鋼纖維高性能混凝土最主要的優(yōu)點是在于其拌合料具有良好的工作性，硬化后混凝土又有優(yōu)良的結(jié)構密實性、耐久性和較高的強度。為此，在材料和配合比方面，與鋼纖維普通混凝土相比，水膠比低，膠凝材料用量大，通常在500 kg/m3～600 kg/m3。如果完全使用水泥，既不經(jīng)濟，且水化放熱量大，對混凝土微觀結(jié)構的形成不利。因此，鋼纖維高性能混凝土要摻入一定量的微細填充材料來代替部分水泥。目前使用較多的微細填充材料有硅粉、磨細礦渣、粉煤灰及沸石粉等。主要應用于國防工程和重要的建筑工程及橋梁工程。
層布鋼纖維混凝土
?。?）提出背景
層布鋼纖維混凝土是指在構筑物混凝土截面的頂層和底層或底層約20mm厚度內(nèi),撒布適量的鋼纖維澆筑而成的混凝土，稱為層布鋼纖維混凝土。層布鋼纖維混凝土適用于面板類結(jié)構工程，如路面、橋面、地坪等。
應用表明,鋼纖維普通混凝土(SFPC)路面的厚度，當鋼纖維體積率為0.8%～1.5%，約為同類混凝土路面厚度的40%～60%。使路面的物理力學性能有明顯改善，厚度可大幅度減薄，但是,路面工程的總造價一般比同類混凝土路面要高10%～20%，從經(jīng)濟分析角度看,造價相應要高,影響了鋼纖維混凝土在路面的推廣應用。
層布鋼纖維混凝土的提出是考慮到鋼纖維普通混凝土的造價較高，這已經(jīng)成為當前推廣應用鋼纖維普通混凝土路面的瓶頸，同時施工不甚方便，如果施工方法不當，易引起鋼纖維的結(jié)團和裸露在混凝土路面的表面，導致鋼纖維的銹蝕，影響路面的表觀等缺陷。試驗表明，層布鋼纖維混凝土比普通混凝土有著優(yōu)良的彎拉強度、抗裂性能、韌性、抗沖擊性能及彎拉疲勞強度等性能。層布鋼纖維混凝土比鋼纖維普通混凝土造價較低，在保證與鋼纖維普通混凝土性能相當?shù)那闆r下，鋼纖維的用量約可節(jié)省70％。
近年，由武漢理工大學等單位提出了一種稱為上、下層布式鋼纖維混凝土路面，即分別在普通混凝土路面板的下層(底層)和上層(頂層)鋪撒適量的鋼纖維，形成一種新的復合路面結(jié)構，如圖1所示。
通過研究和應用表明，用少量的鋼纖維對普通混凝土路面板承受最大彎拉應力易斷裂的薄弱處進行有效增強,可減薄混凝土路面的厚度,提高混凝土路面的耐久性和承載能力，此種路面不僅優(yōu)于普通混凝土路面，而且也勝于鋼纖維普通混凝土路面，突出的優(yōu)點是鋼纖維用量少，單位水泥用量降低，工程造價低、施工工藝簡便易行，有顯著的社會經(jīng)濟效益，對進一步推廣我國的鋼纖維混凝土面類結(jié)構工程（路面、道面、橋面、地面等）的應用有重要作用。
該技術尤其在降低鋼纖維混凝土路面造價和簡化施工工藝方面有重要突破，屬國內(nèi)首創(chuàng)，已在我國的105、107、209、312、318國道部分路段及湖北、湖南、河南、江西、浙江、云南、安徽、天津、新疆、廣東、海南、山西等省市部分一、二級公路路段，相繼修筑了層布鋼纖維混凝土路面大約300余公里，取得良好的經(jīng)濟和社會效益。為了更好地推廣應用這一新技術，已將有關層布鋼纖維混凝土路面的內(nèi)容，列入中國工程建設標準化協(xié)會標準《纖維混凝土結(jié)構技術規(guī)程》CECS38-2004，必將有良好的應用前景。
(2)作用原理
1）根據(jù)路面板的受力狀態(tài)，路面板的設計以簡支小梁標準試件的彎拉強度為主要指標，小梁試件中和軸以下承受彎拉應力的作用，而且離板中和軸向下愈遠，彎拉應力愈大，直至下層邊緣,承受的彎拉應力最大，將鋼纖維層布在承受彎拉應力最大處的下層是合理，同時考慮到路面板上層的板角、板邊有時在荷載及溫度的作用下也承受彎拉應力，另外為了防止混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫，在上層也撒布一層鋼纖維。而在板的中和軸附近，承受彎拉應力和壓應力最小，可不配置鋼纖維，因此，鋼纖維的配置是根據(jù)路面板的受力狀態(tài)按需要分配，需要增強的部位以配置，不需要增強的部位或者說鋼纖維不能發(fā)揮作用的部位，則可以不配，以減少鋼纖維用量。鋼纖維的配置真正符合“好鋼用在刀刃上”的原則，使需要配置的鋼纖維充分發(fā)揮其抗拉強度高的最大效用，用少量鋼纖維即可使路面達到增強、增韌、阻裂目的。
2）層布鋼纖維混凝土的上、下層鋼纖維的分布基本是呈二維分布（面分布），根據(jù)理論的推算，鋼纖維二維分布時的有效利用系數(shù)為0.637，而鋼纖維普通混凝土中的鋼纖維呈三維分布，三維分布的鋼纖維有效利用系數(shù)為0.5，比前者的有效利用系數(shù)低27%。
3）層布鋼纖維混凝土可比鋼纖維普通混凝土的鋼纖維長徑比大，其長徑比可為80～100，長徑比增大后，增大了鋼纖維與混凝土粘結(jié)界面，提高了彎拉強度。
