鋼纖維混凝土良好性能及應(yīng)用趨勢(shì)

許紹超　崔小敬

1 引言

如今，混凝土已成為現(xiàn)代最主要的工程結(jié)構(gòu)材料之一?；炷两Y(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域，在各類工程結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位。隨著建筑產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展以及人們對(duì)住宿的需求越來越大，可以預(yù)見，今后混凝土仍將是一種重要的工程材料，而且混凝土結(jié)構(gòu)必將占據(jù)更加重要的角色。它在物理力學(xué)性能及材料來源方面具有許多優(yōu)點(diǎn)。如耐久性、耐火性、可模型、整體性好，易于就地取材等。但是，由于混凝土抗裂性能較差，韌性差，在荷載作用下易于開裂，并且一旦損壞修復(fù)比較困難，這些缺點(diǎn)限制了其在不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。因此，復(fù)合材料的使用就顯得尤為重要。復(fù)合材料可以充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，并融各種材料的優(yōu)點(diǎn)于一體，彌補(bǔ)單一材料的不足。鋼纖維混凝土，是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。隨著對(duì)鋼纖維混凝土研究的不斷深入。鋼纖維混凝土被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。重要工程如水壩、核電站、人防設(shè)施等，以及承受沖擊荷載較大的工程如道路，橋梁等，都已經(jīng)整體或局部使用了鋼纖維混凝土，大大提高了工程的抗沖擊承載力，對(duì)工程的耐久性具有重要意義。

2 鋼纖維混凝土的主要性能

1.強(qiáng)度和重量比值增大。

鋼纖維混凝土與素混凝土或鋼筋混凝土相比，重量更輕，并且具有更高的強(qiáng)度。這是鋼纖維混凝土具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)志。

2.具有較高的抗拉、抗彎、抗剪、和抗壓強(qiáng)度。

混凝土摻入鋼纖維后，與素混凝土相比，抗拉強(qiáng)度提高40%-80%，抗彎強(qiáng)度提高60%-120%，抗剪強(qiáng)度提高50%-100%，抗壓強(qiáng)度提高幅度較小，一般在25%之內(nèi)，但抗壓韌性卻大幅度提高。

3.具有優(yōu)越的抗沖擊性能。

材料抵抗沖擊或震動(dòng)荷載作用的性能，稱為沖擊韌性。在通常的鋼纖維摻量下，混凝土的沖擊韌性可大幅度提高。

4.抗疲勞性能、耐久性能顯著提高。

由于鋼纖維混凝土抗裂性好、整體性好，因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。摻量為1%，強(qiáng)度等級(jí)為C35的鋼纖維混凝土的耐磨損失比普通混凝土降低30%。因此鋼纖維混凝土不需要防腐蝕處理。這較鋼筋混凝土是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

鋼纖維混凝土強(qiáng)度的提高是依靠混凝土中加入的亂向分布的鋼纖維。鋼纖維的主要性能包括抗拉強(qiáng)度與粘結(jié)強(qiáng)度。鋼纖維具有較好的抗拉性能。試驗(yàn)表明，鋼纖維混凝土的破壞主要是由于鋼纖維被拔出而破壞，而不是因?yàn)殇摾w維拉斷而破壞。因此鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度都能滿足要求?；炷两Y(jié)構(gòu)的破壞往往是由于裂縫的開展造成的。亂向成分布的鋼纖維阻礙內(nèi)部微觀裂縫的擴(kuò)展及抑制外部宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷初期，水泥基料與鋼纖維共同承受外力，當(dāng)混凝土開裂后，橫跨裂縫的鋼纖維成為主要的受力體。仍能承擔(dān)很大的荷載。因此鋼纖維混凝土表現(xiàn)出了更加優(yōu)越的性能。鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，它克服了普通混凝土抗拉強(qiáng)度低，極限延伸率小，脆性大的特點(diǎn)，優(yōu)越性顯而易見。因此基于性能上的優(yōu)點(diǎn)，鋼纖維混凝土在研究和應(yīng)用方面得到認(rèn)可，越來越廣泛地被用于土木工程各領(lǐng)域。鋼纖維混凝土對(duì)建筑顯示出越來越重要的意義。

3 鋼纖維混凝土的發(fā)展趨勢(shì)

鋼纖維混凝土雖然有很多長(zhǎng)處，但在應(yīng)用上目前還收到一定的限制。這其中有工藝上的一些原因，如施工和易性較差，粘結(jié)性能也有待進(jìn)一步改善。向基體混凝土中摻入鋼纖維，比較不易于實(shí)現(xiàn)，使鋼纖維在混凝土中均勻分布，在制作工藝方面仍具有一定的難度。當(dāng)然，應(yīng)用鋼纖維混凝土，費(fèi)用較高，工程造價(jià)也是制約其被廣泛使用的一個(gè)重要因素。

但是，鋼纖維混凝土對(duì)結(jié)構(gòu)性能的改善是有目共睹的，也是非常顯著的。同時(shí)，加強(qiáng)加深鋼纖維混凝土材料的研究和應(yīng)用也是必須的。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)住房的需求，無論質(zhì)量上還是數(shù)量上，都越來越高，以及資源的日趨緊張，建筑結(jié)構(gòu)必將向著高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需要。同時(shí)，社會(huì)越來越提倡可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)代化建筑產(chǎn)業(yè)也必將向著綠色建筑的方向發(fā)展。同時(shí)，鋼纖維混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如可縮短工期，提高工程質(zhì)量等。因此，鋼纖維混凝土的應(yīng)用必將越來越廣泛。隨著對(duì)建筑的要求越來越高，以及技術(shù)日新月異地發(fā)展，鋼纖維混凝土將向高強(qiáng)鋼纖維混凝土，鋼纖維增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土的方向發(fā)展。并且在將來的建筑工程領(lǐng)域必將占據(jù)這越來越重要的地位。

參考文獻(xiàn)

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