鋼纖維混凝土的性能及其發(fā)展應用

1、鋼纖維混凝土的性能及其發(fā)展應用2.1抗彎性能不同纖維摻量的抗彎強度值。當纖維含量為2%時，商品混凝土的抗彎強度約為不摻的2倍，水泥砂漿的抗彎強度約為不摻的2.5倍,2.2抗剪性能在鋼筋商品混凝土構件中，其抗剪強度主要是靠箍筋和彎起鋼筋 承擔，為了提高商品混凝土的抗剪強度，往往用增加這些抗剪鋼筋的數(shù) 量的方法，但其結果是不僅是工程投資增大，并且給施工帶來不能便， 特別是對薄壁等結構問題就更突出，而采用鋼纖維商品混凝土是解決 這一問題的有效途徑。東南大學蔣金洋等對C60的鋼纖維高強商品混凝土進行抗剪試驗，得出在鋼纖維體積率為1%、2%、3%時,相應的 鋼纖維商品混凝土抗剪強度分別提高91.3%、1

2、16%、166%。2.3初裂強度初裂強度是商品混凝土抗裂性能的重要標志，商品混凝土摻加鋼纖維后，彎曲時裂縫出現(xiàn)強度顯著提高，其提高的數(shù)值與纖維摻量成正 比見圖2-3-1。鋼纖維水泥砂漿和商品混凝土與不摻鋼纖維的初裂強 度對比見圖2-3-2。如圖所示，隨鋼纖維含量的增加，初裂強度隨之增加， 當纖維含量為 2%時,商品混凝土初裂強度為空白商品混凝土的1.4倍。2.4抗拉性能隨著鋼纖維摻量的增加，商品混凝土的抗拉強度也呈比例的提高， 不同鋼纖維摻量的商品混凝土抗拉強度，按直接及間接抗拉試驗方法所得試驗結果見圖2-4-1。不同鋼纖維摻量的商品混凝土與空白商品 混凝土抗拉強度比見圖2-4-2,當纖維含量

3、為2%時，商品混凝土抗拉強 度約為空白商品混凝土的2.3倍。鋼纖維對商品混凝土抗拉性能改善作用的影響因素主要有：鋼纖維摻量、鋼纖維與商品混凝土界面黏結強度以及商品混凝土基體強 度。焦楚杰等人通過試驗得出，鋼纖維對高強商品混凝土劈裂抗拉強 度起著顯著的增強效應，當鋼纖維體積率為1%3%時,鋼纖維高強商 品混凝土劈裂抗拉強度較基體增長 36.9%113.2%。2.5抗沖擊強度鋼纖維商品混凝土具有較大的能量吸收能力。在動荷載作用下：鋼纖維商品混凝土在裂縫擴展時，先是鋼纖維克服基材的黏結力而被 拉出，或是鋼纖維被拉斷，但這都需要消耗很大的能量。從這一點上可 以看出鋼纖維商品混凝土能提高抗沖擊性能，因而

4、抗沖擊強度較高。2.6鋼纖維商品混凝土耐腐蝕性鋼纖維能有效地阻止商品混凝土裂縫的引發(fā)與發(fā)展，使商品混凝土碳化速度減緩。鋼纖維在商品混凝土中如果發(fā)生腐蝕，主要原因應該是由電化學作用引起的。我們用硅酸鹽水泥配制的商品混凝土基體 在硬化過程和硬化后商品混凝土的孔隙中，所含有的水分通常以飽和 堿溶液存在。在這種環(huán)境條件下，鋼纖維表面形成一層不溶解的氧化 膜，這種氧化膜能保護鋼纖維，使它不受進一步侵蝕。3.鋼纖維商品混凝土的應用鋼纖維商品混凝土作為一種新型復合材料，以其優(yōu)良的抗拉、抗彎、阻裂、耐沖擊等物理力學性能，目前已被廣泛應用于建筑工程、 水利工程、公路橋梁工程、公路路面和機場道路工程、鐵路公程、管

5、 道工程、內河航道工程、防暴工程和維修加固工程等各個專業(yè)領域。(1) 水利工程鋼纖維商品混凝土在水利工程中的應用比較廣泛，主要將其用于受高速水流作用以及受力比較復雜的部位 ，如溢洪道、泄水孔、有壓 疏水道、消力池、閘底板和水閘、船閘、渡槽、大壩防滲面板及護坡 等。這些部位對商品混凝土材料自身的抗拉強度、抗剪強度以及抗裂性能的要求都比較高，也正發(fā)揮了鋼纖維商品混凝土的自身優(yōu)勢。我 國在實際工程中應用的有：三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽 泄水排砂底孔等工程。以上工程都獲得了較為滿意的效果，并取得了較好的經(jīng)濟效益。(2) 道路和橋梁工程鋼纖維商品混凝土在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應用于路面、

6、橋梁、機場跑道等工程中。鋼纖維商品混凝土較普通商品混凝土 有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。在實際工程中有：滬杭高速公路、 成渝公路、大足朱溪大橋、廣州解放大橋等工程中都采用了鋼纖維商 品混凝土解決工程難題。日本第一條鋼纖維商品混凝土路面鋪筑在住 友公司鹿島工廠的堆料場上。(3) 建筑工程鋼纖維商品混凝土在建筑工程中的應用越來越廣泛，一般應用于 房屋建筑工程、預制樁工程、框架節(jié)點、屋面防水工程、地下防水工程等工程領域中。鋼纖維商品混凝土具有良好的抗裂性，可使構件在標準荷載下處于彈性階段而不裂，不出現(xiàn)應力的重分布；用鋼纖維商品 混凝土制成的自防水預應力屋面板，不僅提高了自防水預應力屋面板 的抗裂性

7、能，同時也減少了縱向預應力筋的配筋率，提高了結構的耐久 性。鋼纖維商品混凝土在建筑中的應用實例有 ：哈爾濱工業(yè)大學邵逸 夫體育館的屋面就是采用鋼纖維商品混凝土、福州東方大廈、沈陽市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽市中醫(yī)院、遼陽市食品公司辦公樓等 工程。(4) 鐵路工程鋼纖維商品混凝土在鐵路工程方面主要用于預應力鋼纖維商品 混凝土鐵路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護層中。鋼 纖維商品混凝土在鐵路工程應用的實例有 ：柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設 工程、南昆線家竹箐隧道工程和西安安康鐵路椅子山隧道等工程。4存在的問題纖維增強商品混凝土雖然可以很大程度的改善商品混凝土的力 學性能，但同時也存在著一定的

8、問題。(1)纖維的比表面積大，會降低商品混凝土拌合物的流動性。由于 需要更多的水泥漿包裹纖維，使單方商品混凝土水泥用量增加。即使 摻有表面活性劑，也隨著纖維摻量的增加其流動性也會極大的下降。(2) 鋼纖維體積率超過一定范圍容易結團，給攪拌均勻帶來一定的困難，從 而影響到商品混凝土的各項性能。在施工過程中由于鋼纖維的摻入，其商品混凝土拌合物拌合難度增加。我國目前鋼纖維商品混凝土施工 機械與國外水平還有一定的差距，各種施工設備如纖維分散機等還需 要進行進一步的開發(fā)與研制。(3)由于鋼纖維售價高，生產(chǎn)成本高隨之提高，通過鋼纖維增強作 用而節(jié)省的商品混凝土及鋼筋通常不能補償鋼纖維用量所造成的成 本提高。這是阻礙鋼纖維商品混凝土發(fā)展的一個重要因素。5結語鋼纖維是當今世界各國普遍采用的商品混凝土增強材料，它具有抗裂、抗沖擊性能強、耐磨強度高、與水泥親合性好，可增加構件強度，延長