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钢纤维混凝土试验方法

钢纤维混凝土试验方法CECS13∶89

中国工程建设标准化协会标准

钢纤维混凝土试验方法

CECS13∶89

主编单位:

哈尔滨建筑工程学院

大连理工大学

批准单位:

中国工程建设标准化协会

批准日期:

1989年12月26日

1991北京

前

言

钢纤维混凝土是我国近几年发展起来的新材料。

它具有耐磨、抗拉

和抗剪性能强的优点,因此,可以广泛用于道路工程（包括机场跑道）、水工

和港口工程、铁路工程以及工业与民用建筑中的刚性屋面、抗震节点和

厂房地面。

为了统一钢纤维混凝土的试验方法,以满足《钢纤维混凝土结

构设计与施工规程》的技术要求,本标准起草小组以科学试验为基础,结合

这种材料的工程实践,并反复征求有关单位和专家的意见,制订了本标准,

最后经全国钢筋混凝土标准技术委员会审查定稿。

现批准《钢纤维混凝土试验方法》CECS13∶89为中国工程建设标准

化协会标准,推荐给各工程建设设计、施工和科研单位使用。

在使用过程

中,如发现需要修改补充之处,请将意见及有关资料寄交哈尔滨建工学院

（哈尔滨大直街,邮政编码:

150006）、大连理工大学（大连市,邮政编

码:

116024）。

中国工程建设标准化协会

1989年12月26日

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主要符号

第一章总则

目

录

第二章拌合物取样及试样制备

第三章稠度试验

第一节坍落度法

第二节倒置坍落度筒法

第三节维勃（ＶＢ）稠度法

第四章拌合物质量密度试验

第五章拌合物钢纤维体积率试验

第六章拌合物含气量试验

第七章试件的制作及养护

第一节浇筑钢纤维混凝土试件

第二节喷射钢纤维混凝土试件

第八章立方体抗压强度试验

第九章轴心抗压强度试验

第十章静力受压弹性模量试验

第十一章劈裂抗拉强度试验

第十二章抗剪强度试验

第十三章抗折强度试验

第十四章抗折弹性模量试验

第十五章弯曲韧性和初裂强度试验

第十六章压缩韧性试验

第十七章钢纤维与水泥砂浆粘结强度试验

第十八章钢纤维混凝土与钢筋粘结强度试验

第十九章抗冻性能试验

第一节慢冻法

第二节快冻法

第二十章抗渗性能试验

第二十一章干缩试验

附录一常用非法定计量单位与法定计量单位的换算关系

附录二本标准用词说明

附加说明

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钢纤维混凝土试验方法CECS13∶89

第一章总则

第1.0.1条用均匀分散的短钢纤维增强的普通混凝土称为钢纤维混

凝土。

为统一测定钢纤维混凝土性能及检验或控制其工程质量的试验方

法,特制订本标准。

注:

短钢纤维是指长度为15～60mm,直径（或等效直径）为0.3～0.7mm,长径比为

40～100的钢纤维。

每立方米混凝土中掺入的钢纤维为40～200kg。

第1.0.2条本标准适用于一般工程建设中浇筑钢纤维混凝土和喷射

钢纤维混凝土的物理、力学及工艺性能的试验。

第二章拌合物取样及试样制备

第2.0.1条本方法适用于钢纤维混凝土拌合物的取样和试样制备。

第2.0.2条钢纤维混凝土拌合物基本性能试验用料应从同一次搅拌

或同一车运送的混凝土中取出,或在试验室用机械或人工单独拌制。

第2.0.3条在钢纤维混凝土工程施工中取样时,应遵守现行国家标准

《混凝土结构工程施工及验收规范》以及有关规范的规定。

第2.0.4条配制钢纤维混凝土的水泥、骨料、水、外加剂和混合材

料应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》中的有关规

定。

粗骨料最大粒径不应大于20mm。

第2.0.5条钢纤维的品种、规格和尺寸应符合试验目的的要求。

钢

纤维的表面应洁净、无锈、无油、无毒,不得使用因加工不良或生锈而粘

连成团的钢纤维。

第2.0.6条在试验室拌合钢纤维混凝土时,所用材料应一次备齐,骨料

应提前运入室内并翻拌均匀。

水泥应放置在密闭的防潮容器中。

第2.0.7条试验室拌合钢纤维混凝土的材料称量应符合下列规定:

一、各种材料分别按重量称量。

对水、液态外加剂以及外加剂水溶

液,也可按容积计量。

二、称量的精确度:

骨料为±1%;水、水泥、钢纤维和外加剂为±0　

5%。

三、称量后应立即搅拌。

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第2.0.8条在试验室搅拌钢纤维混凝土应符合下列规定:

一、拌合间的温度应为20±5℃。

二、搅拌钢纤维混凝土宜采用强制式搅拌机,也可用人工搅拌。

三、钢纤维混凝土的一次搅拌量,应比试验用量多5L,并应在搅拌机

规定容量的50%～80%之间。

四、为保证钢纤维在混凝土中均匀分散,搅拌时间应不少于3min。

可

采用两种投料次序:

1.先将钢纤维和骨料、水泥搅拌均匀,然后加水和外加剂水溶液继续

搅拌。

2.先搅拌除钢纤维外的其他材料,逐渐投入钢纤维,当全部投入后,再

搅拌1min。

必要时可使用纤维分散机,防止纤维结团。

五、用搅拌机搅拌的钢纤维混凝土应用人工再次搅拌,平铲端部应紧

贴搅拌盘滑动翻拌。

第2.0.9条拌合物取样后应立即试验。

第三章稠度试验

第一节坍落度法

第3.1.1条本方法适用于坍落度值不小于20mm的钢纤维混凝土拌

合物的稠度测定。

第3.1.2条坍落度试验所用设备应符合下列规定:

一、坍落度筒是由薄钢板或其他金属板制成的圆台形筒（见图3.1.2）。

内壁应光滑、无凹凸部位,底面和顶面应互相平行并与锥体的轴线垂直。

在筒的两侧2/3高度处安装把手,下端应焊脚踏板。

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筒的内部尺寸为:

底部直径:

200±2mm;

顶部直径:

100±2mm;

高度:

300±2mm;

筒壁厚度:

不小于1.5mm。

二、捣棒为直径16mm、长600mm的钢棒,端头应磨圆。

第3.1.3条坍落度试验步骤如下:

一、湿润坍落度筒内壁及其他用具,将筒置于不吸水的刚性水平底板

上,踩住筒两边的脚踏板,使其在装料时保持固定位置。

二、按筒高的1/3分层,逐次装料捣实。

每层用捣棒沿螺旋方向由外

向中心均匀插捣25次,捣棒应插透本层。

沿筒边插捣时,捣棒应稍倾斜。

应使顶层钢纤维混凝土在插捣后略高出筒口,刮去后用抹刀抹平。

三、清除筒边的钢纤维混凝土后,在5～10s内垂直平稳地提起坍落度

筒。

从装料到提筒应在150s内完成。

四、测量坍落后钢纤维混凝土试件最高点与筒高之差,即为该钢纤维

混凝土拌合物的坍落度值。

若钢纤维混凝土发生崩坍或一侧剪坏,应重新取样测定。

若第二次试

验仍出现上述现象,则表明该钢纤维混凝土和易性不好,应记录备查。

第3.1.4条钢纤维混凝土拌合物坍落度以mm为单位,精确至5mm。

第二节倒置坍落度筒法

第3.2.1条本方法适用于倒置坍落度筒稠度在5～60s之间的钢纤维

混凝土拌合物的稠度测定。

第3.2.2条用倒置坍落度筒法测定稠度所用设备应符合下列规定:

一、倒置坍落度筒装置见图3.2.2,坍落度筒的内部尺寸与本标准第

3.1.2条的规定相同。

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二、小型插入式震动棒:

直径:

25～28mm;

长度:

250mm;

频率:

18～22Hz;

振幅:

1mm。

第3.2.3条倒置坍落度筒稠度试验步骤如下:

一、润湿坍落度筒及底筒内壁,推入插板,将钢纤维混凝土试样装入坍

落度筒,使顶面略高出筒口,刮去后用抹刀抹平。

二、轻轻抽出插板,开启震动棒,在其接触钢纤维混凝土表面的瞬间用

秒表开始计时。

三、使震动棒沿坍落度筒中心线垂直下沉,达到距底筒底面10mm处

为止。

继续振捣直至钢纤维混凝土全部流出坍落度筒,停表计时,并关闭震

动棒。

秒表读数精确至1s。

第3.2.4条由秒表读出的时间（s）即为钢纤维混凝土拌合物的倒置坍

落度筒稠度值。

第三节维勃（VB）稠度法

第3.3.1条本方法适用于维勃稠度在5～30s之间的钢纤维混凝土拌

合物的稠度测定。

第3.3.2条维勃稠度试验所用设备应符合下列规定:

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一、维勃稠度仪（图3.3.2）由以下部分组成:

1.震动台:

台面长380mm;宽260mm,支承在4个减震器上。

台面底部装设频率为50±3Hz的震动器。

装有空容器时台面的振幅

应为0.5±0.1mm。

2.容器:

用钢板制成的圆筒,高200±2mm,内径240±5mm,壁厚8mm,

底厚7.5mm。

3.坍落度筒:

其内部尺寸与本标准第3.1.2条的规定相同。

4.喂料斗:

固定在旋转架的一侧,就位后,其轴线应与容器的轴线重合。

5.旋转架:

在与装置喂料斗对称的一侧设有套管,将测杆插入套管,并

用测杆螺丝固定。

在测杆下端安装水平的透明圆盘。

旋转架安装在支柱

上,以十字凹槽定向,用定位螺丝固定。

测杆就位后,其轴线也应与容器的轴

线重合。

透明圆盘的直径为230±2mm,厚度为10±2mm。

荷重块置于圆盘上。

由测杆、圆盘及荷重块组成的可动部分总重量为2750±50g。

二、捣棒与本标准第3.1.2条的规定相同。

第3.3.3条维勃稠度试验步骤如下:

一、将维勃稠度仪置于坚实水平的地面上,润湿容器、坍落度筒、喂

料斗内壁及其他用具。

二、将喂料斗转到坍落度筒上方扣紧,校正容器位置,使其轴线与喂料

斗轴线重合,然后拧紧固定螺丝。

三、按本标准第3.1.3条第二款的规定装料、捣实。

四、转离喂料斗,垂直提起坍落度筒,应防止钢纤维混凝土试体横向扭

动。

五、将透明圆盘转到钢纤维混凝土圆台体上方,放松测杆螺丝,降下圆

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盘轻轻接触钢纤维混凝土顶面,拧紧定位螺丝。

六、开启震动台,同时用秒表计时。

振动到透明圆盘的底面被水泥浆

布满的瞬间,停表计时,并关闭震动台。

秒表读数精确至1s。

第3.3.4条由秒表读出的时间（s）即为钢纤维混凝土拌合物的维勃稠

度值。

第四章拌合物质量密度试验

第4.0.1条本方法适用于测定钢纤维混凝土拌合物振实后的质量密

度。

第4.0.2条测定拌合物质量密度所用设备应符合下列规定:

一、容量筒为金属制成的圆筒,两侧装有把手。

对纤维长度不大于

40mm的拌合物采用容积为5L的容量筒,其内径与筒高均为186±2mm,

筒壁厚为3mm;纤维长度大于40mm时,容量筒的内径与筒高均应大于纤

维长度的4倍。

容量筒上缘及内壁应光滑平整,顶面与底面应平行并与圆

柱体的轴线垂直。

二、台秤:

称量100kg,感量50g。

三、震动台:

频率50±3Hz,空载时的振幅为0.5±0.1mm。

四、震槌:

重量为1kg的木槌。

第4.0.3条本试验步骤如下:

一、把容量筒内外擦净,称出筒重,精确至50g。

二、装料与振实。

1.坍落度不大于50mm的拌合物,用震动台振实。

应一次将拌合物灌

到高出容量筒口,装料时用震槌稍加敲振。

振动过程中如拌合物沉落低于

筒口,应随时添加,直至表面出浆。

2.坍落度大于50mm的拌合物,用震槌振实。

5L容量筒按1/2高度分

层装入拌合物,大于5L容量筒按100mm分层。

震槌沿容量筒侧壁均匀敲

振,每层30次。

敲振完毕后,将直径16mm的钢棒垫在筒底,左右交替将容

量筒颠击地面各15次。

三、刮去多余的拌合物,并填平表面凹陷部分。

擦净容量筒外壁,称出

钢纤维混凝土拌合物与容量筒总重,精确至50g。

第4.0.4条钢纤维混凝土拌合物质量密度按下式计算:

式中Pfc——钢纤维混凝土拌合物质量密度（kg/m3）;

m1——容量筒重量（kg）;

m2——容量筒及试样总重（kg）;

V——容量筒容积（L）。

计算结果精确至10kg/m3。

第五章拌合物钢纤维体积率试验

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第5.0.1条本方法适用于测定钢纤维混凝土拌合物中钢纤维所占的

体积百分率,即钢纤维体积率。

第5.0.2条测定钢纤维体积率所用设备应符合本标准第4.0.2条的规

定。

称量钢纤维的托盘天平:

称量2kg,感量2g。

第5.0.3条钢纤维体积率应测定两次,测定步骤如下:

一、按本标准第4.0.3条的规定装料并振实。

二、倒出拌和物,边水洗边用磁铁搜集钢纤维。

三、将搜集的钢纤维在105±5℃的温度下烘干至恒重,冷却至室温后

称其重量,精确至2g。

第5.0.4条钢纤维体积率按下式计算:

式中Vsf——钢纤维体积率（%）;

msf——容量筒中钢纤维重量（g）;

V——容量筒容积（L）;

ρsf——钢纤维质量密度（kg燉m3）。

第5.0.5条两次测定值的平均值即为钢纤维体积率。

若测定值不符

合下列条件,则试验结果无效。

│Vsf1-Vsf2│≤0　05Vsf,m（5　0　5）

式中Vsf,m——两次测定钢纤维体积率的平均值;

Vsf1,Vsf2——分别为两次测得的钢纤维体积率。

第六章拌合物含气量试验

第6.0.1条本方法适用于测定钢纤维混凝土拌合物的含气量。

第6.0.2条含气量试验所用设备应符合下列规定:

一、CH-7L型含气量测定仪由基准容器和盖体两部分组成,如图

6.0.2。

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二、量筒的容积为100mL。

第6.0.3条在测定拌合物含气量之前,应先测量表观骨料含气量,其步

骤如下:

一、将含气量测定仪水平放置在操作台上,擦净容器及上盖的内表面。

二、按试样的配合比求得与容器容积相应的粗、细骨料重量,称好后

拌匀,逐渐倒入1燉3高度已盛水的容器中,水面每升高25mm,插捣10次,

并略予搅动,以排除夹杂的空气。

加料过程中应保持水面始终高出骨料顶

面。

骨料全部加入后,再浸泡5min,并轻敲容器外壁,排除气泡。

然后除去

水面泡沫,加水至满。

擦净容器边缘,安放上盖,拧紧螺栓。

三、打开进水闸和排气阀,注水至排气口出水,然后关闭。

四、用手泵打压至压力稍过0.1MPa,停5s,用微调阀调压,轻叩压力表

使指针稳定指向0.1MPa。

五、轻按阀门杆而后松开,用木锤轻敲容器四周,接着按下阀门杆,当压

力表指针停止抖动时,测读压力值。

六、在压力与含气量的关系曲线上查得含气量值,即为骨料的表观含

气量。

第6.0.4条测定拌合物表观含气量的步骤如下:

一、三、四、五步骤的规定同第6.0.3条。

二、将拌合物装入容器,按本标准第4.0.3条第二款的规定捣实,随即

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填平凹陷处,并刮平表面,擦净容器边缘,安放上盖,拧紧螺栓。

六、打开排气阀,解除压力,然后重复上述操作步骤,再次测读压力值。

以两次测得的压力值的算术平均值在压力与含气量的关系曲线上查得含

气量值,即为拌合物的表观含气量。

若两次测值相差大于0.2%（绝对值）,则应再测一次,如果第三次测值

与前两次测值中最接近的值相差仍大于0.2%,则试验结果无效。

第6.0.5条上述测得的拌合物表观含气量与骨料表观含气量之差,即

为钢纤维混凝土拌合物的含气量。

第6.0.6条应按下列规定标定含气量测定仪。

一、基准容器容积的标定:

称量干燥容器和玻璃板的总重:

加水至满,沿容器顶面平推玻璃板,盖

住容器而不夹入气泡。

擦干外部水分并称重,两次称量之差除以水的质量

密度（ρ=1g/cm3）即得基准容器的容积。

二、含气量测定仪的标定:

1.将标定管接在上盖进水阀门的端头,在盛满水的容器上安放上盖并

拧紧。

2.按第6.0.3条第二款和第三款的规定注水、调压。

3.按下阀门杆,打开进水阀,容器中的水经标定管流入量筒,当达到容

器的1%时,关闭进水阀。

4.打开排气阀并立即关闭,用手泵打压至压力达到0.1MPa,停5s,按动

阀门杆2～3次,待表针稳定后,测读压力值。

5.按上述方法测得放水为容器的2%、3%10%时的压力值,据此绘得压

力与含气量的关系曲线。

第七章试件的制作及养护

第一节浇筑钢纤维混凝土试件

第7.1.1条本方法适用于浇筑钢纤维混凝土试件的制作及养护。

第7.1.2条拌合物取样及试样制备应遵守本标准第二章的规定。

第7.1.3条浇筑试件的最小边长不得小于钢纤维长度的2.5倍。

第7.1.4条制作试件用的试模由铸铁或钢制成,应具有足够的刚度、

不漏水并拆装方便。

试模内表面应机械加工,不平度应为每100mm不大于

0.05mm。

组装后各相邻面的不垂直度不应大于±0.5度。

试件的尺寸误差

不应大于相应截面尺寸的1/100。

制作试件前,应将试模擦净,并在内壁涂脱模剂。

第7.1.5条所有试件均应在取样后立即制作。

测定材料性能的试件

应根据拌合物的稠度确定成型方法。

坍落度不大于50mm的钢纤维混凝

土用震动台振实;大于50mm的用木槌振实。

用以检验或控制工程质量的试件,其成型方法应与实际施工采用的方

法相同。

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棱柱体及小梁试件应采用卧式成型。

小梁试件首先在中部装料。

第7.1.6条用震动台成型时,应将拌合物—次装入试模,并略高出其上

口。

振动时应防止试模在震动台上自由跳动。

振动应持续到钢纤维混凝

土表面出浆为止。

刮去多余的拌合物,并用抹刀抹平。

震动台的振动频率应为50±3Hz,空载时振幅为0.5±0.1mm。

第7.1.7条用木槌振实时,截面为150mm×150mm的试件,分作相等

的两层将拌合物装入试模;截面为100mm×100mm的试件,一次装入。

装

料时应用抹刀沿试模内壁略加插捣。

用木槌敲试模侧壁,每层30次,将凹

凸不平的上表面振平,刮去多余的拌合物,并用抹刀抹平。

不允许用捣棒或震动棒作内部振实。

必要时可用震动棒接触试模外

壁进行振动。

第7.1.8条测定材料性能的试件应采用标准养护,用以检验或控制工

程质量的试件应与构件同条件养护。

试件养护到28d龄期进行试验,或按检验工程质量的要求,养护到所需

龄期。

第7.1.9条标准养护的试件,成型后覆盖表面,防止水分蒸发;在温度

为20±5℃的条件下静置1～2昼夜,然后编号拆模。

试件拆模后应立即放在温度为20±3℃、相对湿度为90%以上的标

准养护室中,按10～20mm的间距放在支架上。

不得用水直接冲淋试件。

当无标准养护室时,试件可在温度为20±3℃的静水中养护,水的pH

值应不小于7。

第7.1.10条与构件同条件养护的试件的拆模时间及拆模后的养护条

件均应与构件相同。

第二节喷射钢纤维混凝土试件

第7.2.1条本方法适用于喷射钢纤维混凝土试件的制作和养护。

第7.2.2条试件应从特制的喷射成型的钢纤维混凝土大板中切出。

大板的尺寸由试件尺寸和数量确定,其最小尺寸必须大于切出试件的长、

宽、高各50mm。

第7.2.3条钢纤维混凝土的喷射方向应垂直于大板。

用于检验工程

质量的试件,其喷射方法应与实际施工相同。

第7.2.4条试件的养护方法与本章第一节的规定相同。

第7.2.5条应在14d龄期切取试件,切取方向根据试验要求确定。

在

试件上必须标出喷射方向。

试件不应有破损及粗骨料或钢纤维脱落现象。

第7.2.6条试件必须研磨加工,其尺寸误差不应大于相应截面尺寸的

1/100。

第八章立方体抗压强度试验

第8.0.1条本方法适用于测定钢纤维混凝土立方体试件的抗压强度。

第8.0.2条采用边长150mm的立方体为标准试件。

当纤维长度不大

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于40mm,可采用边长100mm的立方体试件。

每组3个试件,其制作及养护应符合本标准第七章的规定。

第8.0.3条压力试验机的示值相对误差不应大于±2%,试件的预期

破坏荷载应处在全量程的20%～80%之间。

试验机上下压板或附加的钢垫板的尺寸应大于试件的承压面,其不平

度应为每100mm不大于0.02mm。

上下压板中应有一块带球形铰座。

第8.0.4条本试验步骤如下:

一、从养护地点取出试件,擦净后检查外观并测量尺寸,精确至1mm。

若实测尺寸与公称尺寸之差不大于1mm,可按公称尺寸计算。

试件承压面的不平度应为每100mm不大于0.05mm,承压面与相邻面

的不垂直度不应大于1度。

二、将试件成型时的侧面作为承压面,安放时试件轴心应对准试验机

下压板中心。

开动试验机,当上压板与试件接近时,调整球铰座,使接触均

衡。

三、对试件连续、均匀加荷,试件强度低于30MPa时,加荷速度取0.3～

0.5Mpa/s;试件强度等于或高于30MPa时,取0.5～0.8Mpa/s。

当试件临近

破坏、变形速度增快时,应停止调整试验机油门,直至试件破坏。

记录最大

荷载,精确至0.1MPa。

第8.0.5条钢纤维混凝土立方体试件的抗压强度按下式计算:

计算精确至0.1MPa。

以3个试件测值的算术平均值作为该组试件的

抗压强度值,若其中的最大值或最小值与中间值之差大于中间值的15%,

则取中间值为该组试件的抗压强度值;如果二者与中间值相差均大于中间

值的15%,则试验结果无效。

采用边长100mm立方体试件测得的抗压强度值,应乘以尺寸换算系

数0.9。

第九章轴心抗压强度试验

第9.0.1条本方法适用于测定钢纤维混凝土棱柱体试件的轴心抗压

强度。

第9.0.2条采用150mm×150mm×300mm棱柱体为标准试件。

当纤

维长度不大于40mm,可采用100mm×100mm×300mm棱柱体试件。

每组3个试件,其制作及养护应符合本标准第七章的规定。

第9.0.3条本试验采用的压力试验机应符合本标准第8.0.3条的规

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