（免费下载）JGJ/T 221-2010 纤维混凝土应用技术规程
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
2.0.7 膜裂纤维 fibrillated fiber
展开后能形成网状的合成纤维。
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。
2.0.9 纤维用量 fiber content
每立方米纤维混凝土中纤维的质量。
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。
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
附录A 混凝土用钢纤维性能检验方法
附录B 纤维混凝土抗弯韧性(等效抗弯强度)试验方法
B.0.1 本试验方法适用于掺加钢纤维或增韧合成纤维的混凝土抗弯韧性(等效抗弯强度)的测定。
B.0.2 试验设备应符合下列规定：
1 试验设备应采用闭环液压伺服系统，应具有足够的刚度，并应具有等速位移控制装置。
2 挠度测量位移传感器(LVDT)应准确测量试件跨中挠度，测量精度不应低于0.01mm。
3 荷载测量传感器应准确测量施加于试件上的荷载，测量精度不应低于0.1kN。
4 数据采集系统应定时采集荷载与挠度的数据，采集频率可根据具体的试验要求确定，并应按要求绘制荷载-挠度全曲线。
5 夹式引伸仪的测量精度应与位移传感器相同。
B.0.3 成型试件应符合下列规定：
1 应沿试模的长度方向分两层均匀、连续浇筑混凝土，装填量宜在试件振实后与试模上沿平齐。
2 试件宜采用振动台振实，振动时间应以试件表面开始泛浆为止。
3 振实后应及时抹平混凝土表面，纤维不得露出混凝土表面。
B.0.4 试件应符合下列规定：
1 试件尺寸应为150mm×150mm×550mm。
2 每组试验至少应制备4个试件。
3 试件养护应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081规定的标准养护条件养护至28d。
4 试件从养护环境中取出后，应将表面水分擦干，并使用湿锯在试件垂直于非浇筑面的某个侧面跨中位置进行预开口，开口宽度不应大于5mm，开口深度应为25mm±1mm。然后进行加荷试验。
B.0.5 试验测试应按下列步骤进行：
1 试件应无偏心地放置于试验支座上，开口向下，浇筑面应垂直于支撑面(图B.0.5)。
图B.0.5 试验装置示意
1—试件；2—铝板(钢板）；3—位移传感器
2 加载点应对准试件下部开口，试件跨距应为500mm。两个支撑和加载压头应均为直径30mm的钢制滚轴，并应调节使其与试件纵轴垂直。
3 位移传感器应分别安装在试件跨中位置的两侧面；挠度测量装置宜安装在试件两边支座处。
4 启动试验机，加荷速度应以挠度0.2mm/min的速率进行等速加载。试验应进行至试件跨中挠度不小于3mm或者试件破坏。
5 若试件未在预开口处断裂，应舍弃该试验结果。
6 在试件断裂面的附近，对试件每一面的高度和宽度应各测量一次，并应精确到1.0mm，然后应计算试件高度和宽度的平均值。
B.0.6 试验结果计算及处理应符合下列规定：
1 试验结束后应绘制荷载-挠度曲线(图B.0.6)。
2 确定比例极限荷载(FL)，即挠度间隔为0.05mm的荷载最大值。比例极限()应按下式计算，并应精确至0.1MPa：
式中：——比例极限(MPa)；
FL——图B.0.6中比例极限荷载(N)；
L——试件的跨度(mm)；
B——试件的截面宽度(mm)；
Hsp——试件开槽处的净截面高度(mm)。
3 能量吸收值的计算应符合下列规定：
1)跨中挠度δ1和δ2(图B.0.6)应按下式计算：
δ1＝δL＋0.65 (B.0.6-2)
δ2＝δL＋2.65 (B.0.6-3)
式中：δL——比例极限荷载对应的挠度值(mm)。
2)
为跨中挠度为δ1时纤维对混凝土所贡献的能量吸收值，在数值上应等于荷载曲线AC、直线AB、BD和CD围成的图形面积；
为跨中挠度为δ2时纤维对混凝土所贡献的能量吸收值，在数值上应等于荷载曲线AE、直线AB、BF和EF围成的图形面积。
Dn为纤维混凝土的能量吸收值(N·mm)，Dn＝Dc＋
，n＝1，2，……
4 跨中挠度为δ1时的等效荷载和等效抗弯强度应按下列公式计算：
式中：Feq，1——跨中挠度为δ1时的等效荷载(N)；
eq，1——跨中挠度为δ1时的等效抗弯强度(MPa)，精确至0.1MPa。
5 跨中挠度为δ2时的等效荷载和等效抗弯强度应按下列公式计算：
式中：Feq，2——跨中挠度为δ2时的等效荷载(N)；
eq，2——跨中挠度为δ2时的等效抗弯强度(MPa)，精确至0.1MPa。
附录C 纤维混凝土弯曲韧性和初裂强度试验方法
C.0.1 本试验方法适用于掺加钢纤维或增韧合成纤维的混凝土的弯曲韧性和初裂强度的测定。
C.0.2 试验设备应符合本规程第B.0.2条的规定。
C.0.3 成型试件应符合本规程第B.0.3条的规定。
C.0.4 试件应符合下列规定：
1 当纤维长度不大于40mm时，应采用100mm×100mm×400mm的试件；当纤维长度大于40mm时，应采用150mm×150mm×550mm的试件；试件跨距应为截面高度的3倍。每组试验至少应制备4个试件。
2 试件养护应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081中规定的标准养护条件养护至28d。
3 试件从养护环境中取出后，应将表面水分擦干后进行试验。
C.0.5 试验测试应按下列步骤进行：
1 试件应无偏心地放置于试验支座上，浇筑面应垂直于支撑面，两个加载点之间和距支座的距离应分别为1/3跨度(图C.0.5)。
图C.0.5 试验装置示意
1—试件；2—铝板(钢板)；3—位移传感器
2 位移传感器应分别安装在试件跨中位置的两侧面；挠度测量装置宜安装在试件两边支座处。
3 启动试验机，加荷速度应以0.1mm/min的速率进行等速加载。试验应进行至跨中挠度不小于试件跨度的1/200。
4 在试件断裂面的附近，对试件每一面的高度和宽度应各测量一次，并应精确到1.0mm，然后应计算试件高度和宽度的平均值。
5 应测量断裂面至试件最近端部的距离。当断裂面的位置位于试件加载点以外，且与加载点的距离超过试件跨度的5％时，应舍弃该测试结果。
C.0.6 试验结果计算及处理应符合下列规定：
1 试验结束后应绘制荷载-挠度曲线(图C.0.6)，将直尺与荷载-挠度曲线的线性部分重叠放置，确定曲线由线性转为非线性的点为初裂点A；A点对应的纵坐标为初裂荷载Fcm，横坐标为初裂挠度δ。
图C.0.6 弯曲韧性指数定义示意
2 弯曲韧性指数的计算应符合下列规定：
1)以O为原点，在横轴上分别按初裂挠度的3.0、5.5和10.5的倍数确定D、F和H点。
2)跨中挠度为3.0δ时的弯曲韧性指数应按下列公式计算：
式中：I5——跨中挠度为3.0δ时的弯曲韧性指数，精确至0.01；
SOAB——初裂挠度δ的韧度实测值(N·mm)；
SOACD——跨中挠度为3.0δ时的韧度实测值(N·mm)。
3)跨中挠度为5.5δ时的弯曲韧性指数应按下式计算：
式中：I10——跨中挠度为5.5δ时的弯曲韧性指数，精确至0.01；
SOAEF——跨中挠度为5.5δ时的韧度实测值(N·mm)。
4)跨中挠度为10.5δ时的弯曲韧性指数应按下式计算：
式中：I20——跨中挠度为10.5δ时的弯曲韧性指数，精确至0.01；
SOAGH——跨中挠度为10.5δ时的韧度实测值(N·mm)。
5) 应取4个试件计算值的算术平均值作为该组试件的弯曲韧性指数，精确至0.01；若计算值中的最大值或最小值与两个中间值的平均值之差大于15％，则应取两 个中间值的平均值作为该组试件的弯曲韧性指数；若计算值中的最大值和最小值与两个中间值的平均值之差均大于15％时，该组试件的试验结果应无效。
3 初裂强度应按下式计算：
fc，cra＝FcraL/BH2 (C.0.6-4)
式中：fc，cra——纤维混凝土的初裂强度(MPa)，精确至0.1MPa；
Fcra——纤维混凝土的初裂荷载(N)；
L——支座间距(mm)；
B——试件截面宽度(mm)；
H——试件截面高度(mm)。
应以4个试件初裂强度的算术平均值作为该组试件的试验结果，精确至0.1MPa。
附录D 纤维混凝土抗剪强度试验方法
D.0.1 本方法适用于采用双面直接剪切法测定纤维混凝土的抗剪强度。
D.0.2 试件截面应为100mm×100mm，长度应为截面高度的2倍～4倍。每组应为4个试件。试件的制作及养护应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081中的相关规定。
D.0.3 试验设备应符合下列规定：
1 压力试验机应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081中的相关规定。
2 试验机上下压板中应有一块带有球形铰座。
3 双面剪切试验装置的上下刀口应垂直相对运动。刀口宽度应为试件公称高度H的1/10，上刀口外缘间距应等于H，上下刀口错位a应小于1mm(图D.0.3)。
图D.0.3 双面剪切试验装置简图
1—试件；2—刀口
D.0.4 抗剪强度试验应按照下列步骤进行：
1 从养护地点取出的试件应先擦净并检查外观；然后应测量试件两个预定破坏面的高度和宽度，测量精度及尺寸取值应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081中的相关规定。
2 将试件放入试验装置，应使成型时的两个侧面与剪切装置刀口接触。剪切装置的中轴线应与试验机压力作用线重合，调整球铰座，使接触均衡。
3 试件应以0.06MPa/s～0.10MPa/s的速率连续、均匀加荷。当试件临近破坏、变形速度增快时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，应记录最大荷载，精确至0.01MPa。
4 当试件的破坏面不在预定破坏面时(图D.0.4)，该试件的试验结果应无效。
图D.0.4 剪切破坏示意
1—预定破坏面；2—破坏面
D.0.5 该组试件的抗剪强度应按下列公式计算：
式中：fc，v——抗剪强度（MPa），精确至0.1MPa；
Fmax——最大荷载（N）；
B——试件平均宽度（mm）；
H——试件平均高度（mm）；
B1、B2、B3、B4——由本规程第D.0.4条测得的预定破坏截面的宽度(mm)；
H1、H2、H3、H4——由本规程第D.0.4条测得的预定破坏截面的高度（mm)。
4个试件均在预定面破坏情况下，应取4个试件计算值的算术平均值作为该组试件的抗剪强度；若计算值中的最大值或最小值与两个中间值的平均值之差大于15％，则应取两个中间值的平均值作为该组试件的抗剪强度；若计算值中的最大值和最小值与两个中间值的平均值之差均大于15％时，该组试件的试验结果应无效。
4个试件中有一个不在预定面破坏情况下，应取另外3个试件计算值的算术平均值作为该组试件的抗剪强度；若计算值中的最大值或最小值与中间值之差大于中间值的15％，则应取中间值作为该组试件的抗剪强度；若计算值中的最大值和最小值与中间值之差均大于中间值的15％时，该组试件的试验结果应无效。
当4个试件中有2个不在预定破坏面破坏时，该组试验结果应无效。
附录E 钢纤维对混凝土轴心抗拉强度、弯拉强度的影响系数
附录E 钢纤维对混凝土轴心抗拉强度、弯拉强度的影响系数
表E 钢纤维对混凝土轴心抗拉强度、弯拉强度的影响系数
| 钢纤维品种 | 纤维外形 | 混凝土强度等级 | αt | αtm |
| 高强钢丝切断型 | 端钩形 | CF20～CF45 | 0.76 | 1.13 |
| CF50～CF80 | 1.03 | 1.25 | ||
| 钢板剪切型 | 平直形 | CF20～CF45 | 0.42 | 0.68 |
| CF50～CF80 | 0.46 | 0.75 | ||
| 异形 | CF20～CF45 | 0.55 | 0.79 | |
| CF50～CF80 | 0.63 | 0.93 | ||
| 钢锭铣削型 | 端钩形 | CF20～CF45 | 0.70 | 0.92 |
| CF50～CF80 | 0.84 | 1.10 | ||
| 低合金钢熔抽型 | 大头形 | CF20～CF45 | 0.52 | 0.73 |
| CF50～CF80 | 0.62 | 0.91 |
附录F 钢纤维混凝土拌合物中钢纤维体积率检验方法
F.0.1 本试验方法适用于测定钢纤维混凝土拌合物中钢纤维体积率。
F.0.2 试验设备应符合下列规定：
1 容量筒：钢制，容积5L，直径和筒高均为(186±2)mm，壁厚3mm。
2 托盘天平：最大称量2kg，感量2g。
3 台秤：最大称量100kg，感量50g。
4 振动台：频率50Hz±2Hz，空载振幅0.5mm±0.02mm。
5 木槌：质量1kg。
F.0.3 试验步骤应符合下列规定：
1 将钢纤维混凝土拌合物装入容量筒中，当拌合物坍落度小于50mm时，用振动台振实；拌合物坍落度不小于50mm时，分两层装料，每层应沿侧壁四周用木槌均匀敲振30次，敲毕，底部垫直径16mm钢棒，在混凝土或石材地面上应左右交错颠击15次。振实后应将容量筒上口抹平。
2 在倒出钢纤维拌合物的过程中，应边水洗边用磁铁搜集钢纤维。
3 应将搜集的钢纤维在105℃±5℃的温度下烘干到恒重，冷却至室温后确定其质量，精确至2g。
4 试验应进行两次。
F.0.4 钢纤维体积率应按下式计算：
式中：Vsf——钢纤维体积率(％)，精确至0.01；
msf——容量筒中钢纤维质量(g)；
V——容量筒容积(L)；
ρsf——钢纤维质量密度(kg/m3)。
F.0.5 应取两次试验测得的钢纤维体积率的平均值作为试验结果，并应符合下式要求，否则试验结果无效。
|Vsf1－Vsf2|≤0.05Vsf，m(F.0.5)
式中：Vsf，m——两次试验测得钢纤维体积率的平均值(％)；
Vsf1，Vsf2——两次试验分别测得的钢纤维体积率(％)。
