JTT524-2004公路水泥混凝土纤维材料 钢纤维

1、公路水泥混凝土纤维材料 钢纤维JT/T 524-2004主编单位：交通部公路科学研究所重庆交通学院主要内容:一、背景二、编制过程三、国内外情况简要说明四、标准技术内容说明一、背景        钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。钢纤维具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。钢纤维混凝土中乱向分布的钢纤维主要作用是阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展。在受荷（拉、弯）初期，水泥基料与纤维共同承受外力，当混凝土开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。因此钢纤维

2、混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的物理和力学性能。钢纤维混凝土的物理和力学性能       具体表现在：具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%100%，抗弯强度提高50%80%，抗剪强度提高50%100%。试验表明，长度为515mm，长径比为1030的超短钢纤维抗压强度提高幅度较短纤维大得多，但抗拉强度、抗折强度较短纤维低得多。具有卓越的抗冲击性能材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提

3、高27倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。收缩性能明显改善在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%9%。抗疲劳性能显著提高钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106次时，应力比为0.68，而普通混凝土仅为0.51；当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106次时，应力比为0.92，而普通混凝土仅为0.56。耐久性能显著提高由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好，因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环，其抗压和抗弯强度下降20

4、%，而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上;经过200次冻融循环，钢纤维混凝土试件仍保持完好。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。掺有2%的钢纤维高强混凝土抗气蚀能力较其他条件相同的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和海水中都呈现良好的耐腐蚀性，暴露在污水和海水中5年后的试件碳化深度小于5mm，只有表层的钢纤维产生锈斑，内部钢纤维未锈蚀，不像普通钢筋混凝土中钢盘锈蚀后，锈蚀层体积膨胀而将混凝土中钢盘锈蚀后，锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。 同级普通混凝土(RC)与钢纤维混凝土(SFRC)力学性能 的大致比较物理性能RCSFRC增长百分率抗

5、拉强度3.5Mpa5.39-7Mpa50%-100%抗压强度31.2Mpa32.5-40Mpa4.4-28.2%极限抗弯强度5.5Mpa9.18-13.75Mpa67%-250%初裂抗弯强度4.88Mpa7-9.8Mpa43%-100%初裂强度8.85N.m23-53N.m160%-500%冲击疲劳强度5.96J/cm253.3-91J/m28-15倍抗渗性能0115Mpa018Mpa400%-500%抗冻融性  3倍钢纤维混凝土较普通混凝土具有经济优势1在同等强度下可减少混凝土量30%50%；2可取代或部分取代钢筋或者降低钢筋直径12mm;3可缩短施工周期25%以上，特别

6、适用于要求连续、快速浇灌混凝土的较大工程；4与普通的混凝土同样搅拌施工，不需增添设备。二、编制过程        交通部行业标准公路水泥混凝土纤维材料 钢纤维JT/T 524-2004是根据交通部交科教发2002531号文“关于下达2002年交通标准化补充计划的通知”中的计划编号JT2002-132的要求制定的。由交通部公路科学研究所、重庆交通学院、重庆凌豪钢纤维有限公司和上海哈瑞克斯公司共同负责起草。和运营情况资料。2003年2月编写组召集各有关材料的生产厂家，对编写组提出的标准编制大纲进行讨论和学术交流，交通部科教司主管领导到会指

7、导。2003年4月完成2002年8月成立标准编写组，制定了工作计划，开展了收集资料及调研，先后收集分析和整理了全国多家钢纤维生产厂家的企业标准和众多的钢纤维混凝土的工程设计、施工标准讨论稿，2003年6月完成标准征求意见稿及编制说明的编写，2003年11月完成报批稿 三、国内外情况简要说明       以下是当前国内有关钢纤维的标准JC/T 499-1992 钢纤维增强耐火浇注料 CECS 13-1989 钢纤维混凝土试验方法(附条文说明) CECS 38-1992 钢纤维混凝土结构设计与施工规程 YB/T 116-1997 耐热钢纤

8、维增强耐火浇注料炉辊 DBJ 08-59-1997 铣削钢纤维混凝土应用技术规程 JC 889-2001 钢纤维混凝土检查井盖 JC 889-2001 钢纤维混凝土检查井盖 DBJ/CT 008-2000 佳密克丝钢纤维混凝土建筑地面工程技术规程 DG/TJ 08-011-2002 切断型钢纤维混凝土应用技术规程(附条文说明) YS/T 453-2002 烧结不锈钢纤维毡 JG/T 3064-1999 钢纤维混凝土 YB/T 151-1999 混凝土用钢纤维 共12条，其中11个是关于钢纤维的应用标准或规范，而只有YB/T 151-1999 混凝土用钢纤维 1条是关于钢纤维产品的标准。这说明当

9、前对于钢纤维的应用要求超前于钢纤维产品本身的规范要求。        我国现行标准对钢纤维产品性能的规定混凝土用钢纤维 （ YB/T1511999）主要对钢纤维的类型、尺寸偏差、抗拉强度和弯曲性能进行了规定。 钢纤维混凝土 （JG/T30641999）对钢纤维的指标也进行了规定。在此标准中只有如下的内容：钢纤维的分类采用了按材料、生产工艺、截面和外形三种分类方法；钢纤维的长度可为1560mm。直径或等效直径在0.31.2之间；长度偏差为±10；直径偏差±10；长径比偏差也为±10。 目前我国部分

10、具有代表性的钢纤维产品的基本参数 凌豪钢纤维产品                                                

11、60;                   规格 型号规格（长度）（厚×宽）mm 截面积mm2截面积LHF-20200.6×0.30.184050LHF-25250.6×0.30.185060LHF-32320.8×0.40.325060LHF-35350.8×0.4 0.325060力学性能 原材料90°反复弯曲抗拉强度低碳钢>5次不断>380

12、MPa武汉汉森钢纤维产品 规格类 型型 号规 格 长径比形 状材 质厚×宽×长，mm剪切型SFN25（I）0.4×0.4×2555直线Q195Q235SFN25（I）0.5×0.5×3257SFB25（I）0.4×0.4×2555异形 SFB25（I）0.5×0.5×3257UFB32（I）0.4×0.4×2557切断型SQN25（II） 0.350.5×2542直线30钢冷拔丝SQN32（II）0.350.5×3253SQN32（II）0.350.5&#

13、215;2542异形 SQB32（II）0.350.5×3253尺寸偏差 项 目要 求长 度不超过公称值的±5%直径或等效直径不超过公称值的±5%长径比 超过公称值的±10%四、标准技术内容说明       本标准的编制基于公路水泥混凝土（路面和桥隧）工程对钢纤维的使用要求出发，并考虑到目前我国钢纤维产品生产行业现状的基础上，制定出了符合工程要求的各项技术指标。下面按标准内容的顺序进行介绍。1.标准名称 标准名称：公路水泥混凝土纤维材料 钢纤维本标准作为公路水泥混凝土纤维材料系列标准之一。该系列

14、标准包括：JT/T 524-2004 公路水泥混凝土纤维材料 钢纤维；JT/T 524-2004 公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维。随着技术和材料科学的发展，用于混凝土的纤维材料还将增多。 2.规范性引用文件本标准引用了如下标准：YB/T151 混凝土用钢纤维GB/T700 碳素结构钢GB/T1591 低合金结构钢GB/T3280 不锈钢冷轧板后三个标准规定了目前我国钢纤维生产材料（原料）的技术标准。只有第一个标准是钢纤维材料的标准。3.产品分类4.1.1钢纤维按材料分类、按生产工艺分类、按形状及表面尺寸及其代号分类按YB/T151的规定。4.1.2 按抗拉强度等级分类：级：

15、380MPafu600MPa；级： 600MPafu 1000MPa； 级： fu1000MPa。其中：fu抗拉强度      基于目前国内钢纤维生产、销售、价格、工程应用的现状，特别是剪切和切断型钢纤维的材质、材性、强度、品种和价格的很大差异，现实要求必须把用优质碳素结构钢、合金钢及普通碳素结构钢（如带钢、冷拔钢丝、冷轧薄板、镀锌板）等不同材质、材性和强度的钢材剪切或切断成型的钢纤维，按其材性的强度指标大小加以分类，并确定其强度等级。目前，工程中使用的混凝土增强材料钢纤维类型的主要区别在于：钢纤维的原材料、生产工艺、产品形状和钢纤维的抗拉强度

16、。本标准对钢纤维产品按原材料、生产工艺、形状及表面特性及按抗拉强度等级进行分类，并且这几方面对钢纤维混凝土的性能具有很大的影响。本标准对钢纤维产品按原材料、生产工艺、形状及表面特性以及抗拉强度等级进行分类，使钢纤维更科学、更合理、更公正、更公平论质定价与合理地应用于工程建设，是确保百年和千年大计工程质量的关键技术措施，也是满足现实工程要求，促进先进生产力发展，从而使生产厂家的钢纤维产品形成相当强的生产规模和具有高水平的质量保证体系。4.命名采用产品标识符、公称尺寸规格、原材料、生产工艺、外形及表面特性和抗拉强度组成。制定过程中参照了一些企业标准。示例1：低碳钢薄板剪切纤维，外形为纵向扭曲，表面

17、光滑，抗拉强度大于400MPa，长度为35mm，型号为：SF-35-C-S-03-A示例2：合金钢铣削纤维，外形为纵向扭曲两端有锚尾，有一个粗糙的表面，抗拉强度大于700MPa，长度为30mm，型号为：SF-30-A-Mi-04-B5.产品规格本标准中钢纤维产品的规格，规定长度从20mm到35mm分四级，每级相差5mm。在工程中大于35mm的钢纤维极少使用，故本标准中就未列入。本标准中产品的规格系列也参照了CECS 3892钢纤维混凝土结构设计与施工规程和许多企业标准，并结合工程的需求，本标准提出钢纤维的几种规格，见下表。型号SF-20SF-25SF-30SF-35规格（长度），mm20253

18、0356.长径比钢纤维的长径比是纤维的长度对直径（或等效直径）的比例。钢纤维混凝土的使用经验和研究成果表明：使用短纤维制备的纤维混凝土时，存在一个临界长径比：纤维的长径比将影响钢纤维在混凝土基体中的破坏形式，即是从机体混凝土中拔出，还是钢纤维被拉断。并考虑当前钢纤维的生产使用情况，本标准对钢纤维的长径比指标进行了规定，见表5。而混凝土用钢纤维（YB/T 151-1999）中只是提出了这个指标和偏差的规定，并没有长径比的规定值。表5 钢纤维产品的归规格尺寸参数规格规格长度，mm等效直径，mm长径比SF-20200.40.54050SF-25250.40.55060SF-30300.50.6506

19、0SF-35350.50.75060试验表明： 钢纤维的增强效果与钢纤维的长度、直径(或等效直径)、长径比有关。钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短不起增强作用，太长影响拌合物质量，直径太细易在拌合过程中被弯折，太粗则在同样体积含量对其增强效果差。大量试验研究和工程经验表明，长度在2050mm、直径在0.30.8mm、长径比在40100范围内的钢纤维其增强效果和拌合物性能均佳。超出上述范围的钢纤维经试验验证增强效果和施工性能均能满足时也可以采用。7.尺寸偏差长度偏差系指抽样检查时样品长度平均值与公称值之差，并非每个纤维实测长度与公称值之差。无论是机械切割、人工切割，还是熔抽法生产，

20、都不能保证每根细小的纤维长度非常均匀，但是如果平均长度相差太大，则影响混凝土的特性和增强效果，所以应控制其偏差。8.抗拉强度抗拉强度应满足下表的要求：从生产工艺看，钢纤维是由钢材母料加工而成，故钢纤维的抗拉强度分级采用与钢材的抗拉强度一致的分级方法。本标准的制定主要参考了YB/T1511999混凝土用钢纤维和一些企业标准，并考虑了产品的生产工艺和原材料（钢材）的性能9.弯曲性能制定本条要求的主要考虑是在混凝土拌和过程中钢纤维不断裂。同时也是对钢纤维韧性的一种要求。钢纤维的弯曲性能在CECS 38：92中没有规定；在ASTM A 820中有弯曲90度要求，但没有弯曲次数要求；凌豪企业标准为弯曲9

21、0度5次不断裂，但在YB/T 1511999和JG/T30641999中，规定沿3mm直径圆棒弯曲90度一次不断。 考虑到钢纤维在使用中不可能反复90度弯曲，甚至一次90度都不会到。而且，就路面和桥面而言，使用一段时间后，钢纤维会裸露出来，这就要求裸露的钢纤维一折就断，如果反复弯折不断，将有可能扎胎，对行车安全造成危害。因此本标准规定：钢纤维的弯曲性能应满足弯曲90°1次不断率90%的要求。（印刷的标准为95为误）10.外观质量钢纤维在混凝土基体中的破坏有两种形式：一是，钢纤维从机体混凝土中拔出；二是，钢纤维被拉断。如果钢纤维外观质量不好，将影响混凝土基体与钢纤维的粘结性能，钢纤维混凝土在发生破坏时，钢纤维由基体中拨出而不是拉断，从而不能发挥钢纤维的强度，因此钢纤维的增强作用还要考虑钢纤维的外观质量。在本标准的制定过程中，考虑的主要因素是钢纤维品种、规格、形状以及是否含有妨碍纤维与基体粘结的杂质等指标。 钢纤维中的杂质有两类：一类是妨碍钢纤维与基体粘结的粘附在纤维表面的油污、有机质粘液等有害成分；（清洁干燥）另一类是占有纤维的重量而不起增强作用，甚至能破坏基体整体性的杂质，如多个纤维粘在一起的片体或块体、纤维表面严重的锈斑、铁屑和泥土等。（不超过钢纤维重量的1%）因此，本标准规定：