鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性
鋼纖維混凝土簡介
普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%-2%之間，較之普通混凝土，抗拉強度提高40%-80%，抗彎強度提高60%-120%，抗剪強度提高50%一100%，抗壓強度提高幅度較小，一般在0-25%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高。
1 引言
用均勻分散的短鋼纖維增強的普通混凝土即鋼纖維混凝土（ Steel Fiber R
einforced Concrent. 簡稱 SFRC），是一種由水泥、粗細集料和隨機分布的短
鋼纖維組合而成的復合材料。 它通過在混凝土中亂向分布的鋼纖維， 使混凝土物
理力學性能產生質的變化， 從而大大提高混凝土抗裂性能和抗沖擊性能， 使原本
脆性的混凝土材料呈現很高的延性和韌性，以及優良的抗凍、耐磨性能。 SFRC
最早出現于 20 世紀初期，在美、英、德、日、俄、意、西、比等發達國家的軍
事設施、橋梁等領域得以推廣并應用。我國于 20 世紀 70 年代后期開始研制鋼
纖維，先后在黑龍江大慶、浙江金華、北京、重慶、四川、上海、廣東等 地的
公路路面、機場跑道、舊橋加固中進行試驗性的應用， 后推廣至土木工程各領域。
2 鋼纖維混凝土的性能特點
鋼纖維混凝土中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙混凝土內部微裂縫的擴
展和阻滯宏觀裂縫的發生和發展。 在受荷 ( 拉、彎) 初期，水泥基料與纖維共同承
受外力，當混凝土開裂后， 橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。 因此鋼纖維
混凝土與普通混凝土相比具有一系列優越的物理和力學性能。
（1）有優越的經濟性。
強度和重量比值增大是鋼纖維混凝土具有優越經濟性的重要標志。
（2）具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強度。
在混凝土中摻入適量鋼纖維，其抗拉強度提高 25%～50%，抗彎強度提高 4
0%～80%，抗剪強度 提高 50%～100%。 （3）具有卓越的抗沖擊性。
材料抵抗沖擊或震動 荷載作用的性能，稱為沖擊韌性，在通常的 纖維摻量 下，
沖擊抗壓韌性可提高 2～7 倍，沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。
（4）具有明顯 收縮性 。
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%。 （5）具有顯著抗疲勞性。
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。 當摻有 1.
5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為 1×106 次時，應力比為 0.68，而普通混凝土僅為 0.5
1；當摻有 2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達 2×106次時，應力比為 0.92 ，而普
通混凝土僅為 0.56 。 （6）具有顯著 耐久性 。
鋼纖維混凝土除抗滲性能與普通混凝土相比沒有明顯變化外， 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 150次凍融循環，其抗壓和抗彎強
度下降約 20%，而其他條件相同的普通混凝土卻下降 60%以上，經過 200 次凍融
循環，鋼纖維混凝土試件仍保持完好。摻量為 1%、強度等級為 C35的鋼纖維混
凝土耐磨損失比普通混凝土降低 30%。摻有 2%鋼纖維 高強混凝土 抗氣蝕能力較其
他條件相同的 高強混凝土 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
表層的鋼纖維產生銹斑， 內部鋼纖維未銹蝕，不像普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕后，
銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。
3 鋼纖維混凝土配合比設計
3.1 原材料選用與要求
（1）鋼纖維：單絲鋼纖維抗拉強度不宜小于 600MPa；長度應與混凝土粗集
料最大公稱粒徑相匹配，最短長度宜大于粗集料最大公稱粒徑的 1/3 ，最大長度
不宜大于粗集料最大公稱粒徑 2 倍，長度與標稱值的偏差不應超過± 10％；鋼纖
維表面應潔凈無銹無油， 保證鋼纖維與混凝土的粘結強度； 橋面混凝土中鋼纖維
應做防銹處理， 宜使用有錨固端的鋼纖維， 不得使用表面磨損前后裸露尖端導致
行車不安全或攪拌時易成團的鋼纖維。
（2）水泥、粗細骨料：水泥一般選用 425號或 525號普通硅酸鹽水泥，水泥
含量比普通混凝土大，多為 350kg/m3以上；粗骨料粒徑不宜大于 20mm和鋼纖維
長度的 2/3 ，一般比普通混凝土含量小；細集料宜為質地堅硬、耐久、潔凈的中
砂，細度模數在 2.0 ～3.5 之間。
（3）水：一般采用純凈水，不得采用海水，海沙，嚴禁摻加氯鹽。
（4）外加劑：宜選用優質減水劑， 對抗凍性有要求的鋼纖維混凝土宜選用引
氣劑減水劑。
（5）水泥、骨料、水、外加劑和混合料應符合國家標準《混凝土結構工程施
工及驗收規范》和《公路水泥混凝土路面施工技術規范》中的相關規定。
3.2 配合比設計步驟
鋼纖維混凝土的配合比設計在兼顧經濟性的同時還應滿足彎拉強度、工作性
和耐久性， 在某些條件下還應滿足對抗凍， 抗滲性，耐腐蝕性或耐沖刷性等項要
求。根據《公路水泥混凝土路面施工技術規范》 （JTG F30-2003 ）要求，鋼纖維
混凝土配合比設計應按下述步驟進行：
1、計算和確定水灰比。
①以鋼纖維混凝土配制 28d 彎拉強度 fcf 替代普通混凝土配制 28d 彎拉強度，
按公式 fcf＝ +t s 計算出基體混凝土的水灰比；② 選取鋼纖維混凝土基體
的水灰比計算值與規范規定值兩者中的小值作為選定水灰比，一般不大于 0.5。 （2）確定鋼纖維摻量體積率 ρf。
一般在 0.6％～1.0％范圍內初選，當板厚折減系數小時，體積率宜取上限；
當長徑比大時，宜取較小值；當有錨固端者宜取較小值。
（3）確定單位體積用水量 Wof。
根據施工要求的稠度通過試驗或根據規范確定單位體積用水量，如摻用外加
劑應考慮外加劑的影響。
（4）確定單位水泥用量 Cof。
選取按公式 Cof＝ Wof 計算值與規范規定值中的大者作為單位水泥用量，
但不宜大于 500kg/m 3。 （5）確定合理砂率 Spf。
可按公式 Spf＝SP+10ρ f(Sp 為砂率 )計算或按規范規定選取，一般選用 38～5
0%左右，使用時根據所用材料的品種規格，纖維體積率，水灰比等適量調整。
（6）砂石料用量可采用密度法或體積法計算。
按密度法計算時，鋼纖維混凝土單位質量可取 2450～2580kg/m 3；按體積法
計算時，應計入設計含氣量。
（7）按絕對體積法或假定質量密度法計算材料用量確定試驗配合比。
（8）按試配配合比進行拌和物性能試驗， 調整單位體積用量和砂率， 確定強
度試驗用基準配合比
