钢纤维混凝土抗剪强度

混凝土中不同级别的钢纤维对强度的影响研究一、前言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其强度一直是重点研究的方向之一。

而钢纤维作为混凝土强化材料之一，其对混凝土强度的影响也一直备受关注。

不同级别的钢纤维对混凝土的强度影响的研究也是当前热点之一。

本文将结合国内外文献综述，对混凝土中不同级别的钢纤维对强度的影响进行研究。

二、不同级别的钢纤维钢纤维是一种混凝土强化材料，其种类有很多，主要根据其强度等级和形状来分类。

根据国际标准，钢纤维可以分为以下几个级别：1.低强度钢纤维：其强度一般小于1000MPa，主要用于防止混凝土裂缝的产生和扩展。

2.中强度钢纤维：其强度一般在1000-2000MPa之间，主要用于提高混凝土的抗裂性和抗冲击性。

3.高强度钢纤维：其强度一般大于2000MPa，主要用于提高混凝土的强度和抗震性。

此外，钢纤维还可以按其形状分为直纹型、弯曲型、锯齿型等。

三、不同级别的钢纤维对混凝土强度的影响1.低强度钢纤维对混凝土强度的影响钢纤维的添加可以有效地提高混凝土的抗裂性和抗震性。

低强度钢纤维的添加可以有效地控制混凝土的收缩和裂缝的产生和扩展，提高混凝土的韧性和延性。

一般来说，低强度钢纤维的添加量在0.5%-1.5%之间。

国内外很多研究表明，低强度钢纤维的添加可以显著提高混凝土的抗裂性和抗震性。

例如，刘志军等(2018)研究表明，低强度钢纤维的添加可以使混凝土的抗拉强度提高20%-30%。

2.中强度钢纤维对混凝土强度的影响中强度钢纤维的添加可以有效地提高混凝土的抗裂性和抗冲击性。

中强度钢纤维的添加还可以提高混凝土的韧性和延性，从而提高混凝土的承载能力。

一般来说，中强度钢纤维的添加量在0.5%-2.0%之间。

国内外很多研究表明，中强度钢纤维的添加可以显著提高混凝土的抗裂性和抗冲击性。

例如，Cengiz Duran Atiş等(2010)研究表明，中强度钢纤维的添加可以使混凝土的抗拉强度提高10%-25%。

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。

桥面铺装钢纤维混凝土钢纤维及钢纤维混凝土的特点、应用，对混凝土强度的影响随着我国经济迅速发展和人们生活水平的提高，汽车作为生活消费品已经进入了千家万户，这就使得城市交通压力越来越大，特别是跨越江、河上面桥梁更是不堪重负。

一些七八十年代修建桥梁已经不能满足当下行车的要求，桥面混凝土铺装层损坏比较严重，这不仅妨碍了交通安全，也给维修工作带来了不便。

若在桥面铺装混凝土中掺入均匀、乱向分部的钢纤维，能有效的延长铺装层的使用寿命。

钢纤维混凝土比普通混凝土理学性能有较大的提高，能明显提高混凝土的抗折、抗剪、劈裂等性能，因此能显著提高混凝土的抗冲击、抗磨损、抗疲劳、耐久性等特性，可以有效阻止混凝土内部和表面裂缝的扩展或延缓裂缝的出现。

当在混凝土基体中掺入一定数量的钢纤维时，由于钢纤维的阻裂效应，跨越原始微裂缝和靠近裂缝尖端的钢纤维将应力传递给裂缝的两侧，使混凝土内部各相之间具有足够强大的吸附力并趋于一个整体。

钢纤维在混凝土内部能很好的传递、消耗因各种原因对混凝土的约束而在混凝土中产生的拉应力。

随着钢纤维体积率的增大，裂缝尖端应力集中的程度不仅能得到缓和，而且有消失的可能。

在混凝土中掺入适量的钢纤维，其抗拉强度提高20%-50%，抗弯强度提高40%-80%，抗剪强度提高50%-100%。

在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2-7倍，冲击抗剪，抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。

由于钢纤维混凝土的抗裂性、整体性好，因而耐冻融、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。

混凝土集体本身就是一种多相、多组分、非匀质的颗粒型脆性复合材料，其抗压比只有十分之一左右，阻裂能力很低。

钢纤维的掺入，阻止了裂缝引发，减少与缩小裂缝源尺度和数量；在受力过程中，又抑制了裂缝的引伸和扩展，缓和了裂缝尖端应力和集中程度。

结合工地实际情况阐述配合比试配、选定情况，原材料质量控制，混凝土生产过程中质量控制，浇注完成后的养护。

钢纤维混凝土用材料的选定,同时要考虑钢纤维混凝土泵送时的影响。

文章编号：1005－0574－（2014）03－0052－02钢纤维对混凝土强度的影响分析热依汗古丽·苏拉依曼（新疆筑路机械厂公路工程处，新疆乌鲁木齐830021）摘要：通过室内试验，研究了钢纤维掺量对混凝土28d抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和折压比的影响。

试验结果表明，在混凝土中加入钢纤维可以提高混凝土强度，改善混凝土弯曲韧性；但钢纤维掺量并不是越多越好，当钢纤维掺量为1.5%时混凝土的强度最大，弯曲韧性最优。

关键词：钢纤维；混凝土强度；弯曲韧性中图分类号：TU528.572文献标识码：B近年来，混凝土以其自身优越的性能在建筑、公路桥梁、大坝等土木工程中得到了广泛的利用；但是混凝土也有脆性大、抗弯拉强度低等缺点，在利用混凝土时如何提高其韧性成为人们关注的焦点。

有研究表明［1－2］，在混凝土中加入钢纤维制成钢纤维混凝土，可以使混凝土的脆性大幅降低，同时使混凝土具有较高的抗拉强度、抗剪强度和抗冲击性能，但应注意钢纤维的掺量问题，如果为了改善混凝土的脆性无限增大钢纤维掺量在经济上并不科学。

本文通过试验，分析了钢纤维掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和折压比的影响，得出钢纤维的最优掺量。

1原材料和试验方法1.1原材料水泥选用河南同力水泥股份有限公司生产的P.O42.5水泥，各项技术指标均能满足规范要求；细集料采用普通中砂；粗集料选用标准碎石，各项技术指标符合相关要求；外加剂选用聚羧酸系减水剂；钢纤维选自重庆富祥金属纤维有限公司，具有良好的力学性能。

混凝土配合比见表1。

表1混凝土配合比水泥用量/kg·m－3净用水量/kg·m－3细集料/kg·m－3粗集料/kg·m－3水灰比/%砂率/%减水剂/%5202087965090.445 3.541.2试验方法对不同钢纤维掺量的混凝土，均按GB/T0553－2005测定抗压强度和抗折强度，试件尺寸分别采用150mmˑ150mmˑ150mm和150mmˑ150mmˑ550mm的标准规格试件；按GB/T0560－2005测定劈裂抗拉强度。

钢纤维混凝土优点钢纤维混凝土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，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点,显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性、延展性等性能。

钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。

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、抗剪和抗扭强度钢纤维混凝土抗拉强度提高25%～50%,抗弯强度提高40%～80%,抗剪强度提高50%～100%。

钢纤维混凝土由于抗拉、抗弯、抗剪强度高,能承受较大的围岩和土体的变形作用而保持良好的整体性。

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,钢纤维混凝土抗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。

当掺有1.5%钢纤维抗弯疲劳寿命为1×106次时,应力比为0.68,而普通混凝土仅为0.51;当掺有2%钢纤维混凝土抗压疲劳寿命达2×106次时,应力比为0.92,而普通混凝土仅为0.56。

由于钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度、断裂韧性和抗疲劳等性能,因此,可用于承受动力荷载的机墩、抗震结构的框架节点等部位。

6.耐久性能显著提高钢纤维混凝土抗裂性、整体性好、收缩率低,因而防水、防渗性、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。

钢纤维混凝土的强度标准值引言：钢纤维混凝土是一种新型的混凝土材料，其强度和韧性优于普通混凝土。

由于钢纤维混凝土的强度对于工程建设的质量和安全具有重要的影响，因此制定钢纤维混凝土的强度标准值是必要的。

本文将从材料的物理性质、试验方法、设计标准和实际应用等方面详细阐述钢纤维混凝土的强度标准值。

一、钢纤维混凝土的物理性质1.钢纤维混凝土的强度钢纤维混凝土的强度是指其抗压强度和抗拉强度。

抗压强度是指在规定的条件下，混凝土试件在受压作用下破坏时的最大承载力。

抗拉强度是指在规定的条件下，混凝土试件在受拉作用下破坏时的最大承载力。

2.钢纤维混凝土的韧性钢纤维混凝土的韧性是指其在受外力作用下变形能力的大小。

钢纤维混凝土的韧性主要体现在其抗裂性能上，即在受拉作用下不易产生裂缝，并且在裂缝处的变形能力较强。

3.钢纤维混凝土的耐久性钢纤维混凝土的耐久性是指其在长期使用过程中的性能稳定性和耐久性能。

钢纤维混凝土的耐久性主要受到其材料组成、制作工艺、施工质量和使用环境等因素的影响。

二、钢纤维混凝土的试验方法1.钢纤维混凝土的试件制作钢纤维混凝土的试件制作应符合相关标准的规定。

试件制作应注意混凝土的配合比、掺加钢纤维的比例、试件尺寸、养护条件等因素。

2.钢纤维混凝土的试验方法（1）抗压强度试验钢纤维混凝土的抗压强度试验应采用标准试件，在标准条件下进行试验，并记录试验数据。

（2）抗拉强度试验钢纤维混凝土的抗拉强度试验应采用标准试件，在标准条件下进行试验，并记录试验数据。

（3）抗裂性试验钢纤维混凝土的抗裂性试验应采用标准试件，在标准条件下进行试验，并记录试验数据。

三、钢纤维混凝土的设计标准1.混凝土材料的强度等级混凝土材料的强度等级应符合国家相关标准的规定。

钢纤维混凝土的强度等级应根据其抗压强度和抗拉强度确定。

2.混凝土结构的强度等级混凝土结构的强度等级应符合国家相关标准的规定。

钢纤维混凝土结构的强度等级应根据其抗压强度、抗拉强度和韧性确定。

钢纤维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。

钢纤维混凝土的力学性能：普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。

根据纤维增强机理的各种理论，诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论，以及大量的试验数据的分析，可以确定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。

改善的钢纤维混凝土主要办法:1.增加纤维的粘结长度(即增加长径比);2.改善基体对钢纤维的粘结性能;3.改善纤维的形状、增加纤维与基体间的摩阻和咬合力。

以上改善方法的理论依据可以结合钢纤维混凝土抗拉强度、弯拉强度（抗拉强度）设计公式钢纤维混凝土抗拉强度,可通过试验所得的劈裂抗拉强度乘以强度折减系数0.80确定,劈裂抗拉强度试验方法按GB J81规定进行钢纤维混凝土抗拉强度标准值fftk=ftk(1+αt·ρf·lf/df)fftk，ftk－－钢纤维混凝土抗拉强度标准值，设计值；αt－－钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数，宜通过试验确定；ρf－－钢纤维体积率（即钢纤维掺量体积率）lf－－钢纤维长度df－－钢纤维直径或等效直径lf/df－－钢纤维长径比钢纤维混凝土弯拉强度（抗折强度）钢纤维混凝土用于公路路面、机场道面、或其它采用弯拉强度为设计指标的结构时，与钢纤维混凝土相应的集体混凝土的弯拉强度设计值的分级和使用范围，可按国家现行有关水泥混凝土路面、机场道面等行业设计规范的规定采用。

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。