钢纤维混凝土的性能及其发展应用

１ ，钢纤维混凝土增强机理 关于纤维混凝 增强机理的研究 ， Ｌ 丰要有两 种理 论 ， 种是纤维 ｆ 距理论 ， 一 一 ｉ ｆ Ｊ 另一 种是 复合材 料 力学理沦 （） １ 纤维间距理论是 由Ｒ ｍ ａ ｉｌ ａｓｎ ｏ ｕ ｆ ；Ｂ ｔ 于 ｄｆ ｌ ｏ １６ 年提出 ， ９３ 主要是根据线弹性 断裂力学 来说明
优势 的充分发挥 ，ｌ 目随 着混凝土 强度的不断 蚱 ．
钢纤维
提高 ，这 一弱点也愈益 突出。通常 队为，混凝 士强度越 高 ，其韧性越差 ，脆性越高 ，结构延 性和抗 裂能 力越不足 ，给结 构抗震性能 带来的 安全 隐患。因此 ，长期 以来许 多学者 不断探索
改善混凝土 上述性能的 方法和途径 。钢 纤维增
初裂强度是混 凝土抗裂性能的重要标 志 ，
｝ ｆ ’ （ ’ ）
了纤维混凝土 强度 与纤维的掺 人量 、方向、 长 混凝土掺加 钢纤维后 ，弯 曲时裂缝 出现 强度显
著提高 ，其提 高的数值与纤 维掺量成正 比见图
图２ ４ ｌ ～ 钢纤维掺量与抗拉 强度
５ｌ ９
由于钢纤维的掺入， 其混凝土的物理力学性 维的初裂强度对比见图２ ２ ３ 。如图所示 ，随
存 在 的问题进 行 了探讨 。
曩誊 ｌ 置关｛诃誊 钢纤维、混凝土、物理力学性 Ｉ
能 、应 用现 状
纤 维混凝土的抗弯性 能最能反映 出纤维 的 的１ 倍 。 ．４ 混凝土 高强化是混凝土研究 发展 多年 来 增 强、增韧效 果。钢纤维混凝土 的抗弯强度随 的努 力方向。但是混凝 Ｉ 固仃的弱点 为抗拉 、 卜 抗弯 、抗 冲击 、抗爆以 致韧性 差等却 限制着其
高。
土进行抗 剪试验 ，得出在钢纤维体积率为 １ ％、
荩体增长３ ．％～１３２ ６９ ． １ ％。
％、３ 时 ，相应 的钢纤维混凝 土抗剪强度分别 ％ （ 复合材料 力学理沦是 由英国的Ｓ ｍｙ ２ ） ｗａ 教 ２ １３ ％、ｌ６ １ ６％。 授提出的 ， 要是 从复合材料 的混合原理 出发， 提高９ ．％、１６ 主 将纤维增强混凝土看作纤维的强化体系 ， 用混合 原理推 求纤维混凝土的抗拉和抗弯强度 ， 出 并提 径比及黏结力之 间的 关系。 ２３ ．初裂强度
纤维 对裂缝发生和发 展的阻滞作 用。该理论认 图２ ２ １ 纤维掺量 与抗弯强度对 比 ２２ ．抗剪性能
随 着钢纤 维掺 量的增加 ，混凝 土的抗拉强 度也呈 比例的提 高，不同钢纤维掺 量的混凝上 抗拉强 度，按直接及 间接 抗拉试验 方法 所得试 验结果见图２ １ ４ 。不同钢纤维掺量的混凝土 与空白混凝土抗拉 强度 比见图２ ４ ，当纤维 —２ 含量为２ ％时 ，混凝土抗拉 强度约为空 白｝ 凝土 ｝ 己 钢纤维对混凝 士抗拉性能改善 作用的影响
钢筋 混凝上 构件 中， 其抗 剪强 度主要是 的２３ 。 ．倍
为 ｒ 提高混凝土的抗 剪 为要增强混凝土的抗 裂性 和延性 ， 必须尽可能地 靠箍筋和弯起钢筋承担 ， ＿
往往用增加 这些抗剪钢筋 的数 量的方法 ， 闲素主要 有 ：钢纤维掺量 、钢纤维与混凝 土界 减小基体内部缺陷的尺寸， 降低裂缝端的应 力集 强度， 并且给施工带 面黏结 强度以及混凝土 基体强度 。焦楚杰等人 中程度 ． 而纤维的掺入起 到了优 化材料 内部组织 但其结果是不仅是工程投资增大 ， 特别是对薄 壁等结构 问题 就更突 出， 通 过试验得 出 ，钢纤维对 高强混 凝土劈裂抗拉 结构和降低裂缝端应 力集 Ｉ的双重效应 ． ｝ １ 理论分 来 不能 便 ， 析与试验证 明 ， 当纤维的平均 间距小于７ ６ 而采用 钢纤维混凝 士是解决达一 问题 的有效途 强度起着 显著 的增强效应 ，当钢 纤维体积率 为 ．ｍｍ ％～３ 时 ，钢纤维高强混凝土劈裂抗拉 强度较 ％ ６ 的钢纤维 高强混凝 １ 时， 纤维混凝： 的抗拉或抗弯初裂强度均得以提 径。东南大学蒋金洋等埘Ｃ ０
目程 术
钢纤维混凝土的性能及其发展应用
韩大春 长春春原工程检测有限公司 舞玺 摘要 介绍了 钢纤维混凝土的增强机理、
物 理 力 学性 能及 工程 应 用实 例 。对 钢纤 维 混凝 土
２ ，钢纤维混凝土的物理力学性能
能wenku.baidu.com生 了如下的改变 ：
２ １ 弯性能 ．抗
２ ３ １ 。钢纤维水泥砂浆和混凝 土与不掺钢纤 钢纤维 含量 的增加 ，ｌ 裂强度随之增加 ，当纤 ｉ Ｊ Ｊ 维含量为２ ％时 ， 凝土 初裂强度 为空 白混凝土 混
Ｌ ） Ｉ Ｅ ｖ （ Ｋ｛ 圳 ｖ ） 。２ ｏ∞ ２
强混凝土 ，就 是近年来研 究和应用最』 的途径 ‘
之一。
纤维掺量 （ ） ％ 图２ １ 纤维掺量与抗弯强度 — ｌ
掺 量的 增加 而 早直 线 形增 大 。不 同纤 维
图２ ｌ —３ 钢纤维掺最与初裂强度
１ 。 钢纤维混凝土是征普 通混凝土 中掺 入乱 向 掺量的抗 弯强度值 见图２ １ 当纤维 含量为 ％时 ，混 凝土的抗 弯强度约为不掺的２ ，水 倍 分布的短钢纤 维所 形成的一种 新型的 多相 复合 ２ ．５ 材料 。这些乱 向分 布的钢纤维能 够有效地 阻碍 泥砂 浆 的抗 弯强 度约 为 不掺 的２ 倍 ，见 网 混凝上内部微裂缝 的扩展及宏观 裂缝 的形成 ，
２ 卜一 ２。
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显著地改善 了混 凝土的抗拉 、抗 弯 、抗 冲击 及
抗疲劳性能 ，具 有较好的延性 。它足近些年 来 发展起来的一种性 能优 良日应 用广泛的复合材 ．
料。
钢纤维掺 （ ） ％
图２ ３ 钢纤维掺量 与初裂强度比值 ２ ２ 抗拉性能 ．４