钢纤维对超高性能混凝土性能的影响研究

钢纤维对超高性能混凝土性能的影响研

究

摘要：钢纤维混凝土，是目前建筑行业内非常受欢迎的新型多相复合材料，

广泛利用在各类工程项目特别是建筑项目里。钢纤维对高性能混凝土的工作性、

劈裂抗拉强度和心抗拉强度等都有影响。钢纤维混凝土是在普通混凝土中加入无

规律性的短钢纤维所构成的一种新型的多相复合材料。本文结合笔者工作经验，

对钢纤维对超高性能混凝土性能的具体影响进行探讨，为今后更好的开展工作提

供参考。

关键词：超高性能混凝土；性能影响；钢纤维

0引言

钢纤维的强度与韧性比较优越，研究将其加入于超高性能混凝土中，以便提

高混凝土实用性、用途广泛性。因此在超高性能混凝土领域，对混凝土内应该以

什么比例加入钢纤维量成为十分受关注的问题，必须把握好比例问题，如果掺入

比例较低那么超高性能混凝土的性能将无法得到明显改善与提高，假如比例过高，掺入过多，将会发生反作用力，甚至可能改良某一项或几项性能指标，而其会严

重地减少其作用。所以，文章着重梳理近几年我国有关钢纤维掺量对超高性能混

凝土不同方面性能影响的研究结果，剖析并汇总出一些结论，帮助行业从业人员

洞悉探究趋向、开拓思维和借鉴作用。

1钢纤维的主要性能

1.1钢纤维的高强硬度

不论是通过哪一种加工办法所制造的钢纤维，在其加工冶炼过程中都会遇到

高热和快速冷却的程序，类似于淬火状态，在这种类似状态下，钢纤维表层硬度

非常高，在混凝土补强进入搅拌程序时，会一直保持原有形态，很少弯曲。但是

如果钢纤维呈现另一种状态，又脆又硬的话，当进入搅拌程序时，在力的作用下，极易被折断，制约到增强效果。

1.2 变性处理改善力学性能

钢纤维因制造方法不一样可划分成四种，分别是切断钢纤维、剪切钢纤维、

切削钢纤维和熔抽钢纤维。钢纤维具备拉强度高的特点，可以将水泥砂浆一定程

度上粘结在表面上，如果对钢纤维的外表进行变形处理，制作成表面上带有刻痕

的最末端带钩的波纹形状的钢纤维，或者圆形截面与扁形平截面交替的有规律性

的改变状态的钢纤维，都可以对它的力学功能进行改进，提高其各方面的性能。

1.3 耐腐蚀性

从钢纤维混凝土耐腐蚀试验中可得出，裂开的钢纤维混凝土部件在潮湿的条

件下，裂缝点的混凝土出现碳化，碳化区的钢纤维生锈，随着时间的推移，它的

碳化深度和生锈程度也会越来越厉害，这对钢纤维混凝土来说，是必须引起重视

的现象，其中最需要注意的是使用裂后弧度和裂后韧性，它的裂缝宽度虽然比钢

筋混凝土的小，但是不能忽视的是，裂缝始终是存在着的，所以要处于潮湿条件下，尤其是在海滨利用的钢纤维混凝土使用防锈蚀办法。实验得出，如果钢纤维

混凝土部分能够承担同样的力量基础，利用大直径的钢纤维，可以不断加强防腐

蚀性能，如果利用涂复环氧树脂或镀锌的钢纤维，那么可以更大力度的提高其防

腐蚀的性能。如果作业工艺允许的话，可仅在混凝土表面1-2cm使用这种钢纤维，必要时可使用不锈钢纤维。

1.4 钢纤维能够增强机理

对钢纤维混凝土的加强机理的研究发现，从知识理论角度讲，它可以分成两

类理论概念：一是复合力学理论，二是纤维间距理论。无论从哪个方面来说，通

过分析，对钢纤维的加强作用，两者结果没有差别，是相同的。

第一点，钢纤维的复合力学理论

在这个理论概念中，钢纤维混凝土是加强纤维作用力的一类系统。根据混合

原理的推断可以判断出钢纤维混凝土的应力、弹性模量和强度。工程项目工作者

可以根据纤维在钢纤维基体中的散布情况和取向导入纤维方向的各类数据模板。

制约纤维能否提高功能和使用效率的重要性因素之一，就是要看能否正确判定、

选择出纤维定向系数。

第二点，钢纤维的纤维间距理论

在此理论包含内容里，钢纤维对混凝土的裂缝生成或者限制作用，是需要根

据线弹性断裂力学原理来证明的，混凝土的性质是非常脆弱的，如果要提高混凝

土的抗击拉伸强力，可以从不同方面来渗入钢纤维，加强钢纤维与混凝土裂缝两

方面之间的粘合力，从而最大程度上制约裂缝混凝土的扩大延展性。

2 钢纤维对高强混凝土弯曲性能的影响

纤维高强混凝土是高效地融合了纤维与高强混凝土，其合理利用了两种材料

本身的特征,是一种比较最佳的高性能混凝土，随着新型结构方式与特别环境对

混凝土材料给出很高的标准，纤维高强混凝土被逐步使用于现实项目当中。

如果钢纤维混凝土之间的强度相同，那么它们的极限强度和抗弯强度的高低、大小与纤维体积存在密切的联系。一般意义上来说，当钢纤维的体积值大小发生

变化时，弯曲荷载和挠度曲线也会随之改变，到达峰值荷载的水平线也会持续性

发生改变，当它的下降段从陡直逐渐进入平静缓和阶段能够承担最大限度的荷载时，那么最大力度的持荷变形程度就会随之体现出来，那么钢纤维混凝土的形成

的破坏形态也会发生相应改变，从脆性破坏成为韧性破坏。

3 钢纤维对高强混凝土强度的影响

为了让钢纤维混凝土性能变得更加优越，需要变强钢纤维的抗拉强度。所以

对钢纤维的外表进行改良可增强钢纤维混凝土的功能就显得很有必要性。为了使

混凝土这种优良建筑材料能够从阻裂和延性等层面上得到质的改变，需要在其中

加入分布极不规律的且强度模量高的短细纤维，这样可以高效地改良混凝土的性能。钢纤维高强混凝土是在高强混凝土基体中加入适宜的钢纤维和外加剂所构成

的一种混凝土复合材料，其兼备了高强混凝土的高强度以及普通钢纤维混凝土的

延展性和柔韧性。