钢纤维混凝土性能研究及其应用现状

１ 钢纤 维混凝 土 的基本 组成
） ２钢纤维体积含量百分 比（ ；） Ｐ）３ 钢纤维长 钢纤维 混凝 土是 由水 泥、 粗骨料 、 细骨料 、 以及乱 向分布 的 １ 混凝土基体 的强度 ； ） 水 径 比（ ／ ；） １ｄ）４ 钢纤维与基体间的粘结应力 。 钢纤维组成 的一种 多相非 均质 复合材 料 ， 加之 以必 要 的外 加剂 ，
张
摘 题， 并给出 了一些建议 ， 以推广 钢纤维混凝土 的应用 。 关键词 ： 钢纤维混凝土 ， 组成 ， 学性 能， 力 应用 中图分类号 ： Ｕ５ ２ Ｔ ０ 文献标识码 ： Ａ
建
要： 对钢 纤维混凝土 的组成 、 基本 力学性能、 作用机 理以及工程应用进行 了简要总结性综述 后 ， 出了尚待解决的问 提
混凝土是 当代应 用最 广泛 、 用量 最大 的建筑材料 ， 凝土 强 ４ ％ ～８ ％， 混 ０ ０ 并且不同等级 的混凝土均呈现类似的规律。 度是结 构设计 和施 工 的重 要依 据 ， 通混凝 土因其抗 拉强 度低 、 ２ ３ 抗 弯 强 度 普 ．
易开裂 、 脆性大 、 变形 性能差 、 自重大 等因素 ， 在工程 中的应用大
． 按一定 的比例配制 ， 经凝结 、 硬化后 形成 。为简便起见 ， 我们简化 ２ ４ 抗 冲击性 能 钢纤 维混凝土有着 良好 的延性和控制混凝 土裂缝 的能力 ， 其 为钢纤维、 混凝土基体和外加剂组成的三相复合材料 。
２ 钢纤维 混凝 土的 基本 力学性 能
２ １ 抗 压强度 ． 钢纤维对基体混凝土 的增强作 用并 不显著 。加入钢纤 维后 ，
Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｃ ｉ ｋｅ ｅ ｅ ｒ ｐａ ｅ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｌ ｗ． ｌｎ ｒ ｃ ｍ ｎｔｐ ｅ ｒ ｄ
ｂ ｏ ｌｇ ｎ ｕ ｆ ｃ ｌ ｉ ｍ ａ ｃ ｎｅ ｙ ｃ ｒ ｉ ｅ ｓ ａ ｙ ｃ ａ ａ ｇ ｅｏ ａｃｕ ｃ ｌｉ ｄ ｂ ａ ｂ ｄ ｌｇ
钢纤维对混凝土 劈拉 强度 的增 强效果 要 比对 抗压 强度 的增
３ 钢 纤维 混凝 土的作 用机理
１ 混合定律是将钢纤维混凝土简化 为由钢纤维 、 ） 混凝土基体
复合材料 的各 项性能为基体性 能和纤维性 强效果 显著许 多。钢纤维混凝土 ２ ８ｄ劈拉强度高于基 准混凝土 ， 组成的两相复合材料 ， ） 钢纤维混凝土 的增 强效果 并随着 钢纤 维体 积掺量 的增加 而增大 。但 钢纤维 的加入 并不 能 能的加权 和。２ 纤维 间距理论则认为 ，
第３ ６卷 第 ５期
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１０ ・ ８
２０１０年 ２月
山 西 建 筑
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Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ｏ ３ １ ５ Ｆｅ ｂ． ２ Ｏ Ｏ１
文章编号 ：０ ９６２ ２ １ ｝５０ ８ —２ １０ —８５｛０ ０ ０ ．１００
钢 纤维 混 凝 土 性 能研 究 及 其应 用 现 状
其抗压强度随钢纤 维含量 的增 加略有 提高 ， 但增 量不大 ， 一般 提
高幅度在 １ ％以下。钢纤 维长度 的选择 与最大石子 粒径关 系密 ０ 切， 较大 的石子粒径和较短 的钢纤维会影 响钢纤维在混凝土 中的
２ ５ 其 他 性 能 ．
韧性是衡 量塑 性变形 性 能 的重要 指标 ， 通 常的纤 维掺 量 在
取 向与分布 ， 容易造成 钢纤维 的局部 结 团， 当于构成 了薄弱截 相
面 ， 时加入钢纤维反 而会产 生不利 影响 ＿ ， 此 ２ 造成 钢纤 维与混凝 Ｊ
下， 其抗压韧性可提高 ２ ～７倍 ， 倍 抗弯 韧性 可提高几十倍到上百
倍 ， 曲冲击韧性可提高 ２ ～４倍 ， 式试件落球 （ 法击碎试 弯 倍 板 锤） 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 验所测得的冲击韧性可提高几倍到几十倍 。 有所下降［ｌ ３。 ２２ 抗拉 强度 ．
该理论得 出了混凝土裂缝 有效提高混凝 土早期劈拉强度 。多项试验研 究表 明［ 当钢纤维 与混凝 土基体 中纤维 的平均 间距有关 ， 引， 尖端应力集中因子 与纤维 间距 的关 系［，２ ２ 。３ 刘永胜【 根据 ５ ，，来自百度文库］ ） ６０１ 】 掺量在 １ ％～２ ％体积率的范围内时 ， 相应的混凝土抗拉 强度 提高
钢纤 维混凝土的极限抗弯强度 比素混凝土高得多 ， 前者的初 受限制 。采 用纤 维增 强混凝土是混 凝土改性 的重要 途径之一 ， 因 裂抗弯强度甚 至 比后者 的极 限抗弯强度还要高。试 件初裂后 ， 受 钢纤维与混凝土 的弹性模量 比相对 较大 ， 化学稳定性好 ， 因此 ， 钢 拉区裂缝宽度随着荷载的增大而扩大 ， 达到极限强度后 ， 它不像素 纤维混凝土是纤维混凝土中性 能最好 的一种 。 混凝 土那样突然折断 ， 而是 随着裂缝宽度 的继续扩大而缓慢卸载 。 试验 表明 ， 影响钢纤 维混凝 土极 限抗弯强 度的 主要 因素 有 ：
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韧性远远大于相应 素混凝 土的韧性 。从钢纤 维混凝 土及其相 应 素混凝土泊桑 比的实测资料来看 ， 纤维混凝土 的泊桑 比要 比其 钢 相应 素混凝土大 ７ ％左右 。随着 钢纤维含 量的增加 ， 钢纤维混 凝 土的抗 冲击性能大 幅度 提高 。当钢纤 维含量 为 １ ５ ． ％时 ， 其抗 冲 击能力提高近 ７ 。 倍