纤维混凝土应用技术规程[附条文说明]JGJ/T221-2010

 前言

中华人民共和国行业标准

纤维混凝土应用技术规程

Technical specification for application of fiber reinforced concrete

JGJ/T 221-2010

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2011年3月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第706号

关于发布行业标准《纤维混凝土应用技术规程》的公告

   现批准《纤维混凝土应用技术规程》为行业标准，编号为JGJ/T 221-2010，自2011年3月1日起实施。

   本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2010年7月23日

前言

   根据原建设部《关于印发<二〇〇二～二〇〇三年度工程建设城建、建工行业标准制订、修订计划>的通知》(建标[2003]104号)的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。

   本规程的主要技术内容是：1 总则；2 术语；3 原材料；4 纤维混凝土性能；5 配合比设计；6 施工；7 质量检验和验收；以及相关附录。

   本规程由住房和城乡建设部负责管理，由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送至中国建筑科学研究院(地址：北京市北三环东路30号，邮政编码：100013)。

   本规程主编单位：中国建筑科学研究院

                   大连悦泰建设工程有限公司

   本规程参编单位：大连理工大学

                   哈尔滨工业大学

                   北京中纺纤建科技有限公司

                   同济大学

                   中国铁道科学研究院

                   中冶集团建筑研究总院

                   郑州大学

                   北京市建筑材料质量监督检验站

                   恒律发展有限公司

                   北京旺虹佳盛经贸有限公司

                   深圳市海川实业股份有限公司

                   辽阳康达特种纤维厂

                   上海哈瑞克斯金属制品有限公司

                   嘉兴市七星钢纤维有限公司

                   总参工程兵第四设计研究院

                   镇江特密斯混凝土外加剂总厂

                   厦门资贸达工业有限公司

                   北京中科九千建筑工程质量检测有限公司

                   重庆市建筑科学研究院

   本规程主要起草人员：丁威 郭延辉 丁一宁 高丹盈 赵景海 史小兴 马一平 徐蕴贤 苏波 宋作宝 朱万里 韦庆东 龚益 王蕾 何唯平 卞铁强 张学军 陈加梅 顾渭建 薛庆 左彦峰 陈国忠 蓝廷骏 王玉棠 罗晖

   本规程主要审查人员：石云兴 罗保恒 张仁瑜 张君 付智 郝挺宇 朋改非 陶梦兰 蔡亚宁

▼ 展开条文说明
                                                               中华人民共和国行业标准
                                                               纤维混凝土应用技术规程
                                                                     JGJ/T221-2010
                                                                         条文说明
                                                                         制订说明
《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T221-2010，经住房和城乡建设部2010年7月23日以第706号公告批准、发布。
本规程制定过程中，编制组进行了广泛而深入的调查研究，总结了我国工程建设中纤维混凝土应用的实践经验，同时参考了国外先进技术法规、技术标准，通过试验取得了纤维混凝土应用的重要技术参数。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《纤维混凝土应用技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，供使用者参考。但是，本条文说明不具备与规程正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。

1总则

1  总    则

1.0.1  为规范纤维混凝土在建设工程中的应用，保证工程质量，做到技术先进、安全可靠、经济合理，制定本规程。

▼ 展开条文说明
1.0.1纤维混凝土技术在我国已得到广泛应用。本规程的制定旨在规范纤维混凝土技术的应用，确保纤维混凝土工程质量。本规程主要根据我国现有的标准规范、科研成果和实践经验，并参考国外先进标准制定而成。

1.0.2  本规程适用于钢纤维混凝土和合成纤维混凝土的配合比设计、施工、质量检验和验收。

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1.0.2钢纤维与合成纤维的材料性能不同，对混凝土性能的贡献也不相同，需合理地发挥各自的优越性。钢纤维混凝土适用于对弯拉(抗折)强度、弯曲韧性、抗裂、抗冲击、抗疲劳等性能要求较高的混凝土工程、结构或构件；合成纤维混凝土适用于要求改善早期抗裂、抗冲击、抗疲劳等性能的混凝土工程、结构或构件。

1.0.3  纤维混凝土的应用除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

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1.0.3纤维混凝土涉及不同工程类别及国家标准或行业标准，在使用中除应执行本规程外，还应按所属工程类别符合现行有关国家和行业标准规范的规定。

2术语

2  术    语

2.0.1  钢纤维  steel fiber

   由细钢丝切断、薄钢片切削、钢锭铣削或由熔钢抽取等方法制成的纤维。

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2.0.1本条给出钢纤维的材料和主要制作工艺。本规程中的钢纤维为可在混凝土中乱向均匀分散的短纤维。

2.0.2  纤维混凝土  fiber reinforced concrete

   掺加短钢纤维或短合成纤维的混凝土总称。

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2.0.2本规程中的纤维混凝土仅包括钢纤维混凝土和合成纤维混凝土两类，不包括玻璃纤维混凝土、注浆纤维混凝土和活性粉末混凝土等类型。

2.0.3  钢纤维混凝土  steel fiber reinforced concrete

   掺加短钢纤维作为增强材料的混凝土。

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2.0.3钢纤维混凝土为钢纤维和混凝土复合材料。

2.0.4  当量直径  equivalent diameter

   纤维截面为非圆形时，按截面积相等原则换算成圆形截面的直径。

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2.0.4本规程中钢纤维与合成纤维都采用当量直径，其他文献中钢纤维的等效直径的内涵与本规程中的当量直径相同。

2.0.5  纤维长径比  aspect ratio of fiber

   纤维的长度与直径或当量直径的比值。

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2.0.5合成纤维的长径比决定了纤维在混凝土中的破坏机制，在大于临界长径比时，合成纤维在混凝土破坏时被拉断，而小于临界长径比时，合成纤维在混凝土破坏时被拉出混凝土基体；钢纤维在混凝土中的作用也与长径比有关。

2.0.6  合成纤维 synthetic fiber

   用有机合成材料经过挤出、拉伸、改性等工艺制成的纤维。

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2.0.6本条给出合成纤维的材料和主要制作工艺。本规程中的合成纤维为可在混凝土中乱向均匀分散的短纤维。

2.0.7  膜裂纤维  fibrillated fiber

   展开后能形成网状的合成纤维。

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2.0.7膜裂纤维经过挤出裂膜，成品呈互相牵连的网状短纤维束。

2.0.8  合成纤维混凝土  synthetic fiber reinforced concrete

   掺加短合成纤维作为增强材料的混凝土。

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2.0.8合成纤维混凝土为合成纤维和混凝土复合材料。

2.0.9  纤维用量  fiber content

   每立方米纤维混凝土中纤维的质量。

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2.0.9纤维用量常用于纤维混凝土配合比设计。

2.0.10  纤维体积率  fraction of fiber by volume

   纤维体积占混凝土体积的百分比。

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2.0.10纤维体积率是纤维混凝土中纤维含量的表示方法之一，常用于分析计算。在设计参数选择时，可采用纤维体积率。

3原材料

3.1 钢纤维

3  原  材  料

3.1  钢  纤  维

3.1.1  钢纤维混凝土可采用碳钢纤维、低合金钢纤维或不锈钢纤维。钢纤维的形状可为平直形或异形，异形钢纤维又可为压痕形、波形、端钩形、大头形和不规则麻面形等。

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3.1.1钢纤维原材料主要为碳钢、低合金钢，用于特殊腐蚀环境中，可采用不锈钢。目前国内外广泛使用的钢纤维主要有四大类：高强钢丝切断型、薄板剪切型、钢锭铣削型和熔抽型。钢丝切断型钢纤维是用切断机将冷拔钢丝按需要的长度切断制造的钢纤维；薄板剪切型钢纤维是由冷延薄钢带剪切而成的；熔抽型钢纤维是将外缘头部做成螺旋角状的圆盘与熔融的钢水表面接触，旋转时圆盘与钢水接触的瞬间即将钢水带了出来，由于旋转时的离心力，同时对圆盘进行冷却，被圆盘带出来的钢水迅速凝固成纤维；钢锭铣削型钢纤维是用专用铣刀对钢锭进行铣削制成的纤维。
由于钢纤维混凝土基体破坏时，钢纤维基本上是从基体中拔出而不是拉断，因此，钢纤维的增强作用主要取决于与基体的粘结性能，异形、表面粗糙的钢纤维品种粘结性能较好。
纤维的形状也影响它在拌合物中的分散性和混凝土拌合物的流动性，异形、表面粗糙和长径比大的钢纤维混凝土的流动性有所降低。

3.1.2  钢纤维的几何参数宜符合表3.1.2的规定。

表3.1.2  钢纤维的几何参数

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3.1.2钢纤维的增强、增韧效果与钢纤维的长度、直径(或当量直径)、长径比、纤维形状和表面特性等因素有关。钢纤维的增强作用随长径比增大而提高，钢纤维长度太短增强作用不明显，太长则影响拌合物性能；太细在拌合过程中易被弯折甚至结团，太粗则在等体积含量时增强效果差。大量试验研究和工程经验表明：长度在20mm～60mm，直径在0.3mm～0.9mm，长径比在30～80范围内的钢纤维，增强效果和拌合物性能较佳。超出上述范围的钢纤维，试验验证增强效果和施工性能均能满足要求时，也可以采用。对于层布式钢纤维混凝土，因纤维无需与混凝土拌合物一起搅拌，因此，钢纤维的长度限制可以放宽。
一般而言，纤维的抗拉强度比水泥基体高两个数量级，延伸率比混凝土高一个数量级。纤维与基体的弹性模量的比值对复合材料的力学性能影响很大，比值越大，纤维在承担拉伸或弯曲荷载时承担的应力份额也越大。

3.1.3  钢纤维抗拉强度等级及其抗拉强度应符合表3.1.3的规定。当采用制作钢纤维的母材做试验时，试件抗拉强度等级及其抗拉强度也应符合表3.1.3的规定。

表3.1.3  钢纤维抗拉强度等级

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3.1.3根据目前广泛使用的钢纤维的抗拉强度，可归纳为表3.1.3中的三个等级。随着钢纤维高强度混凝土的研究和应用，发现采用高强度混凝土和低强度钢纤维配制的纤维混凝土，断裂时较多钢纤维被拉断，增强增韧效果差，而异形钢纤维的增强增韧效果也与钢纤维本身的强度有关，所以有必要区分钢纤维的强度等级。不小于1000级的钢纤维可称为高强度钢纤维。

3.1.4  钢纤维弯折性能的合格率不应低于90％。

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3.1.4钢纤维的弯折要求是为了保证钢纤维的材质质量，及其在拌合过程中不发生脆断。

3.1.5  钢纤维尺寸偏差的合格率不应低于90％。

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3.1.5钢纤维的尺寸偏差要求是为了检验钢纤维的生产控制质量，减少同一产品的差异。

3.1.6  异形钢纤维形状合格率不应低于85％。

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3.1.6异形钢纤维形状要求是为了检验钢纤维的生产控制质量，减少同一产品的差异，并保证与混凝土的粘结效果。

3.1.7  样本平均根数与标称根数的允许误差应为±10％。

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3.1.7钢纤维的平均根数要求是为了检验钢纤维的生产控制质量，减少同一产品的差异。

3.1.8  钢纤维杂质含量不应超过钢纤维质量的1.0％。

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3.1.8钢纤维表面粘有油污等不利于与水泥粘结的物质，会影响与混凝土的粘结强度；钢纤维中含有杂质会影响钢纤维混凝土性能。

3.1.9  钢纤维抗拉强度、弯折性能、尺寸偏差、异形钢纤维形状、钢纤维根数误差、钢纤维杂质含量的检验方法应符合本规程附录A的规定。

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3.1.9附录A规定了第3.1.3～3.1.8条中钢纤维检验的方法。

3.2 合成纤维

3.2  合成纤维

3.2.1  合成纤维混凝土可采用聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维或聚乙烯醇纤维等。合成纤维可为单丝纤维、束状纤维、膜裂纤维和粗纤维等。合成纤维应为无毒材料。

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3.2.1目前通常从纤维的材料品种和外观形式等方面进行区分。本条给出了适用于混凝土中的合成纤维和常用的产品形状。因粗纤维与单丝之间存有差异，故单独列出。

3.2.2  合成纤维的规格宜符合表3.2.2的规定。

表3.2.2  合成纤维的规格

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3.2.2表3.2.2给出了通常使用的合成纤维的产品规格范围，亦可生产工程所需规格以外的产品。目前国内外生产的粗合成纤维绝大多数都是聚烯烃类的，主要为聚丙烯粗纤维，另有一种聚乙烯醇粗纤维，国内开始同类产品生产，在混凝土中应用尚不广泛。

3.2.3  合成纤维的性能应符合表3.2.3的规定。

表3.2.3  合成纤维的性能

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3.2.3抗拉强度是合成纤维主要技术指标之一，直接影响合成纤维的增强和增韧效果；初始模量属弹性模量范畴，合成纤维弹性模量与混凝土弹性模量相差较大，承受荷载时，合成纤维分担的应力较小，对硬化混凝土强度影响不大，但能改善混凝土早期抗裂性；混凝土中为碱环境，合成纤维的耐碱性能非常重要。

3.2.4  合成纤维的分散性相对误差、混凝土抗压强度比和韧性指数应符合表3.2.4的规定。

表3.2.4  合成纤维的分散性相对误差、混凝土抗压强度比和韧性指数

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3.2.4掺入混凝土中的合成纤维应易于分散均匀，并不应对混凝土强度产生负面影响，增韧纤维还应有比较明显的增韧效果。
合成纤维混凝土的抗裂、增韧、抗冲击和耐久性等性能宜根据工程设计要求，通过混凝土试配对比试验确定。

3.2.5  单丝合成纤维的主要性能参数宜经试验确定；当无试验资料时，可按表3.2.5选用。

表3.2.5  单丝合成纤维的主要性能参数

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3.2.5合成纤维的材料品种和规格繁多，外形也各不相同，当无试验资料时，用户选用时易产生困惑，通过表3.2.5，可以指导用户根据使用条件选择合成纤维。
聚丙烯纤维在碱液和升温条件下，pH＝14，80℃，6h后，强度保持率大于95％，具有非常高的耐碱性能，是目前用于混凝土最主要的合成纤维品种；聚酰胺纤维的耐碱性能十分优秀；聚乙烯醇纤维耐酸、碱的性能甚好，对碱的稳定性还优于对酸的稳定性。
资料显示，聚丙烯腈纤维在碱液和升温条件下，当pH＝14，80℃，6h后，其强度保持率仅为76％，当pH＝13，80℃，24h后，其强度保持率也仅为85％；但是在环境pH值较低时的强度保持率还是可以的，在此种条件下可以用于混凝土。
聚酯纤维耐碱性差，不适用于水泥混凝土，故未在表中列出。

3.2.6  合成纤维主要性能的试验方法应符合现行国家标准《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》GB/T 21120的规定。

▼ 展开条文说明
3.2.6本条给出表3.2.3和表3.2.4中试验项目的试验方法。

3.3 其他原材料

3.3  其他原材料

3.3.1  水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB 175和《道路硅酸盐水泥》GB 13693的规定。钢纤维混凝土宜采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。

▼ 展开条文说明
3.3.1钢纤维混凝土宜采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，有利于防止钢纤维锈蚀。

3.3.2  粗、细骨料应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的规定，并宜采用5mm～25mm连续级配的粗骨料以及级配Ⅱ区中砂。钢纤维混凝土不得使用海砂，粗骨料最大粒径不宜大于钢纤维长度的2/3；喷射钢纤维混凝土的骨料最大粒径不宜大于10mm。

▼ 展开条文说明
3.3.2纤维增强混凝土中粗骨料粒径不宜过大，否则影响纤维的分散，并削弱纤维的作用效果。采用细砂会增加用水量和水泥用量；采用过粗的砂容易导致混凝土产生离析和泌水，故宜使用中砂。由于考虑到钢纤维的锈蚀问题，故钢纤维混凝土严禁使用海砂。

3.3.3  外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076和《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的规定，并不得使用含氯盐的外加剂。速凝剂应符合现行行业标准《喷射混凝土用速凝剂》JC 477的规定，并宜采用低碱速凝剂。

▼ 展开条文说明
3.3.3含氯盐的外加剂会导致混凝土中钢纤维的锈蚀；高碱速凝剂也对混凝土的耐久性不利。

3.3.4  粉煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046的规定。

▼ 展开条文说明
3.3.4现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046等标准基本涵盖了当前主要应用的矿物掺合料的质量要求。

3.3.5  拌合用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63的规定，并不得采用海水。

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3.3.5未经淡化的海水会引起严重的混凝土耐久性问题。

701'>《纤维混凝土应用技术规程[附条文说明]》JGJ/T 221-2010

 引用标准名录

引用标准名录

1 《混凝土结构设计规范》GB 50010

2 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080

3 《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081

4 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082

5 《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107

6 《地下工程防水技术规范》GB 50108

7 《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119

8 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204

9 《屋面工程质量验收规范》GB 50207

10 《建筑地面工程施工质量验收规范》GB 50209

11 《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476

12 《通用硅酸盐水泥》GB 175

13 《金属材料 室温拉伸试验方法》GB/T 228

14 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596

15 《混凝土外加剂》GB 8076

16 《道路硅酸盐水泥》GB 13693

17 《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046

18 《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》GB/T 21120

19 《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T 10

20 《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52

21 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55

22 《混凝土用水标准》JGJ 63

23 《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T 193

24 《水运工程混凝土试验规程》JTJ 270

25 《喷射混凝土用速凝剂》JC 477

26 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E 30

27 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F 30

28 《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D 40

29 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D 62