研究背景与目的
黑色钢纤维混凝土主要用于检查井附近的维修作业。本研究针对各应用参数对黑色钢纤维混凝土工作性的影响进行数据分析：在明确检查井沉降变形原因与原理的基础上，于水泥混凝土中掺入钢纤维、硅灰、铁黑及减水剂，按一定比例配合，选择配合比，并探索强度随时间的变化关系。
试验原材料、仪器与方法
原材料
铝酸盐水泥 细度模数 3.0 天然河砂 5～10 mm 连续级配玄武岩碎石 钢纤维 聚羧酸减水剂 饮用水 铁黑粉 硅灰
仪器设备
- 磅秤、台秤、量筒
- 振动台、胶砂搅拌机
- 抗折试验机、抗压试验机
- 稠度仪、坍落度筒
- 木尺、钢尺
测试结果分析与讨论
原材料用量对混凝土强度的影响
- 依据工期规定，选用不同水泥与外加剂，配制 3d、1d 及 12h 等各龄期可开放交通的早强混凝土。
- 参照 GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》对黑色钢纤维混凝土进行强度测试。
- 试验表明：掺入混合纤维、硅灰和铁黑后，混凝土早期强度较高、强度增长较快，远超普通水泥混凝土；抗拉强度在 10h～3d 内增长相对稳定，抗折强度早期增长快于后期。
- 上述早强特性对城市道路应用具有重要意义。受各种不良条件限制，城市道路检查井维修需采用此类早强混凝土，有利于快速开放交通。
黑色钢纤维混凝土的早强特性
- 球墨铸铁井盖是市政道路行车道常见检查井盖，弹性模量约 210 GPa；沥青混合料弹性模量约 1.2～1.6 GPa，两者相差近千倍，这种材料间的差异性是检查井周边病害的另一成因。
- 因此选用混合纤维提高混凝土弹性模量，使其介于沥青混合料与球墨铸铁之间，实现两者的良好过渡衔接。
钢纤维掺量的影响
对比掺量（强度低于 59 kg/m³ 组）
78 kg/m³
试验结果显示：随钢纤维掺量增加，混凝土抗折强度与抗拉强度提高；但当质量掺量达 78 kg/m³ 时，强度反而低于掺量 59 kg/m³ 的混凝土。掺量达 59 kg/m³ 时强度增长率较低，原因是掺量过大时钢纤维在搅拌中结团，钢纤维与石料、水泥基材之间粘结困难，导致抗折强度下降。钢纤维掺量为 39 kg/m³时，增**果好、合理性佳。
聚丙烯纤维及其他复合效应
- 掺入聚丙烯纤维可在一定程度上提高抗折强度，但抗拉强度提升不显著，主要因其需水量大、拌和困难，须增加用水量以改善工作性，导致抗压强度低于基准混凝土；当掺量达 6 kg/m³ 时，即使采用与低掺量相同的水灰比，也难以成型。
- 结论同时表明：钢纤维与聚丙烯纤维复合效果优于单掺聚丙烯纤维，但始终无法达到单掺钢纤维的效果。
