1、淺談鋼纖維混凝土的性能特點及應用周佳鵬黑龍江大學水利電力學院20115153指導教師：史長瑩鋼纖維混凝土作為一種新型結構混凝土，具有高抗拉強度、斷裂韌性、疲勞等性能，澆筑成形簡單，適用于水電工程中的復雜應力部位。 其優(yōu)良的使用性能被越來越多的工程采用，結合鋼纖維混凝土在工程中的實際應用經驗，對其施工技術和注意事項進行了初步研究，指出鋼纖維混凝土的應用取得了良好的經濟效益和社會效益?！娟P鍵詞】鋼纖維混凝土性能施工工程應用0引言鋼纖維混凝土是在普通混凝土中配合適量鋼纖維的新復合材料，近年來國內外發(fā)展迅速，近年來國內外發(fā)展迅速。 鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，具有拉伸、彎曲、剪切強度高的優(yōu)點，混凝土

2、的耐裂性、韌性、耐沖擊性、耐久性等得到顯著改善。 鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，具有拉伸、彎曲、剪切強度高的優(yōu)點，混凝土的耐裂性、韌性、耐沖擊性、耐久性等得到顯著改善。1鋼纖維混凝土的定義和基本性能1.1鋼纖維混凝土的定義鋼纖維混凝土是指將直徑0.3 mm0.6 mm、長度20 mm、40 mm的短鋼在某特定方向或隨機方向上均勻配合在混凝土中的新復合混凝土。 鋼纖維的使用量為混凝土體積的1%2%。1.2鋼纖維混凝土的性質1.2.1形狀尺寸作為混凝土加固材料的鋼纖維，投入必須具備以下條件的：攪拌機后，其形狀、尺寸必須適合均勻地分散在混凝土中。 如果纖維過細，攪拌中大量的纖維會出現(xiàn)纖維球，難以使鋼

3、纖維均勻分散。 相反，如果纖維太粗太短，打刻時容易從混凝土中分離下沉。 考慮到以上方面，鋼纖維的直徑(或一邊的長度)優(yōu)選為0.3 mm0.6 mm，長度優(yōu)選為40 mm。 因為纖維過短的話就得不到補強效果，所以其長度為直徑的40倍60倍的話，就可以比較均勻地分散在混凝土中。1.2.2粘接強度為了能夠發(fā)揮鋼纖維對混合土的加強作用，鋼纖維和混合土的粘接強度必定很高。 粘接強度越高，耐裂紋性越好，拉伸強度和彎曲強度也顯著提高。 另一方面，作為提高鋼纖維的粘接強度的方法，有2 )在鋼纖維的軸線方向上以一定間距對截面進行塑性加工的方法2 )將鋼纖維的端部加工成異形鋼纖維。1.2.3硬度現(xiàn)在市售的鋼纖維，

4、在制作加工時多硬化，以低碳鋼為原料的鋼纖維也具有一定的硬度，所以攪拌時很少發(fā)生彎曲現(xiàn)象。 但是，如果在熱處理中鋼纖維過于軟化，則攪拌時容易彎曲，加強效果減半，相反，如果鋼纖維過脆，則攪拌中容易折斷，其加強效果也顯著減少。 盡管鋼纖維有一定的硬度，人們還是希望它有一定的彈性。1.2.4抗拉強度對鋼纖維抗拉強度的要求只有鋼纖維混凝土被破壞時不能斷裂的值。 一般來說，設鋼纖維的長度為l、直徑為d、與混凝土的粘接強度為s、鋼纖維在混凝土中產生的拉伸應力為Rt時，Rt=S#l/d，現(xiàn)在市售的鋼纖維的s值為50 kg/cm260 kg/cm21.2.5耐腐蝕性能鋼纖維比鋼筋細得多，一旦鋼纖維被腐蝕，鋼纖維

5、混凝土就會立即破損。 鋼纖維是在混凝土中不易被腐蝕但露出混凝土表面的鋼纖維，其中一部分會出現(xiàn)褐色斑點。 因此，在妨礙展望的幕墻等使用鋼纖維混凝土時，對所使用的鋼纖維實施防銹處理。 一般有總成處理法、鍍鋅和環(huán)氧樹脂的雙電鍍等。2鋼纖維混凝土的特點2.1鋼纖維混凝土的抗裂、拉伸、彎曲、剪切、耐磨性能、疲勞強度和抗凍性能都比普通混凝土有很大提高。 這樣可以減少鋼筋材料的消耗，減少混合土的使用量。 用鋼纖維混凝土鋪設道路路面、機場跑道、現(xiàn)場地面等，厚度減半，接縫間隔可以延長數(shù)倍到10倍，壽命大幅度增加。 用鋼纖維混凝土噴涂鐵路、公路、礦山隧道襯里，噴涂厚度可減少到50mm以下，消除鋼絲和鐵絲網的鋼筋，

6、不僅節(jié)約鋼材，而且混凝土質量更可靠。2.2鋼纖維混合土的最大優(yōu)點是大幅提高了混合土的抗裂強度和抗沖擊韌性，每立方米分散有數(shù)百萬根鋼纖維。 因此，可以用于受到耐裂紋性和沖擊強度要求的各種結構物。 用鋼纖維混凝土澆筑的剛性屋頂和防水設施，由于混凝土的耐裂性能大大提高，防漏性能良好，其壽命比/三毛氈四油0的傳統(tǒng)卷材屋頂長數(shù)倍。2.3使用鋼纖維噴射混凝土，可以容易地解決多年失修或失火的建筑物的加固修復問題。2.4由于改善了混凝土的性能，鋼纖維混凝土的壽命大幅度延長，維修費用也大幅度降低。三鋼纖維混凝土的缺點在中國土木工程學會混凝土及預應力混凝土委員會纖維混凝土專業(yè)委員會的指導下，從事纖維混凝土研究的科

7、研人員進行了多年的實驗研究和理論分析，所做的工作多以科學、實事求是的態(tài)度公布在各學術期刊及相關萩作上。 關于纖維混凝土的缺點，在初期的研究成果中被明確指出，在此進行簡單的總結。3.1對混凝土抗壓強度的影響較小鋼纖維混凝土抗壓試驗結果及其受力破壞過程的研究成果表明，在受壓條件下，試件達到抗壓強度后，由于鋼纖維發(fā)揮了限制裂縫展開的作用，宏觀表現(xiàn)不是鋼纖維明顯提高混凝土的抗壓強度，而是混凝土的后期變形能力3.2配合比設定修訂復雜由于加入了鋼纖維，所以為了包圍鋼纖維的大的總表面積需要大量的水泥砂漿，而且鋼纖維的存在使混凝土混煉物的摩擦力和屈服剪切力增加，使混凝土混煉物的流動性降低， 隨著鋼纖維體積率的

8、增大，降低的程度越來越大，這就需要在配合比修改時根據(jù)鋼纖維體積率的大小調整單位用水量和砂率等殘奧儀表，以滿足施工性能，根據(jù)鋼纖維配合量、鋼纖維類型，混凝土的配合比不同，帶來了配合比修改的復雜。3.3施工麻煩混煉鋼纖維混合土時，首先要保證鋼纖維均勻分散在混合土中，不發(fā)生纖維團結現(xiàn)象，這是發(fā)揮鋼纖維增強作用的前提。 在工序中，采用先將鋼纖維和其他骨料晾干，加入水使之濕潤混練的方法，或者混凝土混練后分散加入鋼纖維的方法。 但是，無論哪種混煉方式，都要延長混煉時間，混煉后必須目視混凝土混煉材料中鋼纖維的分散狀況，對施工者提出進一步的要求。3.4成本高由于原材料價格高，鋼纖維價格也高得多，鋼纖維混合土的

9、成本比混合土高出2倍以上。 目前國內市場上常用的鋼纖維品種較多，價格在每噸4000元至8000元之間，差別較大。 因此，對于實際工程，應根據(jù)工程情況和使用目的選擇符合要求的鋼纖維品種，進行實驗確定合理的配合量，不一定使用價格高的鋼纖維。3.5裂紋發(fā)生前的作用不明顯混凝土處于彈性作業(yè)階段，未發(fā)生裂紋時，鋼纖維的作用小。 由于鋼纖維的主要作用是限制裂縫，所以如果不產生裂縫或裂縫不發(fā)展，通過鋼纖維和混凝土之間的粘接力傳遞給鋼纖維的應力就小，鋼纖維發(fā)揮了很大的作用四鋼纖維混凝土拌和工藝要求(1)最好采用機械拌和。 鋼纖維體積率高、混煉物的稠度大時，攪拌機的一次混煉量為其額定混煉量以下是和量的80%。(

10、2)各材料的重量修正測量正確，稱量偏差在允許范圍內。(3)攪拌的投入順序和方法是攪拌中鋼纖維不凝固、不彎曲、不折斷，混煉機不過載停止運轉，出口不堵塞是原則。 最好選擇先干燥鋼纖維、水泥、粗骨料，然后加入水使其濕潤混練的方法。(4)鋼纖維混凝土的攪拌時間應通過現(xiàn)場攪拌試驗確定，比普通混凝土應規(guī)定的攪拌時間延長12分鐘。 采用先干后濕混練的混練試驗時，干燥時間不宜在1. 5min以上。五鋼纖維混凝土在水利水電工程中的應用5.1支護工程鋼纖維混凝土抗拉、抗彎、抗剪強度高，能承受大圍巖和土體的變形作用，保持良好的整體性，可用于隧道支護、山體護坡等工程。5.2蓄水、防滲、輸水管道工程鋼纖維混合土抗裂性能

11、好，收縮率低，防水、防滲性能好，可用于低壓輸水管、蓄水池、地下室防滲等工程。 另外，在蓄水和防滲結構中，鋼纖維混合土可以作為防水層，也可以根據(jù)情況代替鋼筋混合土作為結構層。5.3高速水流清洗磨損部位鋼纖維混凝土具有較高的抗沖磨、抗空蝕能力，可用于溢洪道、消力池、閘門底板等受高速水流作用的部位。5.4處于腐蝕環(huán)境的部件鋼纖維混合土具有良好的耐腐蝕性，可用于海水等腐蝕環(huán)境中的閘門、送水管路等部件的防腐蝕層和結構層。5.5動力荷載作用部位和抗震結構節(jié)點鋼纖維混凝土由于具有高抗拉強度、斷裂韌性、疲勞等性能，可以用于承受動力荷載的腳、抗震結構的框架節(jié)點等5.6復雜的應力部鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維紊亂分布，在各個方向都有強化和強化作用。 鋼纖維非常有利于混凝土結構的復雜應力區(qū)域的加固，而且澆筑成形容易，能夠應對比鋼筋更多種復雜的結構形式。6結語鋼纖維混凝土自發(fā)展以來，廣泛應用于公路路面、橋面、機場跑道等工程，同時也取得了一定的經濟效益和社會效益。 不僅彎曲強度出色，而且耐沖擊性、耐裂紋性也出色。 但是，應用程序目前有一定的限制。 這有幾個技術原因，價格高也是影響鋼纖維普及的重要因素之一。 事實上，要對鋼纖維混凝土進行合格的技術經濟評價，現(xiàn)在還為時尚早，需要綜合考慮長期利潤和短期利潤、一次投資和