钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能对比分析研究

钢纤维混凝土在混凝土拌合物中，掺入适量的钢纤维，可配成一种既可浇筑又可喷射的特种混凝土，这就是钢纤维混凝土。

与普通混凝土相比，钢纤维混凝土抗拉、抗弯强度及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性和抗裂、抗爆等性能都可得到提高。

因为大量很细的钢纤维均匀地分散在混凝土中，与混凝土接触的面积很大，因而，在所有的方向，都使混凝土的强度得到提高，大大改善了混凝土的各项性能。

1．钢纤维的基本要求（1）钢纤维的强度钢纤维混凝土破坏时，发现往往是钢纤维被拉断，这不是因为钢纤维抗拉强度不足，而是因为其韧性不足造成的。

因此，要提高其韧性。

如果材料通过淬火或其他急冷硬化方法获得，尽管其抗拉强度较高，但质地较脆，在搅拌过程中易被折断，反而会降低强化效果。

因此，只要不是易脆断的钢材，通常强度较高的纤维可满足要求。

一般钢纤维的抗拉强度不得低于380MPa。

当工程有特殊要求时，钢纤维抗拉强度可由需方根据技术与经济条件提出。

（2）钢纤维的尺寸和形状钢纤维的尺寸，主要由强化特性和施工难易性决定。

钢纤维如太粗或太短，其强化特性差，如过细或过长，则在搅拌时容易结团。

为了增强钢纤维同混凝土之间的粘结强度，常采用增大表面积或将纤维表面加工成凹凸形状，按外形可为平直形、波浪形、压痕形、扭曲形、端钩形、大头形等，见图1。

按横截面可为圆形、矩形、月牙形及不规则形等。

图1 钢纤维的外形钢纤维的标称长度指钢纤维两端点之间的直线长度，其尺寸可为15~60mm。

钢纤维截面的直径或等效直径宜在0.3~1.2mm。

钢纤维长径比或标称长径比宜在30~100。

钢纤维混凝土结构对钢纤维几何尺寸参数的要求宜符合表1的规定。

钢纤维几何参数采用范围表1注：钢纤维的等效直径是指非圆形截面换算成圆形截面的直径。

2．钢纤维的种类和特征钢纤维的种类、制造方法及特征见表2。

钢纤维的抗拉强度见表3。

从各类钢纤维对混凝土的增强效果来看，则以切断纤维、冷轧钢板剪切纤维和加工硬度较大的铣削纤维比较好。

CF30钢纤维混凝土力学性能试验研究苑辉，徐亮，杨飞辽宁工程技术大学研究生学院，辽宁阜新（123000）E-mail ：uckyuanhui@摘 要：对钢纤维体积率（）为0～1.5%、基体强度为C30的钢纤维混凝土进行了立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验研究。

试验结果表明：钢纤维混凝土抗压强度随的增加小幅度增长，而钢纤维对SFRC 的抗拉、抗折性能起着明显的增强作用。

f V f V 关键词：钢纤维混凝土；抗压强度；劈裂抗拉强度；抗折强度中国图书分类号：TU 528。

572 文献标识码：A引言钢纤维混凝土(简写为SFRC)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复合材料[1]。

它不仅具有普通混凝土的优良特性，同时由于钢纤维的存在限制了裂缝的开展，从而使原来本质上是脆性的混凝土材料呈现出很高的抗裂性能并能推迟裂缝的出现。

以往研究侧重于高强度混凝土，对中等强度混凝土研究较少，因此，本文针对=0、0.5%、1.0%、1.5%，基体强度为C30的SFRC 进行基本力学性能试验研究，以供工程设计参考。

f V 1. 试验概况[2]实验中所采用的钢纤维为常州武进利源钢纤维公司生产的剪切型钢纤维，长度32mm ，长径比 59。

水泥为盘山水泥厂生产的盘山牌P.O 32.5普通硅酸盐水泥。

骨料最大粒径为20mm ；混凝土的配合比为水泥420 kg/m 3，水189 kg/m 3，砂837 kg/m 3，石837 kg/m 3；水灰比0.45。

立方体抗压强度计算公式为AF f cu = （1） 式中：— 钢纤维混凝土抗压强度（MPa ）；cu f F — 极限荷载（N ）；A — 受压面积（mm 2）； 劈裂抗拉强度计算公式为 A P a P R t 637.022==π （2） 式中：—钢纤维混凝土劈裂抗拉强度（MPa ）；t R P —最大荷载（）N a —劈裂抗拉立方体试件的边长；—试件的劈裂面积，A 2a A =抗折强度按下式计算：2bhFl f cf =(3) 式中：—钢纤维混凝土抗折强度（Mpa ）；—荷载（N ）；—支座间距（mm ）； ts f F l b —试件截面宽度（mm ）；—试件截面高度（mm ）。

混凝土中钢纤维的加入对力学性能的影响研究一、绪论混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其力学性能对工程质量和安全至关重要。

随着科学技术的不断进步，越来越多的研究表明，在混凝土中添加钢纤维可以显著提高混凝土的力学性能。

因此，本文将深入探讨混凝土中钢纤维的加入对力学性能的影响。

二、文献综述1. 钢纤维的种类目前常见的钢纤维有冷拉钢丝、热拉钢丝、钢纤维板、钢纤维筋等。

不同种类的钢纤维对混凝土的力学性能影响不同。

2. 钢纤维的加入量钢纤维的加入量是影响混凝土力学性能的重要因素。

通常在混凝土中添加0.5%~2.5%的钢纤维可以显著提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。

3. 钢纤维的尺寸和形状钢纤维的尺寸和形状也影响混凝土的力学性能。

一些研究表明，较长的钢纤维可以提高混凝土的抗拉强度和韧性，而较短的钢纤维可以提高混凝土的抗冲击性能。

4. 钢纤维的分散性钢纤维的分散性对混凝土的力学性能影响较大。

较好的钢纤维分散性可以提高混凝土的抗裂性能和韧性，减少混凝土的缺陷和损伤。

三、实验方法1. 实验材料本实验所使用的材料包括水泥、砂子、骨料、钢纤维等。

2. 实验步骤（1）将水泥、砂子、骨料按照一定比例混合，并加入适量的水进行搅拌；（2）将钢纤维加入混凝土中，并再次搅拌；（3）将混凝土浇入模具中进行振捣，待混凝土凝固后取出；（4）测量混凝土的抗拉强度、抗压强度、抗冲击性能等力学性能。

四、实验结果分析1. 钢纤维的种类根据实验结果，不同种类的钢纤维对混凝土的力学性能影响不同。

冷拉钢丝和热拉钢丝的加入可以显著提高混凝土的抗拉强度和韧性，但对混凝土的抗冲击性能影响不大。

钢纤维板和钢纤维筋的加入可以显著提高混凝土的抗冲击性能，但对混凝土的抗拉强度影响较小。

2. 钢纤维的加入量根据实验结果，适量的钢纤维加入可以显著提高混凝土的力学性能。

当钢纤维的加入量达到1.5%时，混凝土的抗拉强度和抗冲击性能均达到最高点。

但当钢纤维的加入量超过2.5%时，混凝土的力学性能反而会降低。

钢纤维混凝土的应用与研究一、引言钢纤维混凝土是一种新型的建筑材料，其具有高强度、高韧性、高耐久性等优点，因此在建筑行业中得到了广泛的应用。

本文将从钢纤维混凝土的定义、性能、应用领域、施工与试验等方面进行详细介绍和研究。

二、钢纤维混凝土的定义钢纤维混凝土是在混凝土中加入一定量的钢纤维，使混凝土具有更好的抗拉强度和韧性。

钢纤维混凝土可以分为两种类型，一种是钢筋混凝土，另一种是钢纤维增强混凝土。

钢筋混凝土是在混凝土中加入钢筋，增强混凝土的抗拉性能，而钢纤维增强混凝土是在混凝土中加入钢纤维，增强混凝土的抗拉性能和韧性。

三、钢纤维混凝土的性能1.高强度：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更高的抗拉强度和抗压强度。

2.高韧性：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更好的韧性，能够在受到冲击或震动时不易破裂。

3.高耐久性：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更好的耐久性，能够长时间地保持其强度和韧性。

4.施工性能好：钢纤维混凝土的施工性能比较好，能够适应不同的构造形式和施工环境。

四、钢纤维混凝土的应用领域1.工业建筑：钢纤维混凝土可以用于各种工业建筑的地面、墙体和屋顶等部分，具有较好的耐磨性和承重能力。

2.公路和桥梁：钢纤维混凝土可以用于公路和桥梁的路面、桥墩和桥梁板等部分，具有较好的抗冲击性和耐久性。

3.隧道工程：钢纤维混凝土可以用于隧道工程的衬砌、地面和顶板等部分，具有较好的防火性能和耐久性。

4.水利工程：钢纤维混凝土可以用于水利工程的水泵房、水箱和水塔等部分，具有较好的防水性能和耐久性。

五、钢纤维混凝土的施工与试验1.施工流程：钢纤维混凝土的施工流程与普通混凝土的施工流程类似，包括原材料的搅拌、浇注、养护等步骤。

2.试验方法：钢纤维混凝土的试验方法包括抗压强度试验、抗拉强度试验、韧性试验等。

这些试验可以通过国家标准进行。

六、结论钢纤维混凝土是一种新型的建筑材料，具有较好的性能和应用前景。

随着建筑行业的不断发展，钢纤维混凝土的应用将会越来越广泛。

钢纤维混凝土中纤维含量对力学性能影响的研究一、引言钢纤维混凝土是一种新型的混凝土材料，它通过添加钢纤维来增强混凝土的力学性能，从而提高其抗张强度、抗裂性能、抗冲击性能和耐久性等方面的指标。

在工程应用中，钢纤维混凝土已经被广泛应用于地下结构、隧道、桥梁、机场跑道、船坞等重要工程中。

然而，钢纤维混凝土的力学性能受到纤维含量的影响，因此，深入研究纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响具有重要的理论和实际意义。

二、钢纤维混凝土的力学性能钢纤维混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、裂缝扩展性和抗冲击性能等指标。

其中，抗拉强度和裂缝扩展性是钢纤维混凝土的重要性能指标。

1. 抗拉强度抗拉强度是钢纤维混凝土的重要性能指标之一，它直接影响混凝土的抗裂性能。

研究表明，混凝土中添加钢纤维后，抗拉强度得到了显著提高。

这是因为钢纤维可以在混凝土中形成一种网状结构，有效地阻止了裂缝的扩展，从而提高了混凝土的抗拉强度。

2. 裂缝扩展性裂缝扩展性是钢纤维混凝土的另一个重要性能指标，它反映了混凝土在受力时的变形能力和抗裂性能。

研究表明，混凝土中添加钢纤维后，裂缝扩展性得到了显著提高。

这是因为钢纤维可以在混凝土中形成一种网状结构，有效地阻止了裂缝的扩展，从而提高了混凝土的裂缝扩展性。

三、纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响纤维含量是影响钢纤维混凝土力学性能的重要因素之一。

纤维含量的变化会直接影响钢纤维混凝土的力学性能。

下面将从抗拉强度、裂缝扩展性和抗冲击性能三个方面探讨纤维含量对钢纤维混凝土力学性能的影响。

1. 抗拉强度研究表明，纤维含量对钢纤维混凝土的抗拉强度有显著影响。

当纤维含量较低时，钢纤维可以形成一个较为松散的网状结构，不能有效地阻止裂缝的扩展，从而抗拉强度较低。

当纤维含量增加时，钢纤维之间的相互作用增强，形成了一个更为紧密的网状结构，可以有效地阻止裂缝的扩展，从而抗拉强度得到了显著提高。

但是，当纤维含量过高时，钢纤维之间的相互作用过于强烈，会导致混凝土中的孔隙率降低，从而影响混凝土的强度和耐久性。

含超短钢纤维RPC混凝土力学性能摘要：本文开展了掺入一定量的超短钢纤维的RPC混凝土相关性能实验，主要研究了超短钢纤维对RPC混凝土的密度、抗压强度、抗折强度、破坏能等相关性能的影响规律。

关键词：超短钢纤维；密度；抗压强度；抗折强度；破坏能1.引言活性粉末混凝土是一种特殊的高性能纤维增强水泥基材料。

添加钢纤维可以通过提高韧性、延展性及拉伸强度来提高RPC混凝土的动载荷下结构性能，减小开裂和爆炸现象。

一般的纤维增强复合材料应遵循以下基本原则：（1）纤维的强度和弹性模量都要高于基体。

（2）纤维与基体之间要有一定的粘结强度，两者之间的结合要保证基体所受的应力能通过界面传递给纤维。

（3）纤维与基体的热膨胀系数比较接近，以保证两者之间的粘结强度不会在热胀冷缩过程中被削弱。

在纤维混凝土中，纤维对基体的作用概括起来主要有三种：阻裂、增强和增韧。

纤维混凝土与普通混凝土相比各种物理力学性能的改善，都和这三种作用有关。

大量研究表明，普通短钢纤维对混凝土抗压强度的增强作用相当有限；而超短钢纤维能大幅度提高混凝土的抗压强度。

由于边壁效应，普通短钢纤维在粗骨料之间的分布与粗骨料界面平行者居多，因而对于粗骨料与水泥浆界面处平行于界面的微裂纹没有多少增强作用；而超短钢纤维长度较短，边壁效应较弱，在界面处有一定数量钢纤维与粗骨料和砂浆的界面相交，一旦平行于界面的初始微裂纹有发展的趋势，这一部分钢纤维就能很好的阻止裂纹发展，由此推迟宏观初裂纹的产生，有效提高混凝土的抗压强度。

2试验过程2.1原材料原材料是由水泥、硅灰、标准砂、蒸馏水、减水剂及钢纤维组成。

水泥：唐山冀东水泥厂生产的42.5#普通硅酸盐水泥。

粉煤灰含量15%，3天和28天压缩强度分别是27.8和51.8MPa。

硅灰：北京鹏昊科技有限公司生产，SiO2含量92.58%，耐火度1600°C以上，尺寸范围0.5~10μm，比表面积2.53×104m2/kg，需水量112%，灼烧量2.46%，28d活性指数104%。

纤维混凝土的性能及比较一、前言最近几年来的研究表示，发展纤维混凝土是提升高性能混凝土质量的重要门路。

纤维混凝土往常是以水泥净浆、沙浆或许混凝土为基材，以非连续的短纤维或许连续的长纤维作加强资料所构成的水泥基复合资料，主要作用是经过桥接作用来限制围观裂痕的发展，进而改良混凝土的性能。

纤维加入水泥基体中的作用：1.阻裂。

阻挡水泥基体中原出缺点（微裂痕）的扩展并有效延缓新裂痕的出现；2.防渗。

经过阻裂提升水泥基体的密实性，防备外界水分侵入；3.持久。

改良水泥基体抗冻、抗疲惫等性能，提升其持久性；4.抗冲击。

提升水泥基体的耐受变形的能力，进而改良其韧性和抗冲击性；5.抗拉。

在使用高弹性模量纤维前提下，能够起到提升基体的抗拉强度的作用；6.雅观。

改良水泥结构物的表观性态，使其更为致密、细润、平坦、雅观。

此刻主要使用的纤维混凝的种类及优弊端1.钢纤维混凝土其技术特色是能提升混凝土的韧性和抗拉强度，可是钢纤维搅拌时易结团，混凝土和易性差，泵送困难、难以施工且易锈蚀，钢纤维混凝土的自重要、在制造方面使用大批的钢材，加大了对钢材的耗费，增添成本许多。

钢纤维在使用过程中损坏形态主假如被拔出，而不会被拉断，这说明钢纤维的与混凝土的粘附性不足，这会影响提升混凝土抗拉强度的成效，它增韧加强的原理是当裂痕产生后因为钢材的高模量和单根的高抗拉强度，阻挡了裂痕的进一步展开；但因为数目有限，对微观裂痕拘束成效不大，抗衡渗、冻融等性能提升其实不显然，此外，施工中钢纤维密度过大，振捣浇注时常常会沉于混凝土下部，不行能平均散布，这就是理论研究结论较好而实质应用成效差别很大的主要原由。

2.只管玻璃纤维已用于铺设混凝土路面，可是玻璃纤维在使用中裸露很大的弊端，如玻璃纤维混凝土裸露于大气中一段时间后，其强度和韧性会有大幅度降落，即由初期高强度、高韧性向一般混凝土退化。

尽人皆知，一般的玻璃纤维还有一个致命的短处，就是不耐碱，碱骨料反响是水泥混凝土的“癌症”。

d o i :10.3963/j.i s s n .1674-6066.2023.04.006钢纤维对混凝土性能的影响研究曹水清,丁振跃(北京城建亚东混凝土有限责任公司,北京100101)摘 要: 经过试验研究,在一定钢纤维体积率下,钢纤维混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度和抗折强度随着水胶比的降低而增大;钢纤维体积率在0~1.5%范围内,混凝土的劈裂抗拉强度㊁抗折强度随钢纤维体积率的增加而增大,成一定线性关系;当胶凝材料总量为480k g/m 3时,混凝土抗压强度随钢纤维体积率(0~1.5%)的增加略有提高,但幅度不大㊂关键词: 钢纤维混凝土; 抗压强度; 劈裂抗拉强度; 抗折强度R e s e a r c ho f S t e e l F i b e r o nP e r f o r m a n c e o fC o n c r e t eC A OS h u i -q i n g ,D I N GZ h e n -yu e (B e i j i n g U r b a nC o n s t r u c t i o nY a d o n g C o n c r e t eC o ,L t d ,B e i j i n g 100101,C h i n a )A b s t r a c t : E x p e r i m e n t a l r e s e a r c hs h o w s ,u n d e r c e r t a i nv o l u m e f r a c t i o no f s t e e l f i b e r s ,t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h ,s p l i t t i n gt e n s i l e s t r e n g t h ,a n d f l e x u r a l s t r e n gt ho f s t e e l f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i n c r e a s e dw i t h t h e d e c r e a s e o fw a t e r c e m e n t r a t i o .T h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h a n d f l e x u r a l s t r e n g t h o f c o n c r e t e i n c r e a s e l i n e a r l y w i t h t h e i n c r e a s e o f s t e e l f i b e r v o l u m e f r a c t i o nw i t h i n t h e r a n g e o f 0~1.5%.W h e n t h e t o t a l a m o u n t o f c e m e n t i t i o u sm a t e r i a l s i s 480k g /m 3,t h e c o m p r e s s i v e s t r e n gt ho f c o n c r e t e s l i g h t l y i n c r e a s e sw i t h t h e i n c r e a s e o f s t e e l f i b e r v o l u m e f r a c t i o n (0~1.5%),b u t t h e a m p l i t u d e i s n o t s i gn i f i c a n t .K e y wo r d s : s t e e l f i b e r c o n c r e t e ; c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ; s p l i t t i n g t e n s i o n s t r e n g t h ; f l e x u r a l s t r e n g t h 收稿日期:2023-05-15.作者简介:曹水清(1982-),高级工程师.E -m a i l :59050645@q q.c o m 钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入一定量的短钢纤维所形成的多相复合材料㊂与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有抗拉㊁抗弯㊁抗剪强度高的优点,并能显著改善混凝土抗裂㊁抗冲击及耐久性能[1]㊂目前,钢纤维混凝土多用于桥梁伸缩缝等结构部位以提高工程的整体质量,但因为造价和施工方面原因,一般建筑工程使用较少㊂为充分了解和利用钢纤维混凝土技术特点,课题组对不同品种和不同掺量的钢纤维混凝土有关性能进行了试验研究,并成功应用于国家速滑馆工程㊂1 原材料水泥为北京金隅北水环保科技有限公司生产的P O 42.5水泥;细骨料为河北滦平的天然河砂,细度模数2.8,含泥量2.5%;石G 1为河北滦平的5~16mm 连续级配碎石,含泥量0.4%;石G 2为北京密云威克冶金的5~25mm 连续级配碎石,含泥量0.3%;粉煤灰为河北三河电厂生产的F 类Ⅱ级粉煤灰;矿渣粉为河北三河天龙生产的S 95级磨细矿渣粉㊂钢纤维选用目前国内常见的几种钢纤维,钢纤维技术指标见表1㊂表1 钢纤维技术指标序号种类形状长度/mm 长径比钢纤维抗拉强度等级X 1冷拉钢丝切断型端钩形30551000级X 2冷拉钢丝切断型端钩形60801000级X 3薄板剪切型波形3835380级X 4钢锭铣削型波形3835600级X 5钢锭铣削型压痕形3235600级注:钢纤维X 5一面粗糙,另一面光滑㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期2 试验方案钢纤维混凝土的弯拉强度与基体混凝土强度等级㊁钢纤维品种㊁形状㊁等效长度㊁长径比㊁钢纤维体积率等相关[2,3]㊂试验主要对比水胶比㊁钢纤维体积率和钢纤维品种对钢纤维混凝土的抗压强度㊁抗拉强度㊁弯拉强度的性能影响,为工程应用中如何选择钢纤维品种和确定适宜的钢纤维体积率提供参考依据㊂钢纤维混凝土的立方体抗压强度和抗拉强度等试验按G B /T50081 2002‘普通混凝土力学性能试验方法标准“的规定执行,弯拉强度试验按G B /T50081 2002的抗折试验规定执行㊂其中立方体抗压强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ100mm ,换算成150mmˑ150mmˑ150mm 标准试件的立方体抗压强度系数取0.90;劈裂抗拉强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ100mm ,换算成150mmˑ150mmˑ150mm 标准试件的劈裂抗拉强度系数取0.80;弯拉强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ400mm ,换算成150mmˑ150mmˑ550mm 标准试件的弯拉强度系数取0.82[2]㊂该试验中所有的混凝土强度都是试件在标准条件下养护28d 时测试的试验结果㊂结合工程中常用的钢纤维混凝土强度等级,选取水胶比0.48㊁0.42㊁0.36共3档进行试验,对应的胶凝材料总量分别为360k g /m 3㊁420k g /m 3㊁480k g /m 3㊂按石G 2(5~25)mm 连续级配碎石进行配合比设计得到基准配合比,见表2㊂当采用石G 1(5~16)mm 连续级配碎石时,基准配合比的砂率增加1.5%;考虑到钢纤维的比表面积比较大,对于钢纤维混凝土,钢纤维体积率增加0.25%,砂率相应增加1.5%,钢纤维混凝土的配合比按此原则进行调整计算㊂通过固定水胶比,混凝土的流动性由外加剂调整,使混凝土的出机状态基本一致㊂表2 基准配合比序号水胶比砂率/%单方混凝土原材料用量/k g水泥水砂石粉煤灰矿渣粉钢纤维外加剂胶凝材料总量A 10.4846.0216168837983905406.48360A 20.4245.02521707899641056308.40420A 30.3643.52881657419631207210.084803 结果与分析3.1 低掺量时钢纤维用量对混凝土性能的影响3.1.1 混凝土和易性通过试验可知,混凝土的流动性随钢纤维体积率的增加而降低㊂掺加钢纤维X 1和X 2体积率为0.25%和0.50%的混凝土流动性较好,粘度适中,能够较好泵送;掺加钢纤维X 1和X 2体积率为0.75%时,混凝土的粘度较大,不易泵送㊂成型100mmˑ100mmˑ100mm 试件时,掺入体积率为0.25%和0.50%的钢纤维X 2的混凝土㊁掺入体积率0.25%~0.75%的钢纤维X 1的混凝土匀质性都较好,掺入体积率为0.75%的钢纤维X 2的混凝土存在钢纤维堆积现象,混凝土的匀质性较差㊂钢纤维X 2长度为60mm ,不适宜制作边长为100mm 的试件,也就不适宜应用到钢筋边距小于100mm 的混凝土结构中㊂3.1.2 混凝土的抗压强度由表3可以看出,混凝土抗压强度随水胶比的降低而增加,并呈线性关系㊂配合比A 1胶凝材料总量为360k g /m 3时,混凝土的抗压强度随钢纤维体积率的增加而降低;配合比A 2胶凝材料总量为420k g /m 3时,采用石G 2的钢纤维混凝土的抗压强度与基准混凝土强度基本相同,采用石G 1的钢纤维混凝土的抗压强度比基准混凝土强度略有降低,但规律性不明显;配合比A 3胶凝材料总量为480k g /m 3时,混凝土的抗压强度随钢纤维体积率的增加略有增加,但增加幅度不大[4]㊂由于钢纤维的比表面积较大,在胶凝材料较少时,浆体不能完全填充钢纤维和粗细骨料间的空隙,钢纤维越多,空隙越大,以致抗压强度随钢纤维体积率的增加而降低;在胶凝材料较多时,浆体富足,能够很好填充钢纤维和粗细骨料的空隙,加上钢纤维在混凝土中的乱向分布,总体上略有提高混凝土的抗压强度㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期表3低掺量钢纤维混凝土的和易性及强度钢纤维种类石子种类钢纤维长度与石子最大粒径比值胶材总量/(k g㊃m-3)钢纤维体积率W f/%抗压强度/M P a劈裂抗拉强度/M P a抗折强度/M P aX2 60mm 端沟型G25~25mm碎石2.4360(A1)420(A2)480(A3)053.84.254.40.2548.24.314.60.5047.45.295.00.7547.05.785.7059.65.175.10.2556.05.655.40.5059.67.175.90.7560.37.527.5069.65.095.50.2570.15.385.80.5076.15.556.10.7575.97.186.3X1 30mm 端沟型G15~16mm碎石1.9360(A1)420(A2)480(A3)048.05.094.00.2545.15.384.20.5044.85.554.50.7543.07.185.2058.14.254.80.2554.54.315.20.5052.95.295.60.7556.55.785.9072.45.175.20.2573.55.655.60.5074.47.176.20.7579.37.526.83.1.3混凝土的劈裂抗拉强度普通混凝土在达到极限承载力时,承载力迅速降低,裂缝迅速发展,直到破坏;而钢纤维混凝土则显示出较好的韧性,在混凝土基体达到极限承载力时,基体表面出现细微裂缝,同时,钢纤维在基体内产生滑移或有被拔出的趋势,继续承受拉力㊂由表3可以看出,基准混凝土的劈裂抗拉强度随水胶比的降低而增加,同粗骨料同水胶比时,混凝土的劈裂抗拉强度随钢纤维体积率的增加而增加㊂同体积率同配比,使用石G2钢纤维X2的混凝土劈裂抗拉强度比使用石G1钢纤维X1的混凝土略高些㊂当钢纤维体积率为0.25%时,混凝土的劈裂抗拉强度提高不明显,用石G2和石G1配制的三档混凝土劈裂抗拉强度分别增加7%~14%和6%~11%;当钢纤维体积率为0.75%时,混凝土的劈裂抗拉强度提高较大,用石G2和石G1配制的三档混凝土劈裂抗拉强度分别增加36%~45%和32%~56%㊂3.1.4混凝土的抗折强度在进行混凝土抗折试验时,普通混凝土试件一裂即断;而对于钢纤维混凝土试件,由于钢纤维的阻裂增强效应,混凝土试件开裂后仍能承受一定的拉力而不断裂㊂由表3可以看出,基准混凝土的抗折强度随水胶比的降低而增加,同粗骨料同水胶比时,混凝土的抗折建材世界2023年第44卷第4期强度随钢纤维体积率的增大而增加,并呈较强的线性关系㊂当钢纤维体积率为0.25%时,用石G 2和石G 1配制的三档混凝土抗折强度分别增加5%~6%和5%~8%;当钢纤维体积率为0.75%时,用石G 2和石G 1配制的三档混凝土抗折强度分别增加14%~16%和23%~30%㊂3.2 钢纤维品种对混凝土性能的影响采用水胶比为0.36,胶凝材料为480k g /m 3,碎石为北京密云威克冶金的5~25mm 连续级配碎石进行试验㊂3.2.1 混凝土和易性通过试验可知,混凝土的流动性随钢纤维体积率的增加而降低,当钢纤维体积率为0.5%时,掺入钢纤维X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5时,混凝土流动性较好,混凝土能泵送;掺入钢纤维X 1㊁X 2㊁X 5,当钢纤维体积率为1.0%和1.5%时,混凝土基本不能流动,不易泵送;掺入钢纤维X 3㊁X 4,当钢纤维体积率为1.0%,混凝土流动性较好,能够泵送;钢纤维体积率1.5%时,混凝土中显现钢纤维较多,流动性较差,泵送较困难㊂成型100mmˑ100mmˑ100mm 试件时,除掺入钢纤维X 2的体积率为1.0%和1.5%的混凝土存在钢纤维堆积现象,混凝土的匀质性较差外,其它钢纤维混凝土的匀质性均较好㊂3.2.2 混凝土的抗压强度由图1可以看出,胶凝材料为480k g /m 3㊁水胶比为0.36时,5种钢纤维混凝土的抗压强度与基准混凝土的强度基本相当,抗压强度随钢纤维体积率的增加略有增长,增加幅度最大的是钢纤维X 5体积率为1.5%,抗压强度比基准混凝土增加了14%㊂3.2.3 混凝土的劈裂抗拉强度由图2可以看出,钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度随钢纤维的体积率的增加而增大,并呈线性关系㊂钢纤维体积率为1.5%时,混凝土劈裂抗拉强度提高幅度按钢纤维品种X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5分别为62%㊁76%㊁27%㊁34%㊁52%㊂掺入钢纤维X 1和X 2体积率为1.0%的混凝土劈裂抗拉强度达到并超过掺入钢纤维X 3体积率为1.5%的混凝土劈裂抗拉强度;掺入钢纤维X 2的混凝土比掺入钢纤维X 1的混凝土劈裂抗拉强度要高,这是由于钢纤维X 2的长径比比钢纤维X 1要大㊂当钢纤维体积率相同时,掺入钢纤维X 5的混凝土比掺入钢纤维X 4混凝土的劈裂抗拉强度要高,这是因为钢纤维X 5的表面比钢纤维X 4表面粗糙,用钢纤维X 5配制的混凝土界面强度更高㊂3.2.4混凝土的抗折强度由图3看出,钢纤维混凝土的抗折强度随钢纤维的体积率的增加而增大,并呈线性关系㊂钢纤维体积率为1.5%时,混凝土抗折强度提高幅度按钢纤维品种X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5分别为41%㊁73%㊁23%㊁13%㊁37%;在石G 2和G 1混凝土中,掺入钢纤维X 1和X 2体积率为1.0%的混凝土抗折强度超过掺入钢纤维X 3体积率1.5%时的混凝土抗折强度㊂钢纤维的技术参数对混凝土抗折强度的影响与对劈裂抗拉强度的影响基本相同㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期建材世界2023年第44卷第4期4工程应用国家速滑馆位于北京市朝阳区林翠桥东南侧,西侧为林萃路,东侧临奥林西路,北侧临北五环路,总建筑面积约12.6万m2㊂其中地上建筑面积28925 m2,地下建筑面积97075m2㊂该馆是2022年北京冬奥会速度滑冰项目的比赛和训练场馆㊂冬奥会后,该馆将成为能够举办速度滑冰㊁冰球等国际赛事及大众进行冰上活动的多功能场馆㊂国家速滑馆工程的整个主场馆冰面下部混凝土采用抗冻混凝土,抗冻等级为F250,在场馆的每个制冰单元之间左右各2m区域采用钢纤维混凝土,厚度为400mm,混凝土强度等级为C F50㊂钢纤维混凝土全部采用汽车泵或车载泵进行浇筑施工,最长泵送距离约200m㊂课题组经过多次反复试验对比,最终确定选用钢纤维X1,掺量30k g/ m3㊂混凝土标准养护60d后,立方体抗压强度66.8M P a,轴心抗压强度54.8M P a,劈裂抗拉强度5.25 M P a,抗折强度6.3M P a,弹性模量34.8G P a,满足F250抗冻性能要求㊂钢纤维混凝土总共浇筑2047m3,整个泵送施工过程十分顺利㊂经第三方检测,混凝土的试件强度全部合格㊂5结论a.钢纤维长度越长,长径比越大,掺量越高,混凝土中钢纤维越不易分散,配制的混凝土匀质性越差㊂b.钢纤维体积率一定时,钢纤维混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度和抗折强度随着水胶比的降低而增大;c.当胶凝材料总量为480k g/m3时,混凝土抗压强度随钢纤维体积率(0~1.5%)的增加略有提高,但幅度不大㊂d.当钢纤维体积率由0增加到1.5%时,混凝土的劈裂抗拉强度随之增大;不同品种的钢纤维对劈裂抗拉强度的影响程度不同㊂在实验中,同一钢纤维体积率,劈裂抗拉强度提高幅度依次按X3㊁X4㊁X5㊁X1㊁X2顺序递增,最大提高幅度达到76%㊂为了充分利用钢纤维混凝土技术特点,在工程应用过程中,需同时考虑钢纤维本身的技术参数和钢纤维的体积率,不能只考虑某一方面㊂e.抗折试验表明,对于钢纤维混凝土试件,由于钢纤维的阻裂增强效应,钢纤维混凝土试件开裂后仍能承受一定的拉力而不断裂㊂钢纤维对混凝土的抗折强度的影响与劈裂抗拉强度的影响规律基本一致㊂参考文献[1]赵国藩,彭少民,黄承逵.钢纤维混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.[2]高丹盈.钢纤维混凝土[M].北京:中国标准出版社,2015.[3]冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.[4]朱志忠.钢纤维对高强混凝土力学性能的影响[J].广东建材,2004(6):24-26.。

混凝土中的纤维对力学性能有什么影响在建筑领域中，混凝土是一种被广泛应用的重要材料。

为了进一步优化混凝土的性能，研究人员尝试在其中添加各种纤维。

那么，这些纤维的加入究竟会对混凝土的力学性能产生怎样的影响呢？这是一个值得深入探讨的问题。

首先，我们来了解一下常见的用于混凝土的纤维类型。

有钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等。

不同类型的纤维具有不同的特性，因此对混凝土力学性能的影响也各有差异。

钢纤维的加入能够显著提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

这是因为钢纤维本身具有很高的强度和韧性，能够有效地限制混凝土内部微裂缝的扩展。

当混凝土受到拉力或剪力作用时，钢纤维可以承担一部分荷载，从而延缓裂缝的出现和发展，大大增强了混凝土的变形能力和韧性。

比如说，在道路工程中，使用钢纤维混凝土可以减少路面裂缝的产生，提高路面的使用寿命和承载能力。

玻璃纤维在一定程度上也能增强混凝土的力学性能，但其效果通常不如钢纤维显著。

玻璃纤维能够增加混凝土的抗裂性和抗冲击性，使其在一些特殊环境下表现更为出色。

聚丙烯纤维的主要作用是控制混凝土的早期收缩裂缝。

在混凝土硬化过程中，由于水分的蒸发和水泥的水化反应，容易产生收缩裂缝。

聚丙烯纤维的存在可以有效地减少这种裂缝的出现，提高混凝土的抗渗性和耐久性。

纤维的掺入量也是影响混凝土力学性能的一个重要因素。

如果掺入量过少，可能无法充分发挥纤维的增强作用；而掺入量过多，则可能会导致混凝土的工作性能下降，如流动性变差、振捣困难等，同时也可能会增加成本。

因此，需要通过试验确定一个合理的纤维掺入量，以达到最佳的力学性能和经济效益。

纤维的长度和直径也会对混凝土的力学性能产生影响。

一般来说，纤维长度越长、直径越细，其增强效果越好。

但过长的纤维可能会在搅拌过程中出现结团现象，影响混凝土的均匀性；过细的纤维则可能在生产和施工过程中容易断裂，从而降低其增强效果。

纤维在混凝土中的分布均匀性同样至关重要。

如果纤维分布不均匀，局部区域的纤维含量过高或过低，会导致混凝土的力学性能不稳定。