浅谈钢纤维混凝土的性能特征及应用

1、浅谈钢纤维混凝土的性能特点及应用周佳鹏黑龙江大学水利电力学院20115153指导教师：史长莹钢纤维混凝土作为一种新型结构混凝土，具有高抗拉强度、断裂韧性、疲劳等性能，浇筑成形简单，适用于水电工程中的复杂应力部位。 其优良的使用性能被越来越多的工程采用，结合钢纤维混凝土在工程中的实际应用经验，对其施工技术和注意事项进行了初步研究，指出钢纤维混凝土的应用取得了良好的经济效益和社会效益。【关键词】钢纤维混凝土性能施工工程应用0引言钢纤维混凝土是在普通混凝土中配合适量钢纤维的新复合材料，近年来国内外发展迅速，近年来国内外发展迅速。 钢纤维混凝土与普通混凝土相比，具有拉伸、弯曲、剪切强度高的优点，混凝土

2、的耐裂性、韧性、耐冲击性、耐久性等得到显着改善。 钢纤维混凝土与普通混凝土相比，具有拉伸、弯曲、剪切强度高的优点，混凝土的耐裂性、韧性、耐冲击性、耐久性等得到显着改善。1钢纤维混凝土的定义和基本性能1.1钢纤维混凝土的定义钢纤维混凝土是指将直径0.3 mm0.6 mm、长度20 mm、40 mm的短钢在某特定方向或随机方向上均匀配合在混凝土中的新复合混凝土。 钢纤维的使用量为混凝土体积的1%2%。1.2钢纤维混凝土的性质1.2.1形状尺寸作为混凝土加固材料的钢纤维，投入必须具备以下条件的：搅拌机后，其形状、尺寸必须适合均匀地分散在混凝土中。 如果纤维过细，搅拌中大量的纤维会出现纤维球，难以使钢

3、纤维均匀分散。 相反，如果纤维太粗太短，打刻时容易从混凝土中分离下沉。 考虑到以上方面，钢纤维的直径(或一边的长度)优选为0.3 mm0.6 mm，长度优选为40 mm。 因为纤维过短的话就得不到补强效果，所以其长度为直径的40倍60倍的话，就可以比较均匀地分散在混凝土中。1.2.2粘接强度为了能够发挥钢纤维对混合土的加强作用，钢纤维和混合土的粘接强度必定很高。 粘接强度越高，耐裂纹性越好，拉伸强度和弯曲强度也显着提高。 另一方面，作为提高钢纤维的粘接强度的方法，有2 )在钢纤维的轴线方向上以一定间距对截面进行塑性加工的方法2 )将钢纤维的端部加工成异形钢纤维。1.2.3硬度现在市售的钢纤维，

4、在制作加工时多硬化，以低碳钢为原料的钢纤维也具有一定的硬度，所以搅拌时很少发生弯曲现象。 但是，如果在热处理中钢纤维过于软化，则搅拌时容易弯曲，加强效果减半，相反，如果钢纤维过脆，则搅拌中容易折断，其加强效果也显着减少。 尽管钢纤维有一定的硬度，人们还是希望它有一定的弹性。1.2.4抗拉强度对钢纤维抗拉强度的要求只有钢纤维混凝土被破坏时不能断裂的值。 一般来说，设钢纤维的长度为l、直径为d、与混凝土的粘接强度为s、钢纤维在混凝土中产生的拉伸应力为Rt时，Rt=S#l/d，现在市售的钢纤维的s值为50 kg/cm260 kg/cm21.2.5耐腐蚀性能钢纤维比钢筋细得多，一旦钢纤维被腐蚀，钢纤维

5、混凝土就会立即破损。 钢纤维是在混凝土中不易被腐蚀但露出混凝土表面的钢纤维，其中一部分会出现褐色斑点。 因此，在妨碍展望的幕墙等使用钢纤维混凝土时，对所使用的钢纤维实施防锈处理。 一般有总成处理法、镀锌和环氧树脂的双电镀等。2钢纤维混凝土的特点2.1钢纤维混凝土的抗裂、拉伸、弯曲、剪切、耐磨性能、疲劳强度和抗冻性能都比普通混凝土有很大提高。 这样可以减少钢筋材料的消耗，减少混合土的使用量。 用钢纤维混凝土铺设道路路面、机场跑道、现场地面等，厚度减半，接缝间隔可以延长数倍到10倍，寿命大幅度增加。 用钢纤维混凝土喷涂铁路、公路、矿山隧道衬里，喷涂厚度可减少到50mm以下，消除钢丝和铁丝网的钢筋，

6、不仅节约钢材，而且混凝土质量更可靠。2.2钢纤维混合土的最大优点是大幅提高了混合土的抗裂强度和抗冲击韧性，每立方米分散有数百万根钢纤维。 因此，可以用于受到耐裂纹性和冲击强度要求的各种结构物。 用钢纤维混凝土浇筑的刚性屋顶和防水设施，由于混凝土的耐裂性能大大提高，防漏性能良好，其寿命比/三毛毡四油0的传统卷材屋顶长数倍。2.3使用钢纤维喷射混凝土，可以容易地解决多年失修或失火的建筑物的加固修复问题。2.4由于改善了混凝土的性能，钢纤维混凝土的寿命大幅度延长，维修费用也大幅度降低。三钢纤维混凝土的缺点在中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土委员会纤维混凝土专业委员会的指导下，从事纤维混凝土研究的科

7、研人员进行了多年的实验研究和理论分析，所做的工作多以科学、实事求是的态度公布在各学术期刊及相关萩作上。 关于纤维混凝土的缺点，在初期的研究成果中被明确指出，在此进行简单的总结。3.1对混凝土抗压强度的影响较小钢纤维混凝土抗压试验结果及其受力破坏过程的研究成果表明，在受压条件下，试件达到抗压强度后，由于钢纤维发挥了限制裂缝展开的作用，宏观表现不是钢纤维明显提高混凝土的抗压强度，而是混凝土的后期变形能力3.2配合比设定修订复杂由于加入了钢纤维，所以为了包围钢纤维的大的总表面积需要大量的水泥砂浆，而且钢纤维的存在使混凝土混炼物的摩擦力和屈服剪切力增加，使混凝土混炼物的流动性降低， 随着钢纤维体积率的

8、增大，降低的程度越来越大，这就需要在配合比修改时根据钢纤维体积率的大小调整单位用水量和砂率等残奥仪表，以满足施工性能，根据钢纤维配合量、钢纤维类型，混凝土的配合比不同，带来了配合比修改的复杂。3.3施工麻烦混炼钢纤维混合土时，首先要保证钢纤维均匀分散在混合土中，不发生纤维团结现象，这是发挥钢纤维增强作用的前提。 在工序中，采用先将钢纤维和其他骨料晾干，加入水使之湿润混练的方法，或者混凝土混练后分散加入钢纤维的方法。 但是，无论哪种混炼方式，都要延长混炼时间，混炼后必须目视混凝土混炼材料中钢纤维的分散状况，对施工者提出进一步的要求。3.4成本高由于原材料价格高，钢纤维价格也高得多，钢纤维混合土的

9、成本比混合土高出2倍以上。 目前国内市场上常用的钢纤维品种较多，价格在每吨4000元至8000元之间，差别较大。 因此，对于实际工程，应根据工程情况和使用目的选择符合要求的钢纤维品种，进行实验确定合理的配合量，不一定使用价格高的钢纤维。3.5裂纹发生前的作用不明显混凝土处于弹性作业阶段，未发生裂纹时，钢纤维的作用小。 由于钢纤维的主要作用是限制裂缝，所以如果不产生裂缝或裂缝不发展，通过钢纤维和混凝土之间的粘接力传递给钢纤维的应力就小，钢纤维发挥了很大的作用四钢纤维混凝土拌和工艺要求(1)最好采用机械拌和。 钢纤维体积率高、混炼物的稠度大时，搅拌机的一次混炼量为其额定混炼量以下是和量的80%。(

10、2)各材料的重量修正测量正确，称量偏差在允许范围内。(3)搅拌的投入顺序和方法是搅拌中钢纤维不凝固、不弯曲、不折断，混炼机不过载停止运转，出口不堵塞是原则。 最好选择先干燥钢纤维、水泥、粗骨料，然后加入水使其湿润混练的方法。(4)钢纤维混凝土的搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，比普通混凝土应规定的搅拌时间延长12分钟。 采用先干后湿混练的混练试验时，干燥时间不宜在1. 5min以上。五钢纤维混凝土在水利水电工程中的应用5.1支护工程钢纤维混凝土抗拉、抗弯、抗剪强度高，能承受大围岩和土体的变形作用，保持良好的整体性，可用于隧道支护、山体护坡等工程。5.2蓄水、防渗、输水管道工程钢纤维混合土抗裂性能

11、好，收缩率低，防水、防渗性能好，可用于低压输水管、蓄水池、地下室防渗等工程。 另外，在蓄水和防渗结构中，钢纤维混合土可以作为防水层，也可以根据情况代替钢筋混合土作为结构层。5.3高速水流清洗磨损部位钢纤维混凝土具有较高的抗冲磨、抗空蚀能力，可用于溢洪道、消力池、闸门底板等受高速水流作用的部位。5.4处于腐蚀环境的部件钢纤维混合土具有良好的耐腐蚀性，可用于海水等腐蚀环境中的闸门、送水管路等部件的防腐蚀层和结构层。5.5动力荷载作用部位和抗震结构节点钢纤维混凝土由于具有高抗拉强度、断裂韧性、疲劳等性能，可以用于承受动力荷载的脚、抗震结构的框架节点等5.6复杂的应力部钢纤维混凝土中的钢纤维一般呈三维紊乱分布，在各个方向都有强化和强化作用。 钢纤维非常有利于混凝土结构的复杂应力区域的加固，而且浇筑成形容易，能够应对比钢筋更多种复杂的结构形式。6结语钢纤维混凝土自发展以来，广泛应用于公路路面、桥面、机场跑道等工程，同时也取得了一定的经济效益和社会效益。 不仅弯曲强度出色，而且耐冲击性、耐裂纹性也出色。 但是，应用程序目前有一定的限制。 这有几个技术原因，价格高也是影响钢纤维普及的重要因素之一。 事实上，要对钢纤维混凝土进行合格的技术经济评价，现在还为时尚早，需要综合考虑长期利润和短期利润、一次投资和