纤维混凝土在实际应用中须注意的问题
性能差等弱点，而采用纤维增强混凝土是对混凝土进行改性的重要途径。本文概述了现阶段纤维混凝土的分类、研究和发展动态，并对纤维混凝土在实际应用过程中需注意的问题进行了总结。
混凝土是一种多相复合材料，由于各组成材料性质的差异和施工养护的影响，混凝土内部不可避免地存在大量的微裂缝，这些裂缝的存在，影响了混凝土的性能，特别是降低了混凝土抗拉强度，这也是混凝土呈脆性破坏的主要原因。通过加入掺合料和化学外加剂实现混凝土的密实性和强度的提高，是制备高性能混凝土的主要途径。但是，混凝土的抗拉强度与抗压强度之比仅为6%作用，仍存在拉压比低、韧性差与收缩大等缺点。随着抗压强度的提高，混凝土脆性表现得愈明显[1]。而纤维具有抑制混凝土收缩、提高混凝土抗拉强度、增加混凝土韧性的作用，能够解决高强高性能混凝土中出现的拉压比低、韧性差和收缩大的问题，也能适应现有施工水平和设备条件[2]。因此，纤维混凝土是当今混凝土技术发展的重要趋势。
1 分类
1.1 钢纤维混凝土
在普通混凝土中掺入适量钢纤维配制而成的混凝土，称为钢纤维混凝土或钢纤维增强混凝土。与普通混凝土相比，其抗拉强度、抗弯强度、
耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性、抗裂和抗爆等性能都得到很大提高[3]。
早期混凝土工程中采用的钢纤维主要品种有：用细钢丝切断生产的圆直型钢纤维，用熔抽法生产的钢纤维，用薄钢板剪切生产的平直型或扭曲型钢纤维。随着混凝土应用技术的发展，人们对钢纤维性能的认识不断深入。根据试验研究和工程应用实际情况，钢丝切断圆直型纤维与基体的粘结性能差，碳钢熔抽型纤维在高温冷却过程中表面往往会形成氧化皮，从而严重降低了纤维与基体的粘结性能。因而这几种类型的钢纤维在工程中被逐渐淘汰。相应的高强钢丝切断端钩型纤维、钢锭铣削端钩型纤维、剪切异型纤维、低合金钢熔抽型纤维，因其增强了与混凝土基体的粘结力，对混凝土的阻裂、增强、增韧的效果显著，在工程中逐渐得以广泛应用。
1.2 碳纤维混凝土
碳纤维混凝土是将碳纤维均匀地分散在水泥基体中，用以增加混凝土的物理力学性能的一种复合材料。碳纤维混凝土的主要特征具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性[4]。用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。
碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防震能力和抗弯强
度提高十几倍。碳纤维混凝土具有很高的抗拉性、抗弯性、抗断裂性、抗蚀性等特点。由于碳纤维的较小的膨胀系数，碳纤维混凝土的耐热性较好，温度变形也较小。
碳纤维混凝土中碳纤维主要作用是：阻止混凝土内部微裂缝的扩展并阻止宏观裂缝的发生及发展。因此对于其抗拉强度和主要由主拉应力控的抗剪、抗弯、抗扭强度等均有明显改善；同时具有高基体的抗变形能力，从而改善其抗拉、抗弯和冲击韧性。碳纤维体积分数为1.18%时，试件劈拉强度提高1.2%，按复合规则，碳纤维的增强作应随水泥中纤维含量的增大而增加，在碳纤维的重量百分含量小于5%时，这个关系几乎是线性的，含量再增加时，碳纤维难以在基体中分散均匀，不能起到增强效果，甚至使碳纤维混凝土抗拉强度降低。此外，碳纤维混凝土还具有良好的耐腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、耐干缩性及耐久性。
1.3 玻璃纤维混凝土
玻璃纤维混凝土（GRC）是将弹性模量较大的抗碱玻璃纤维，均匀地分布于水泥砂浆、普通混凝土基材中而制得的一种复合材料。近20年来，玻璃纤维混凝土在英国、美国、日本等40多个国家已开始大量应用。它将轻质、高强和高韧性优点集于一体，在建筑领域中占有独特地位。特别自20世纪90年代以来，低碱度水泥和超抗碱玻璃纤维的相继出现，把玻璃纤维混凝土技术引向新的发展阶段。
由于玻璃纤维的直径仅为5～20m，几乎与水泥的颗粒相接近，使用玻璃纤维时，所用的结合材料为水泥浆，或者在其中掺入细砂来使用，几乎不使用粒径较大的粗骨料。所以，用这种素材制作而成的复合材料，又称为增强补强水泥。
采用玻璃纤维混凝土是建筑工程今后发展方向，它不仅可以弥补普通混凝土制品自重大、抗拉强度低、耐冲击性能差等不足，而且还具有普通混凝土所不具有的特性。玻璃纤维混凝土制品较薄，质量较轻。由于采用抗拉强度极高的玻璃纤维作增强材料，因而其抗拉强度很高。玻璃纤维均匀分布于混凝土中，可以防止混凝土制品的表面龟裂，由于在破坏时能大量吸收能量，因而耐冲击性能优良、抗弯强度较高[5]。此外，玻璃纤维混凝土制品脱模性好、加工方便，易做成各种形状的异型制品。
1.4 聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土是将切成一定长度的聚丙烯纤维，均匀地分布在水泥砂浆或普通混凝土的基材中，用以增强基材的物理力学性能的一种复合材料。这种纤维混凝土具有轻质、抗拉强度高、抗冲击和抗裂性能等优点，也可以以聚丙烯纤维代替部分钢筋而降低混凝土的自重，从而增加结构的抗震能力。
聚丙烯纤维混凝土是研究与应用最多的合成纤维混凝土。随结晶度不同，聚丙烯纤维的密度范围为0.87～0.95 g/cm3，熔融温度107～
141℃。根据纤维形状和构造不同，聚丙烯纤维可分为单丝纤维、并行的原纤化纤维束和薄膜纤维。单丝纤维有较高的长径比，并行的原纤化纤维束能方便地在水泥基体中分散，虽化学键连接有限，但机械粘结好，可使纤维受力时不被拔出[6，7]。
聚丙烯纤维的抗拉强度虽然比普通混凝土高，但其弹性模量却比较低，在较高应力情况下，混凝土易达到极限变形。但在掺加适量聚丙烯纤维时，这种复合材料的抗冲击性能比普通混凝土要大得多，这为荷载不高但要求耐冲击、高韧性构件的制作，找到了一条很有发展前途的路子。此外，聚丙烯纤维不锈蚀，其耐酸、耐碱性能也好。
碳纤维加固施工方案 一、工程概况 通辽市华申名都西区住宅楼1#、2#、3#、5#楼工程，剪力墙暗柱纵向钢筋采用HRB400E14、HRB400E16、HRB400E20、HRB400E22、HRB400E25规格钢筋，电渣压力焊接，在送检过程中发现18组焊接试件复检不合格的问题，经公司QC小组分析讨论，主要原因是电源电压，次要原因是天气和人员操作因素，焊接试件不合格涉及的部分暗柱主要分布于1#负一层，一层；2#二层，三层；3#负一层，二层，四层，五层；5#负一层，一层，二层，三层。对所涉及的少数钢筋混凝土构件采取碳纤维加固措施。 二、施工方法 1、主要材料：碳纤维片材采用：200g/㎡碳纤维布，配套用胶应满足 《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CESC146：2003）的物理 力学性能。 （1）、抗拉强度标准值≥3400MPa； （2）、受拉弹性模量≥2.4×105MPa； （3）、伸长率≥1.7％； （4）、弯曲强度≥700MPa； （5）、层间剪切强度≥45MPa； （6）、仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度≥2.5MPa，且 为混凝土内聚破坏；
（7）、单位面积质量≤300g/㎡。 2、封堵材料由专业厂家提供，并应满足各项物理力学性能。（1）、抗拉强度≥40MPa； （2）、受拉弹性模量≥2500MPa； （3）、伸长率≥1.5％； （4）、抗弯强度≥50MPa，且不得呈脆性（碎裂状）破坏；（5）、抗压强度≥70MPa； （6）、钢-钢拉伸抗剪强度标准值≥14MPa； （7）、钢-钢不均匀扯离强度≥20KN/m； (8)、与混凝土的正拉粘结强度≥2.5MPa，且为混凝土内聚破坏（9）、不挥发物含量（固体含量≥99％）。
C50钢纤维混凝土配合比 1,设计依据及参考文献 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2000(J64-2000) 《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000 《国内公路招标文件范本》之第二卷技术规范(1) 《混凝土配合比设计计算手册》——刘长俊主编，辽宁科学技术出版社 2,确定钢纤维掺量： 选定纤维掺入率P=1.5%, T0=(78.67*P)kg=78.67*1.5=118kg; 3,确定水灰比 取W/C=0.45 (水灰比一般控制在0.40-0.53); 4,确定用水量: 取W=215kg(用水量一般控制在180-220kg),施工中采用掺用UNF-2A型高效减水剂,掺量为水泥用量的1%，减水率达10%，但考虑钢纤维混凝土的和易性较差，且施工中容易结团，故在试配中不考虑其减水效果，在试拌过程中观察其坍落度及施工性能。 5,计算水泥用量: C O=W O/(W/C)=215/0.45=478kg; 6,确定砂率: 取S P=65%(从强度和稠度方面考虑,砂率在60%-70%之间); 7,计算砂石用量: 设a=2 V S+G=1000L-[(W O/ρw+C O/ρc+T O/ρt+10L*a)] =1000L-[(215/(1/L)+478/(3.1/L)+118/(7.85/L)+10L*2)] =1000L-404L=596Lkg; S O = V S+G * S P * ρs=596 * 0.65 * 2.67 = 1034kg; G O = V S+G * (1-S P)*ρs = 596*0.35*2.67kg/L=557kg;
8,初步配合比: C O:S O:G O:T O:W O:W外= 478 : 1034 : 557 : 118 : 215 : 4.78 kg/m3 = 1: 2.16 : 1.17 : 0.25: 0.45 : 1% 9、混凝土配合比的试配、调整与确定: 试拌材料用量为: 水泥:砂:碎石:钢纤维:水:减水剂 = 11: 23.76: 12.87:2.75:4.95:0.11 kg; 拌和后，坍落度为10mm,能符合设计要求。观察拌和物施工性能： 棍度：中；保水性：少量；含砂：多； 拌和物在拌和过程中比普通砼困难，较难搅拌，但经机械振捣易密实。 6、经强度检测（数据见试表），28天抗压符合试配强度要求，故确定该配合比为基准配合比，即： 水泥: 砂: 碎石: 钢纤维: 水: 减水剂 = 11 : 23.76 : 12.87 : 2.75 : 4.95 : 0.11 kg = 1 : 2.16 : 1.17 : 0.25 : 0.45 : 1% = 478 : 1034 : 557 : 118 : 215 : 4.78kg/m3
l—2 钢纤维混凝土的配合比设计 钢纤维混凝土虽已在各种工程领域得到较广泛的应用，但对钢纤维混凝土拌合料的配合比设计，尚未建立起合理而成热的设计方法。国外有关学者，曾介绍过关于钢纤维混凝土配合比方面的资料，提出一些参考用表和经验配合比。国内有关单位”，曾提出要以抗折强度为指标进行钢纤维混凝土配合比设计，并通过试验，建立抗折强度与各主要影响因素之间量的关系，有利于配合比的设计。但多数仍按普通水泥混凝土的配合比设计方法，以混凝土的抗压强度确定拌合料的配合比，只是适当调整砂率、用水量和水泥用量。按此确定配合比时，为了获得较高的抗折强度，势必使抗压强度也相应提高，这是不必要的。钢纤维混凝土配合比的设计，应根据对钢纤维混凝土的使用要求和钢纤维混凝土配合比的特点进行合理的设计。 1-2-11-2-1钢纤维混凝土配合比设计的要求和特点 一、钢纤维混凝土配合比设计的要求 钢纤维混凝土配合比设计的目的是将其组成的材料，即钢纤维、水泥、水、粗细骨料及外掺剂等合理的配合，使所配制的钢纤维混凝土应满足下列要求: 1. 满足工程所需要的强度和耐久性。对建筑工程一般应满足抗压强度和抗拉强度的要求对路(道)面工程一般应满足抗压强度和抗折强度的要求。 2.配制成的钢纤维混凝土拌合料的和易性应满足施工要求。 3．经济合理。在满足工程要求的条件下，充分发挥钢纤维的增强作用，合理确定钢纤 维和水泥用量，降低钢纤维混凝土的成本。 二、钢纤维混凝土配合比设计的特点 钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土相比，其主要特点是： 1.在水泥混凝土的配合拌合料中掺入钢纤维，主要是为了提高混凝土的抗弯、抗拉、抗疲劳的能力和韧性，因此配合比设计的强度控制，当有抗压强度要求时，除按抗压强度控制外，还应根据工程性质和要求，分别按抗折强度或抗拉强度控制，确定拌合料的配合比，以充分发挥钢纤维混凝土的增强作用，而普通水泥混凝土一般以抗压强度控制(道路混凝土以抗折强度控制)来确定拌合料的配合比。 2．配合比设计时，应考虑掺人拌合料中的钢纤维能分散均匀，并使钢纤维的表面包满砂浆，以保证钢纤维混凝土的质量。 3．在拌合料中加入钢纤维后，其和易性有所降低。为了获得适宜的和易性，有必要适当增加单位用水量和单位水泥用量。 1-2-2钢纤维混凝土配合比设计原理与方法。 钢纤维混凝土配合比设计的基本方法是建立在钢纤维混疑土拌合料的特性及其硬化后的强度基础上的。其主要目的是根据使用要求，合理确定拌合料的水灰比，钢纤维体积率、单位用水量和砂率等四个基本参数，由此，即可计算出各组成材料的用量。 在确定基本参数时，既要满足抗压强度要求，又要符合抗折强度或抗拉强度要求，以及和易性、经济性要求。 试验表明，钢纤维混凝土的抗压强度、抗折强度和抗拉强度与水泥标号；水灰比、钢纤维体积率和长径比、砂率、用水量等因素有关，其中水灰比和水泥标号对抗压强度影响最大，其他因素影响较小。即钢纤维体积率和长径比、水泥标号却对抗折强度和抗拉强度影响最大，砂率和用水量对和易性影响较大。因此，采用以抗压强度与水灰比，水泥标号的关系来确定水灰比，然后用抗折强度或抗拉强度确定
碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 总则 1.0.1 为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构技术做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量，特制定本规程。1.0.2 本规程适用于房屋和一般构筑物的混凝土结构加固修复设计、施工和验收；铁路工程、公路工程、港口工程和水利水电等工程混凝土结构的加固修复及砌体结构、木结构加固修复中的共性技术问题，可参照本规程的有关规定执行。1.0.3 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构的设计、施工及验收，除应符合本规程的规定外，尚应遵守国家现行有关标准和规范的规定。1.0.4 采用粘贴碳纤维片材加固修复的混凝土结构，长期使用环境温度不应高于60℃.对处于特殊环境(腐蚀、放射、高温等)下的混凝土结构采用碳纤维片材进行加固修复时，还应遵守相应的国家现行有关标准和规范的规定，并应采取相应的防护措施。1.0.5 采用碳纤维片材加固修复混凝土结构前，应按照国家现行有关标准和规范对原有结构进行检测鉴定或评估。1.0.6 采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应由对该加固修复方法有经验的设计人员进行设计，并应由专业施工队伍进行施工。2.1术语2.1.1 碳纤维片材Carbon Fiber Reinforced Polymer Laminate 碳纤维布和碳纤维板的总称。2.1.2碳纤维布Carbon Fiber Sheet 碳纤维布为连续碳纤维单向或多向排列、未经树脂浸渍的布状碳纤维制品。2.1.3碳纤维板Carbon Fiber Plate 碳纤维板为连续碳纤维单向或多向排列、并经树脂浸溃固化的板状碳纤维制品。2.1.4 底层树脂Primer 用于
碳纤维补强加固混凝土结构 碳纤维是目前世界上已知的工程材料中比强度最高的，特别突出的是具有极高的抗拉强度和弹性模量。碳纤维布制成复合材料后的比重降低至钢铁的五分之一，是非常轻质的材料。同时，碳纤维又是一种力学性能优异的新材料。工程用的碳纤维是以高纯度的聚丙烯腈（PAN）为原料经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝，使一定量纤维的表面积增大很多，更利于加强与树脂胶的结合。施工中，树脂胶充分进入纤维之间，将各条纤维丝完全包裹起来，形成物理性能优异的复合材料。测试证明，碳纤维的抗拉强度可达4500N/mm2以上，形成复合材料后为3500N/mm2以上，分别是普通合金结构钢的9倍和7倍左右。碳纤维复合材料的弹性模量略高于普通钢材，碳纤维材料还具有优异的抗腐蚀性，对空气中氯离子含量高的沿海地区的结构加固工程特别适用。 碳纤维增强水泥：混凝土、水泥灰浆、水泥砂浆系列材料价格低廉，耐火、耐热、耐蚀性能优良，压缩强度也高，因此在土木建筑、海洋工程方面被大量使用。碳纤维增强水泥复合材料，在承受负荷时表面不再产生肉眼可见的龟裂，其拉伸强度和弯曲强度、弯曲韧性比不增强的高几倍到十几倍。其耐冲击性也得到改善。 由它制成的构件尺寸稳定，同时还具有防静电性、耐磨耗、耐腐蚀等性能，因而这些技术近年来得到较快发展。国外用碳纤维增强水泥的典型例子是：伊拉克巴格达建成的AL-Shaheecl纪念碑，在此大型建筑
结构上全面使用了碳纤维增强水泥；日本东京的37层的ARK事务所大楼外墙装修的幕墙，由碳纤维增强水泥灰浆制造。此后日本又陆续在大型建筑物上应用，并应用到桥梁建设中。 当前工程结构加固主要是应用碳纤片材。碳纤片材：有板状和布状编物两种，碳纤布更能适应不同结构外形的需要。碳纤布性能优劣除强度指标外，很重要的一点是对粘结剂的渗透性，和对粘结剂的消泡性能，这主要取决于碳纤布的编织技术，有些片材未经编织或无间隙，均会影响粘贴效果。主要的使用方法是将浸透了树脂胶的碳纤维布贴合到钢筋混凝土的受拉部位，如桥板的底面、梁体或桥墩的表面，并使其与混凝土结合成为一体，从而达到加固结构的目的。本方法还被广泛地用于隧道衬砌、建筑物的梁、柱等混凝土结构的加固补强工程。国内工程界已注意到此新兴的领域，各高等院校竞相投入在量人力和资金，成立课题组进行专题研究，相应设计规范正在审批中。近年国内许多加固工程已相继采用碳纤布进行加固，遍及建筑结构和铁路、公路桥梁，如广州古建筑六榕塔、广州市某立交简支梁桥、某高架路预应力箱梁、某高架路墩柱、海口市人民桥等；碳纤布加固突出的优点是加固后基本上不改变结构的外形，稍作处理则类似装修，在某五星级宾馆的梁板加固中被优先采用；但总的来说碳纤加固技术的应用在我国仍处于起步阶段，据有关报道，去年广州全年碳纤布用量仅为数千平米，相对于大量有待维修加固的桥梁和建筑物这是一个十分小的数字，应用前景应是很广阔的。
钢纤维混凝土 随着国民经济建设和公路交通事业的飞速发展，城市道路和国道干线公路上的车辆荷载及密度越来越大，行驶速度越来越快，致使路面的损坏也日趋严重起来。特别是对损坏的水泥混凝土路面而言，它不仅翻修投资大，且施工周期较长，严重影响交通畅通及行车安全。如用普通水泥混凝土修复路面虽有强度高，板块性好，有一定的抗磨性及承受气象作用的耐久性好等特点，但它的最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差，路面板块容易受弯折而产生断裂，所以就要求路面面板应有足够的抗弯、抗拉强度和厚度。用钢纤维混凝土修筑路面，就是意将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中（与混凝土一起搅拌），并通过分散的钢纤维，减小因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制混凝土裂缝的扩展，提高整个复合材料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力，因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上面，使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用，显着提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。特别是提高了混凝土的韧性和抗冲击性。 实践证明，采用钢纤维混凝土这一新型高强复合材料对路面修理，既可提高路面的抗裂性、抗弯曲、耐冲击和耐疲劳性，而且可改善路面的使用性能，延长使用寿命从而减少老路开挖，对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益；为提高道路补强与改造提供了良好的途径。 1、基本要求 1.1钢纤维混凝土材料 钢纤维混凝土就是在一般普通混凝土中掺配一定数量的短而细的钢纤维所组成的一种新型高强复合材料。由于钢纤维阻滞基体混凝土裂缝的产生，不但具有普通混凝土的优良性能，而且具有良好的抗折、抗冲击、抗疲劳以及收缩率小、韧性好、耐磨耗能力强等特性。可使路面厚度减薄50%以上，缩缝间距可增至15m～30m，不用设胀缝和纵缝。钢纤维混凝土用钢纤维类型有圆直型、熔抽型和剪切型钢纤维。其长度分为各种不同规格，最佳长径比为40～70，截面直径在0.4mm～0.7mm范围内，抗拉强度不低于380mpa.在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0%～2.0%（体积比），但最大掺量不宜超过2.0%。水泥采用425#～525#普通硅酸盐水泥，以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径为钢纤维长度的23.不宜大于20mm.细集料采用中粗砂，平均粒径0.35mm～ 0.45mm，松装密度1.37g/cm3.砂率采用45%～50%。 1.2钢纤维混凝土配合比 钢纤维混凝土混合料配合比的要求首先应使路面厚度减薄，其次是保证钢纤维混凝土有较高的抗弯强度，以满足结构设计对强度等级的要求即抗压强度与抗折强度，以及施工的和易性。钢纤维混凝土配合比设计基本按以下步骤进行。 （1）根据强度设计值以及施工配制强度提高系数，确定试配抗压强度与抗折强度；钢纤维混凝土抗折强度设计值的确定：fftm＝ftm（1+atmpflf/df） 式中fftm――钢纤维混凝土抗折强度设计值；ftm――与钢纤维混凝土具有相同的配合材料、水灰比和相近稠度的素混凝土的抗折强度设计值；atm――钢纤维对抗折强度的影响系数（试验确定）；pf――钢纤维体积率，%；lf/df――钢纤维长径比，当ftm＜6.0n/mm2时，可按表1采用。 （2）根据试配抗压强度计算水灰比；
钢纤维及钢纤维混凝土知识 混凝土用纤维的分类: 所用纤维按其材料性质可分为：①金属纤维。如钢纤维(钢纤维混凝土)、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。②无机纤维。主要有天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉等）和人造矿物纤维（抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维）。③有机纤维。主要有合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等）和植物纤维（西沙尔麻、龙舌兰等），合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。 钢纤维的性能和规格: 钢纤维是以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为40～80的纤维。 因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同，如冷拔钢丝拉伸强度为800-2000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa；钢水冷凝法虽为380MPa，但是适合生产耐热纤维。 为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维，其长度为10～60毫米，直径为0.2～0.6毫米，长径比为50～100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的；波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。 钢纤维的规格:
钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，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。 纤维混凝土的作用: 制造纤维混凝土主要使用具有一定长径比（即纤维的长度与直径的比值）的短纤维。但有时也使用长纤维（如玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯纤化薄膜）或纤维制品（如玻璃纤维网格布、玻璃纤维毡）。其抗拉极限强度可提高30～50％。 纤维在纤维混凝土中的主要作用，在于限制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展。在受荷（拉、弯）初期，当配料合适并掺有适宜的高效减水剂时，水泥基料与纤维共同承受外力，而前者是外力的主要承受者；当基料发生开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。 若纤维的体积掺量大于某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形，直到纤维被拉断或纤维从基料中被拨出，以致复合材料破坏。与普通混凝土相比，纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度，尤以韧性提高的幅度为大。 钢纤维主要用于制造钢纤维混凝土，任何方法生产的钢纤维都能起到强化混凝土的作用。 纤维的增强效果主要取决于基体强度(fm)，纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值，即I/d)，纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数)，纤维与基体间的粘结强度(τ)，以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。 钢纤维混凝土的力学性能： 加入钢纤维的混凝土其抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等性能均得到较大提高。 1、具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度 在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%，抗剪强度提高50%~100%。试验表明，长度为5~15mm，长径比为10~30的超短钢纤维抗压强度提高幅度较短纤维大得多，但抗拉强度、抗折强度较短纤维低得多。 2、具有卓越的抗冲击性能 材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。 3、收缩性能明显改善 在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低
碳纤维混凝土研究及发展探析 B工管10X XXXXXXX XXX 摘要：碳纤维材料具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能。它的出现和广泛运用将会改变我们的生活方式和提高我们的生活质量。本文从碳纤维复合材料的优异性能、加固原理、施工工艺等方面论述了碳纤维材料在土木工程中的应用，具有一定的推广意义。 关键词：碳纤维；混凝土；加固 1．碳纤维混凝土加固技术研究的意义 2.1碳纤维混凝土加固技术现状及发展趋势 长期以来，水泥、钢铁和木材一直是土木工程中广泛使用的三大建筑材料。 由水泥和砂石骨料所组成的混凝土具有较高的抗压强度,而且耐水、耐火、耐腐蚀，加之近几十年来的科学研究和工艺改进，混凝土制备技术已较为成熟，因此作为一种成本低、可靠性高的建筑材料，混凝土在21 世纪的建材行业中仍将是人们的首选对象。但混凝土是脆性材料，抗拉强度低、韧性差，无法单独完成大型建筑如大跨度结构的设计要求。用钢筋作为增强材料的钢筋混凝土极大地改善了混凝土的抗拉、抗折性能，使得混凝土的大范围使用延续至今。然而，钢筋不耐腐蚀，在较为恶劣的环境下，锈蚀严重，丧失与混凝土的结合能力，使结构无法达到预定的设计效果。[1、2] 就目前国内外研究状况来看，碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维等已成为混凝土增强材料的主要研究对象。而碳纤维具有强度高、模量大、耐腐蚀等优点，使其在混凝土增强研究中倍受人们关注,显示出旺盛的生命力。 2.2碳纤维混凝土技术研究的目的、意义 面对建筑材料发展中不断产生的新问题，建材研究工作者不断寻求新的解决方案。纤维增强水泥、纤维增强混凝土这一类复合材料发展很快，用石棉纤维、
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。 想了解更多碳纤维资讯，可以百度搜索“中国工程纤维网”，更多相关信息免费提供。 小飞象就跟大家一起来分享下这个实验吧： 将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。 通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。 而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测，在掺入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。 试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。 通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基础。
钢纤维混凝土力学性能报告 作者：波尔派丝吴
前言 现如今在建筑行业中使用最为广泛的材料就是混凝土，它是由骨料、水泥和水组成的，在实际应用当中能够表现出具有良好的抗压效果。在构件受力时利用自身的抗压性能抵抗荷载消除形变。根据混凝土的抗压强度可划分混凝土的等级，混凝土强度是结构设计和施工的重要依据。 但由于普通混凝土力学性能上的缺陷，抗弯拉强度小、弯曲韧度低、易开裂，导致其在工程作业中的应用受到很大限制。我们通常的解决办法是配筋，随着施工技术的革新，钢纤维问世，现今钢纤维改变混凝土性能已成为混凝土改性的重要途经之一。 钢纤维混凝土是指将规定尺寸、不连续的金属短纤维（即钢纤维）均匀、乱向地分散于混凝土中，形成一种可浇筑、可喷射的新型复合材料。因其在实际应用中表现出的抗拉、抗弯、抗剪、耐冲击性能优异，所以在建筑、公路、水工等领域中得到广泛应用。同时钢纤维混凝土相比于配筋混凝土具有更好等效弯曲强度与施工流水节拍。
I.钢纤维混凝土的基本组成 钢纤维混凝土是由粗骨料（石子）、细骨料（砂）、水泥、水、钢纤维以及适用工程状况的外加剂（无特定情况可不加）组成的一种非均质集合体复合材料。按设计配合比配制，经过立模、浇筑、振捣、整平、养护、拆模，形成具有设计强度的钢纤维混凝土构件。 II.钢纤维混凝土的基本力学性能 为了对钢纤维混凝土的力学性能分析，我们选用C30混凝土、SF80/50BP钢纤维（长径比80、长度50mm的冷拉端钩钢纤维）分别制作了6组样块，每组分别做6个样块，为了保证钢纤维的分散率采用成排钢纤维（在不使用外界设备干扰时成排钢纤维分散效果会优于散纤维），掺量分别为0kg/m3、5kg/m3、10kg/m3、15kg/m3、20kg/m3、25kg/m3，在恒温箱养护 28d后拆模进行试验。 A.抗压强度 龄期28d钢纤维混凝土试块与同等养护条件下龄期28d的普通混凝土试块相比较，在弹性形变阶段弹性模量与泊松比可视为基本相同； 实验数据表明，钢纤维对基体的抗压强度增强效果并不明显。在基体中加入钢纤维后，当钢纤维体积率的增加时基体的抗压强度略有提升，但增量很小，提升在0%~10%（前期工作者的大量实验也印证了此观点）。同时为了保障钢纤维在混凝土基体中的方向效能系数与粘接强度，钢纤维的长度需满足混凝土最大粒径的1.5~2.0倍，否则容易造成钢纤维的局部结团，相当于构成了薄弱截面，此时加入钢纤维反而会产生不利影响，造成钢纤维与混凝土界面粘结性状变差，其抗压强度甚至会比同配比的普通混凝土有所下降。
钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用 发表时间：2016-11-15T16:53:32.417Z 来源：《低碳地产》2016年8月第16期作者：常春燕[导读] 钢纤维混凝土是一种将钢纤维掺入普通水泥混凝土中的新型复合材料。 身份证号：13070519740217XXXX 河北省张家口市宣化区 075100 【摘要】钢纤维混凝土是一种将钢纤维掺入普通水泥混凝土中的新型复合材料。普通混凝土路面具有抗冲击性能力差、易产生裂缝并不断发展等缺陷。钢纤维混凝土是在混凝土中掺入钢纤维以改善混凝土性能，有效提高了混凝土的耐久性、抗拉强度、抗弯强度以及抗裂性能等。鉴于此，文章结合钢纤维混凝土的基本力学性能分析，主要针对钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用要点进行了分析，以供 参考。 【关键词】钢纤维混凝土；道路面层施工；应用要点 1 导言 近年来，伴随着经济的快速发展，人们的生活水平有了很大的提高，汽车作为一种便利的交通工具，开始进入普通百姓的生活，也使得公路所要承担的交通压力越来越大，人们对于路面的施工质量和使用寿命提出了更加严格的要求。考虑到传统路面采用的是水泥混凝土或者沥青混凝土，使用年限相对较短，甚至实际使用寿命可能仅仅达到设计寿命的一半，影响了公路行业的可持续发展。在这种情况下，钢纤维混凝土路面施工技术得到了普及和应用，在提升路面整体性能方面发挥着积极的作用，得到了公路施工企业的重视。 2 钢纤维混凝土的基本力学性能 2.1抗压强度 在抗压强度方面，钢纤维并不能很好的增加混凝土基体的抗压强度。钢纤维的加入只是略微提高了混凝土的抗压强度，提高幅度并不是很大，在10%左右。石料的最大粒径对钢纤维的长度在一定程度上起着决定性的作用，石料粒径过大或者钢纤维较短会造成钢纤维在混凝土中分布不均，使钢纤维在混凝土中局部结团，间接形成薄弱截面，影响了钢纤维与混凝土基体的粘结性能，反而使钢纤维混凝土的抗压强度有所下降。 2.2耐腐蚀性强 混合杂乱分布在钢纤维混凝土内部的钢纤维只要不让其与空气接触，一般不会发生锈蚀。实验表明，钢纤维在空气、污水、海水中都不容易被锈蚀。当把钢纤维放在海水和污水中5年后，其表面锈蚀程度小于5mm，在钢纤维混凝土表面或者是裂缝处的钢纤维受腐蚀的可能性较大。所以，建筑物会因钢纤维混凝土的耐腐蚀性而延长使用寿命，从而节省资源、能源。钢纤维的耐冻融性、耐热性和抗气蚀性都比较好，物理性能也得到了很大的提高。当在混凝土中掺入1.5%的钢纤维时，即使是对其进行高达150次的冻融操作，抗折和抗压强度也才下降20%。掺有钢纤维的耐火混凝土的抗热性也是极佳的，在极度高温下不会太过膨胀而断裂。所以，钢纤维混凝土的耐腐蚀性要比普通混凝土的抗腐蚀性更为优越。 2.3抗拉强度 在抗拉强度方面，钢纤维的加入对混凝土劈拉强度还是有很明显的加强的。试验表明，钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度比普通混凝土要高，且钢纤维掺量提高，劈拉强度也会相应提高，当混凝土中钢纤维掺量在1%～2%时，相应混凝土的28d劈拉强度增加40%～80%，但混凝土的早期劈拉强度与是否加入钢纤维的关系并不大。 2.4抗冲击性能 钢纤维的加入在很大程度上提高了混凝土的抗冲击性能，且在一定掺量范围内，抗冲击性能和钢纤维掺量是成正相关的。钢纤维混凝土具有良好的塑性变形能力，大大改善了普通混凝土性脆的缺陷，即使在冲击裂缝形成以后，钢纤维也能够延缓裂缝的延伸和扩大。在动荷载作用下，抗松散破碎的能力使钢纤维混凝土的耐久性大幅提升，这种情况下的混凝土虽然开裂，但不会立即破碎，基于这种能力钢纤维混凝土特别适用于一些铺面工程中，如:公路路面、桥面铺装、机场跑道等。 3 钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用要点 3.1混凝土和钢纤维配合比的科学选择 在钢纤维和混凝土配合比方面，主要的参考依据是路面的厚度、抗弯强度的设计以及钢纤维混凝土的抗折强度设计，在实践使用中主要采用以下公式进行计算：钢纤维和混凝土的配合比=素混凝土的抗折强度值×（1+钢纤维的强度系数×钢纤维的体积率×钢纤维的长度比）。从上述公式可以看出，钢纤维混凝土配合比和素混凝土的水灰配合比以及钢纤维的使用率、相关的浇筑范围以及钢纤维的强度紧密相连，其比例应该通过相关的强度和性能进行确定。 3.2模板的选择 模板应具有一定的强度、稳定性和刚度，允许振动梁在其上面行走振动而不发生变形、倾覆现象。我们选取了钢模板，外侧支护采用圆钢三脚架，模板隔离层采用聚乙烯薄膜，这样既可以方便拆模，又防止混凝土混合料从纵向传力杆孔洞处流出。 3.3钢纤维的投放和搅拌环节 在钢纤维的投放和生产过程中，采用先湿后干的分散式投放方式，防止出现搅拌过程中出现结团现象。在投放过程中，钢纤维应该采用细骨料定量的方式进行搅拌工作，通过分散式振捣的方式将钢纤维混入到混凝土之中。在钢纤维混凝土搅拌的过程中，一般按照先投放砂石再投放钢纤维，在搅拌均匀之后，再进行碎石和水泥的投放工作，通过这样的分级投放工作实现每一个环节的均匀搅拌，防止出现搅拌不均匀的情况。此外，对于搅拌机的选择也具有一定的要求，为了实现最佳的搅拌效果，需要采用双锥反转的方式进行搅拌，以确保最终的搅拌效果。 3.4路面铺筑 钢纤维混凝土路面的铺筑，应符合设计图纸的要求，满足JTGD40－2011《公路水泥混凝土路面设计规范》的要求。对拌和钢纤维混凝土路面进行摊铺时，不仅需要满足相关设备在普通混凝土路面施工中的各类规范，还必须充分考虑一些其他因素:在施工中，使用的机械布料以及摊铺方式必须能够确保钢纤维的均匀分布，保证结构的连续性，在对一块面板进行浇筑与摊铺时，应该避免出现中断的情况；应该通过试铺对布料松铺高度进行确定，而当拌和物的塌落度相同时，相比于普通混凝土路面，松铺高度应该高出10mm左右；拌和物与摊铺方式应该相适应，同时其工作性可以满足相应摊铺工艺下的振捣要求。
一、依据标准： 1、EN 14889-1:2006 - 纤维混凝土 - 第一部分：钢纤维—定义，规范以及规则； 2、UNI EN 14845-2:2007 - 纤维混凝土的试验方法 - 第二部分：混凝土的有效性； 3、EN 14651-2005 - 金属纤维混凝土试验方法 - 弯曲抗拉强度测试（比例限制（LOP),残余） 4、UNI–EN 10016 “用于拉伸或冷盘的非合金盘条—第一部分：一般要求” 5、UNI - EN 10218-1: 1995 - 钢丝和钢丝产品 - 常规 - 第一部分：测试方法 6、UNI 11037:2003 - Fibre d’acciaio da impiegare nel confezionamen –to di conglomerate cementizio rinforzato; 7、UNI 11039:2003 钢纤维混凝土-第一部分:定义、分类、规范和规则；第二部分：确定早期开裂强度和韧性指数的方法； 8、ASTM A820-01：纤维混凝土中钢纤维标准； 9、CNR - DT 204/2006 - Istruzoni per la pro gettazione, I’Esecuzione ed il Controllo di strutture di Calcestruzzo Fibroriforzato; 10、RILEM, 2001 - “钢纤维混凝土的测试和设计方法：钢纤维混凝土的单轴拉伸测试”，RILEM TC 162-TDF 推荐，材料和结构。
二、工程概况： 根据中华人民共和国行业标准，《公路水泥混凝土路面设计规范》，钢纤维混凝土整体地坪应铺设在均匀密实的地基土上，对淤泥，淤泥质土，回填土及杂填土的软弱地基，应根据地面使用要求，活荷载大小，地基地质情况按现行国家标准“建筑地基基础设计规范”（GB50007-2002）的有关规定利用与处理，并应严格按照设计及施工验收规范对地基处理的要求进行施工，即本项目首钢冷轧厂罩式退火工程Ⅱ标段，采用钢纤维混凝土施工。 1、首钢冷轧地坪Ⅱ约2835m2 混凝土等级：C25 混凝土厚度：300mm 钢纤维：Wirand FF3 掺量：20kg/m32 2、首钢冷轧地坪Ⅲ约2513m2 混凝土等级：C25 混凝土厚度：250mm 钢纤维：Wirand FF3 掺量：20kg/m3 三、钢纤维混凝土简介 （1）钢纤维混凝土配合比： Wirand FF3钢纤维掺量：每立方混凝土20公斤，混凝土标号: C25，
1.前言 所谓钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期，纤维与混凝土共同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤维成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。 2.钢纤维混凝土的基本性能 （1）强度和重量比值增大。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。（2）具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度。在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗拉强度提高25%～50%，抗弯强度提高40%～80%，抗剪强度提高50%～100%。 （3）具有卓越的抗冲击性能。材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2～7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。 （4）收缩性能明显改善。在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%～9%。 （5）抗疲劳性能显著提高。钢纤维混凝土的抗弯和抗压疲劳性能比普通混凝土都有较大改善。 （6）耐久性能显著提高。钢纤维混凝土除抗渗性能与普通混凝土相比没有明显变化外，由于钢纤维混凝土抗裂性、整体性好，因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。例如，掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀能力较其他条件相同的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和海水中都呈现良好的耐腐蚀性，暴露在污水和海水中5年后的试件碳化深度小于
［中图分类号］ ＴＵ５２８．５８２ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００２－３５５０－（２００６）０４－００２９－０３ ［收稿日期］２００６－０２－０７ ２００６年第４期（总第１９８期）Ｎｕｍｂｅｒ４ｉｎ２００６（ＴｏｔａｌＮｏ．１９８） 混 凝土 Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 全国中文核心期刊ＴｈｅＣｏｒｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａ １碳纤维 碳纤维是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状的碳化合物。它是由沥青纤维、聚合物纤维或含碳气体制成。２０世纪７０年代，英国首先用聚丙烯腈基（ＰＡＮ）碳纤维研制碳纤维增强水泥基材料（ＣＦＲＣ）板材，使用于伊拉克Ａｌ－Ｓｈａｋｅｅｄ纪念馆，开始了碳纤维增强混凝土研究与应用的先例。迄今为止，国际上已有多幢高层建筑应用了碳纤维增强混凝土板材，取得了好的效果。美、欧、日及亚洲其他国家包括我国台湾地区和韩国等都积极研究、开发生产碳纤维产品，其独特的特性是其他材料（如陶瓷和一些有机聚合物纤维束等）无法比拟的。目前，碳纤维增强混凝土作为智能材料正倍受国内外混凝土专家的研究与重视。 １．１碳纤维的制备 以聚丙烯腈原丝制备碳纤维为例，制备碳纤维的过程大体分三个阶段： 第一阶段是预氧化。在２００℃～３００℃的氧化气氛中，在原丝受张力的情况下进行，氧化过程是为了提高原料的高温稳定性，能使环化结构在较高温度下择优取向，显著地提高碳纤维的模量。由沥青和含碳气体制备的碳纤维不需要预氧化过程。第二阶段是碳化。在４００℃～１９００℃的惰性气氛中进行。这是碳纤维生成的主要阶段，在该阶段中除去了大量的氮、氢、氧等非碳元素，改变了原丝纤维的结构，形成了碳纤维。聚丙烯腈经碳化阶段后，碳化产率约为４０％～４５％，碳纤维的含碳率在９５％左右，这是一种由梯形聚合物六元环所连结起来的叠状结构，具有很好的拉伸强度，在碳化阶段，随着热处理温度提高，纤维弹性模量也提高，但拉伸强度却在出现一个最大值后逐渐下 降。 第三阶段是石墨化。石墨化过程的目的主要是使纤维值的结晶碳向石墨晶体取向，使之与纤维轴方向的夹角进一步减小，以提高碳纤维的弹性模量和获得更高的强度。 由沥青和聚合物纤维制备的碳纤维已实现商品化，而含碳气体制备的碳纤维尚未进行工业化生产；前者由短纤维和连续纤维两种形式，后者仅以短纤维形式出现。由于沥青和含碳气体制备的碳纤维的石墨化程度比由聚合物制备的碳纤维的石墨化程度高，因而它们的导热率更高、电阻更低，同时原材料的成本也比聚合物制备的碳纤维低的多。然而目前市场上用聚合物制备的碳纤维仍占主导地位，因为它们综合了机械性能优良和成本合理两方面的优点。由于近年的研究和发展，纤维加工生产技术的改进，大大降低了生产成本。 １．２碳纤维的种类和等级 由于碳纤维所用原料（母材）不同，产品可分为二种：一种是通长的（ＰＡＮ），多数是从聚丙烯晴纤维获得；另一种为短节（Ｐｉｔｃｈ），系石油或煤焦油熔化制成。这两种纤维的制造工艺相同，通长的纤维直接来自聚合物，而短长纤维是基于熔化制成的纤维。 根据碳纤维的性能分：Ⅰ高性能碳纤维：在高性能碳纤维中又分为高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等；Ⅱ低性能碳纤维：这类碳纤维有耐火碳纤维、碳质碳纤维、石墨碳纤维等。 按用途不同，碳纤维可分为五个等级：（１）高模量（ＨＭ）纤维，模量＞５００ＧＰａ；（２）高强度（ＨＴ）纤维，强度＞３ＧＰａ；（３）中等模量（ＩＭ）纤维，模量１００～５００ＧＰａ；（４）低模量（ＬＭ）纤维，模量１００～２００ＧＰａ；（５）普通用途（ＧＰ）短纤维，模量＜１００ＧＰａ和强度 碳纤维在混凝土中的应用 陈丽红，孟宏睿，惠雅莉 （陕西理工学院土木工程与建筑系 陕西汉中７２３０００） ［摘要］本文介绍了碳纤维的制备、碳纤维的结构和性能、碳纤维的分类与等级，重点讨论了碳纤维在混凝土中的增强阻裂作用、导电［关键词］ 碳纤维；增强；性能；混凝土 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ ＣＨＥＮＧＬｉ－ｈｏｎｇ，ＭＥＮＧＨｏｎｇ－ｒｕｉ，ＸＩＹａ－ｌｉ （ＳｈａａｎｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＨａｎＺｈｏｎｇ７２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｉｎ－ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｔｏｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｓｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｓａｎｅｍｐｈａｓｉｓｓｕｃｈａｓ：ｂｌｏｃｋｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｒａｃｋ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｅｎ－ｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｔｈｅｒｍｏｍｅｔｒｙａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｕｓｅｄａｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｍａｔｅｒｉａｌｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｃｏｎ－ｃｒｅｔｅｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ 性、温度敏感性和压电效应，以及碳纤维增强混凝土（ＣＦＲＣ）作为智能材料的发展趋势。２９??
谈公路桥梁钢纤维混凝土的性能 摘要：采用复合路面结构是充分发挥钢纤维混凝土路用性能和降低工程造价的有效途径。关键词：钢纤维；混凝土；施工技术；加固 1钢纤维和钢纤维混凝土的性能分析 1.1钢纤维基本性能 钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维4种。 切断钢纤维抗拉强度高,但与水泥砂浆的界面粘结性较差。对钢纤维表面进行变形处理,制成表面有刻痕的、末端带钩的、波纹形的钢纤维,或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维可以改善其力学性能。当用废钢丝绳切断而成时,必须进行除油污和除锈处理。 剪切钢纤维由剪切冷轧薄板制得,厚0.2～0.5mm,宽0.25～0.9mm,抗拉强度为450～800MPa,与水泥砂浆的粘结性比切断钢纤维好。 切削钢纤维由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制得,强度比原材料有较大提高,截面呈三角形,与水泥混凝土的粘结较好。熔抽钢纤维由熔融的钢水甩制而成,纤维强度因熔钢成分与热处理条件而异,表面不规则且有一层强度很低的氧化层。氧化层的存在降低了钢纤维与混凝土的粘结强度。钢纤维的弹性模量与抗拉强度都比较高,大约为水泥基材的5倍以上。同时钢纤维也可以制成各种变截面形状,以增加与水泥基材之间的握裹力。1.2钢纤维增强混凝土强度机理 钢纤维在混凝土中的主要作用,在于限制外力作用下基体中裂缝的扩展。在受荷（拉、弯）初期,水泥基料与钢纤维共同承受外力,而前者是外力的主要承受者:当基料发生开裂后,横跨裂缝的钢纤维成为外力的主要承受者。若钢纤维体积掺量超过某一临界值,整个复合材料可继续承受较高的荷载,并产生较大的变形,直到钢纤维被拉断或钢纤维从基料中被拨出,以至复合材料破坏。 1.3钢纤维混凝土的基本性能
1.原材料配比方面的质量控制 1.1 单位水泥用量 在保持水灰比不变的情况下，单位体积混凝土拌合料中，如水泥浆用量愈多，拌合料的流动性愈好，反之，较差。在钢纤维混凝土拌合料中，除必须有足够的水泥浆填充的空隙外，还需要有一部分水泥浆包裹骨料和钢纤维的表面形成润滑层，以减少骨料和钢纤维彼此间的摩擦阻力，使拌合料有更好的流动性。 1.2 水泥 水泥品种对混凝土的可泵性也有一定影响。一般宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，但均应符合相应标准的规定。 1.3 钢纤维 在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长则施工较困难，影响拌合物的质量，直径过细易在拌合过程中被弯折，过粗则在同样体积率时，其增强效果较差。 1.4 粗集料 粗集料的级配、粒径和形状对于混凝上拌合物的可泵性影响很大。级配良好的粗骨料，空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。因而泵送混凝土应用较多的国家，对粗集料的级配都有规定。 1.5 细集料 又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙并共同组成钢纤维混凝土的骨架。在保证钢纤维混凝土强度相同时，粗砂需要的水泥用量较细砂为少。显然，当水泥用量相同时，用粗砂配制的混凝上强度要比用细砂配制的混凝土强度为高。 1.6 减水剂 减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是一种对规定和易性混凝土可减少拌和用水量的外加剂，这种减水剂一般为可溶于水的有机物质。它可以改变新拌和硬化混凝土的性能，特别是提高混凝土的强度和耐久性。 1.7 其它掺合料 除去水、水泥、粗细集料、粉煤灰等材料外，在搅拌时还可加入其它掺合料，如矿渣、超细粉等。 2.钢纤维混凝土施工方面控制 2.1 泵送混凝土的质量控制 泵送混凝土的连续不间断地、均衡地供应，能保证混凝土泵送施工顺利进行。泵送混凝土要按照配合比要求、拌制得好，混凝土泵送时则不会产生堵塞。因此，泵送施工前周密地组织泵送混凝土的供应，对混凝土泵送施工是重要的。 泵送混凝土的供应，包括泵送混凝土的拌制和泵送混凝土的运送。泵送混凝土宜采用预拌混凝土，在商品混凝土工厂制备，用混凝土搅拌运输车运送至施工现场，这样制备的泵送混凝土容易保证质量。泵送混凝土由商品混凝土工厂制备时，应按国家现行标准，《预拌混凝土》的有关规定，在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。 拌制泵送混凝土时，应严格按混凝土配合比的规定对原材料进行计量，也应符合《预拌混凝土》中有关的规定。 混凝土搅拌时的投料顺序，应严格按规定投料。如配合比规定掺加粉煤灰时，则粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计的要求，且宜