YS/T 453-2002 燒結(jié)不銹鋼纖維氈 JG/T 3064-1999 鋼纖維混凝土 YB/T 151-1999 混凝土用鋼纖維 共12條，其中11個(gè)是關(guān)于鋼纖維的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，而只有YB/T 151-1999 混凝土用鋼纖維 1條是關(guān)于鋼纖維產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。這說明當(dāng)

9、前對于鋼纖維的應(yīng)用要求超前于鋼纖維產(chǎn)品本身的規(guī)范要求。        我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對鋼纖維產(chǎn)品性能的規(guī)定混凝土用鋼纖維 （ YB/T1511999）主要對鋼纖維的類型、尺寸偏差、抗拉強(qiáng)度和彎曲性能進(jìn)行了規(guī)定。 鋼纖維混凝土 （JG/T30641999）對鋼纖維的指標(biāo)也進(jìn)行了規(guī)定。在此標(biāo)準(zhǔn)中只有如下的內(nèi)容：鋼纖維的分類采用了按材料、生產(chǎn)工藝、截面和外形三種分類方法；鋼纖維的長度可為1560mm。直徑或等效直徑在0.31.2之間；長度偏差為±10；直徑偏差±10；長徑比偏差也為±10。 目前我國部分

10、具有代表性的鋼纖維產(chǎn)品的基本參數(shù) 凌豪鋼纖維產(chǎn)品                                                

11、60;                   規(guī)格 型號規(guī)格（長度）（厚×寬）mm 截面積mm2截面積LHF-20200.6×0.30.184050LHF-25250.6×0.30.185060LHF-32320.8×0.40.325060LHF-35350.8×0.4 0.325060力學(xué)性能 原材料90°反復(fù)彎曲抗拉強(qiáng)度低碳鋼>5次不斷>380

12、MPa武漢漢森鋼纖維產(chǎn)品 規(guī)格類 型型 號規(guī) 格 長徑比形 狀材 質(zhì)厚×寬×長，mm剪切型SFN25（I）0.4×0.4×2555直線Q195Q235SFN25（I）0.5×0.5×3257SFB25（I）0.4×0.4×2555異形 SFB25（I）0.5×0.5×3257UFB32（I）0.4×0.4×2557切斷型SQN25（II） 0.350.5×2542直線30鋼冷拔絲SQN32（II）0.350.5×3253SQN32（II）0.350.5&#

13、215;2542異形 SQB32（II）0.350.5×3253尺寸偏差 項(xiàng) 目要 求長 度不超過公稱值的±5%直徑或等效直徑不超過公稱值的±5%長徑比 超過公稱值的±10%四、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容說明       本標(biāo)準(zhǔn)的編制基于公路水泥混凝土（路面和橋隧）工程對鋼纖維的使用要求出發(fā)，并考慮到目前我國鋼纖維產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，制定出了符合工程要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。下面按標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的順序進(jìn)行介紹。1.標(biāo)準(zhǔn)名稱 標(biāo)準(zhǔn)名稱：公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維本標(biāo)準(zhǔn)作為公路水泥混凝土纖維材料系列標(biāo)準(zhǔn)之一。該系列

14、標(biāo)準(zhǔn)包括：JT/T 524-2004 公路水泥混凝土纖維材料 鋼纖維；JT/T 524-2004 公路水泥混凝土纖維材料 聚丙烯腈纖維和聚丙烯纖維。隨著技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，用于混凝土的纖維材料還將增多。 2.規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)引用了如下標(biāo)準(zhǔn)：YB/T151 混凝土用鋼纖維GB/T700 碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591 低合金結(jié)構(gòu)鋼GB/T3280 不銹鋼冷軋板后三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了目前我國鋼纖維生產(chǎn)材料（原料）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。只有第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是鋼纖維材料的標(biāo)準(zhǔn)。3.產(chǎn)品分類4.1.1鋼纖維按材料分類、按生產(chǎn)工藝分類、按形狀及表面尺寸及其代號分類按YB/T151的規(guī)定。4.1.2 按抗拉強(qiáng)度等級分類：級：

15、380MPafu600MPa；級： 600MPafu 1000MPa； 級： fu1000MPa。其中：fu抗拉強(qiáng)度      基于目前國內(nèi)鋼纖維生產(chǎn)、銷售、價(jià)格、工程應(yīng)用的現(xiàn)狀，特別是剪切和切斷型鋼纖維的材質(zhì)、材性、強(qiáng)度、品種和價(jià)格的很大差異，現(xiàn)實(shí)要求必須把用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼及普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如帶鋼、冷拔鋼絲、冷軋薄板、鍍鋅板）等不同材質(zhì)、材性和強(qiáng)度的鋼材剪切或切斷成型的鋼纖維，按其材性的強(qiáng)度指標(biāo)大小加以分類，并確定其強(qiáng)度等級。目前，工程中使用的混凝土增強(qiáng)材料鋼纖維類型的主要區(qū)別在于：鋼纖維的原材料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品形狀和鋼纖維的抗拉強(qiáng)度

16、。本標(biāo)準(zhǔn)對鋼纖維產(chǎn)品按原材料、生產(chǎn)工藝、形狀及表面特性及按抗拉強(qiáng)度等級進(jìn)行分類，并且這幾方面對鋼纖維混凝土的性能具有很大的影響。本標(biāo)準(zhǔn)對鋼纖維產(chǎn)品按原材料、生產(chǎn)工藝、形狀及表面特性以及抗拉強(qiáng)度等級進(jìn)行分類，使鋼纖維更科學(xué)、更合理、更公正、更公平論質(zhì)定價(jià)與合理地應(yīng)用于工程建設(shè)，是確保百年和千年大計(jì)工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)措施，也是滿足現(xiàn)實(shí)工程要求，促進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，從而使生產(chǎn)廠家的鋼纖維產(chǎn)品形成相當(dāng)強(qiáng)的生產(chǎn)規(guī)模和具有高水平的質(zhì)量保證體系。4.命名采用產(chǎn)品標(biāo)識符、公稱尺寸規(guī)格、原材料、生產(chǎn)工藝、外形及表面特性和抗拉強(qiáng)度組成。制定過程中參照了一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。示例1：低碳鋼薄板剪切纖維，外形為縱向扭曲，表面

17、光滑，抗拉強(qiáng)度大于400MPa，長度為35mm，型號為：SF-35-C-S-03-A示例2：合金鋼銑削纖維，外形為縱向扭曲兩端有錨尾，有一個(gè)粗糙的表面，抗拉強(qiáng)度大于700MPa，長度為30mm，型號為：SF-30-A-Mi-04-B5.產(chǎn)品規(guī)格本標(biāo)準(zhǔn)中鋼纖維產(chǎn)品的規(guī)格，規(guī)定長度從20mm到35mm分四級，每級相差5mm。在工程中大于35mm的鋼纖維極少使用，故本標(biāo)準(zhǔn)中就未列入。本標(biāo)準(zhǔn)中產(chǎn)品的規(guī)格系列也參照了CECS 3892鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程和許多企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合工程的需求，本標(biāo)準(zhǔn)提出鋼纖維的幾種規(guī)格，見下表。型號SF-20SF-25SF-30SF-35規(guī)格（長度），mm20253

18、0356.長徑比鋼纖維的長徑比是纖維的長度對直徑（或等效直徑）的比例。鋼纖維混凝土的使用經(jīng)驗(yàn)和研究成果表明：使用短纖維制備的纖維混凝土?xí)r，存在一個(gè)臨界長徑比：纖維的長徑比將影響鋼纖維在混凝土基體中的破壞形式，即是從機(jī)體混凝土中拔出，還是鋼纖維被拉斷。并考慮當(dāng)前鋼纖維的生產(chǎn)使用情況，本標(biāo)準(zhǔn)對鋼纖維的長徑比指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，見表5。而混凝土用鋼纖維（YB/T 151-1999）中只是提出了這個(gè)指標(biāo)和偏差的規(guī)定，并沒有長徑比的規(guī)定值。表5 鋼纖維產(chǎn)品的歸規(guī)格尺寸參數(shù)規(guī)格規(guī)格長度，mm等效直徑，mm長徑比SF-20200.40.54050SF-25250.40.55060SF-30300.50.6506

19、0SF-35350.50.75060試驗(yàn)表明： 鋼纖維的增強(qiáng)效果與鋼纖維的長度、直徑(或等效直徑)、長徑比有關(guān)。鋼纖維增強(qiáng)作用隨長徑比增大而提高。鋼纖維長度太短不起增強(qiáng)作用，太長影響拌合物質(zhì)量，直徑太細(xì)易在拌合過程中被彎折，太粗則在同樣體積含量對其增強(qiáng)效果差。大量試驗(yàn)研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，長度在2050mm、直徑在0.30.8mm、長徑比在40100范圍內(nèi)的鋼纖維其增強(qiáng)效果和拌合物性能均佳。超出上述范圍的鋼纖維經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證增強(qiáng)效果和施工性能均能滿足時(shí)也可以采用。7.尺寸偏差長度偏差系指抽樣檢查時(shí)樣品長度平均值與公稱值之差，并非每個(gè)纖維實(shí)測長度與公稱值之差。無論是機(jī)械切割、人工切割，還是熔抽法生產(chǎn)，

20、都不能保證每根細(xì)小的纖維長度非常均勻，但是如果平均長度相差太大，則影響混凝土的特性和增強(qiáng)效果，所以應(yīng)控制其偏差。8.抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度應(yīng)滿足下表的要求：從生產(chǎn)工藝看，鋼纖維是由鋼材母料加工而成，故鋼纖維的抗拉強(qiáng)度分級采用與鋼材的抗拉強(qiáng)度一致的分級方法。本標(biāo)準(zhǔn)的制定主要參考了YB/T1511999混凝土用鋼纖維和一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并考慮了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和原材料（鋼材）的性能9.彎曲性能制定本條要求的主要考慮是在混凝土拌和過程中鋼纖維不斷裂。同時(shí)也是對鋼纖維韌性的一種要求。鋼纖維的彎曲性能在CECS 38：92中沒有規(guī)定；在ASTM A 820中有彎曲90度要求，但沒有彎曲次數(shù)要求；凌豪企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為彎曲9

21、0度5次不斷裂，但在YB/T 1511999和JG/T30641999中，規(guī)定沿3mm直徑圓棒彎曲90度一次不斷。 考慮到鋼纖維在使用中不可能反復(fù)90度彎曲，甚至一次90度都不會(huì)到。而且，就路面和橋面而言，使用一段時(shí)間后，鋼纖維會(huì)裸露出來，這就要求裸露的鋼纖維一折就斷，如果反復(fù)彎折不斷，將有可能扎胎，對行車安全造成危害。因此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：鋼纖維的彎曲性能應(yīng)滿足彎曲90°1次不斷率90%的要求。（印刷的標(biāo)準(zhǔn)為95為誤）10.外觀質(zhì)量鋼纖維在混凝土基體中的破壞有兩種形式：一是，鋼纖維從機(jī)體混凝土中拔出；二是，鋼纖維被拉斷。如果鋼纖維外觀質(zhì)量不好，將影響混凝土基體與鋼纖維的粘結(jié)性能，鋼纖維混凝土在發(fā)生破壞時(shí)，鋼纖維由基體中撥出而不是拉斷，從而不能發(fā)揮鋼纖維的強(qiáng)度，因此鋼纖維的增強(qiáng)作用還要考慮鋼纖維的外觀質(zhì)量。在本標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，考慮的主要因素是鋼纖維品種、規(guī)格、形狀以及是否含有妨礙纖維與基體粘結(jié)的雜質(zhì)等指標(biāo)。 鋼纖維中的雜質(zhì)有兩類：一類是妨礙鋼纖維與基體粘結(jié)的粘附在纖維表面的油污、有機(jī)質(zhì)粘液等有害成分；（清潔干燥）另一類是占有纖維的重量而不起增強(qiáng)作用，甚至能破壞基體整體性的雜質(zhì)，如多個(gè)纖維粘在一起的片體或塊體、纖維表面嚴(yán)重的銹斑、鐵屑和泥土等。（不超過鋼纖維重量的1%）因此，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：