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1、钢纤维混凝土,2011.9.28,一、定义 二、性能特点 三、强度和耐久性 四、配合比 五、工程应用实例,钢纤维混凝土,定 义,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。,钢纤维混凝土的性能特点,钢纤维混凝土中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。,钢纤维混凝土的性能特点,（一） 强度和重量的比值增大，这是纤维增强混凝土具有优越经济性的重要标志，也是它具有广阔发展前景的重要保证。 （二）钢纤维混凝土其抗裂、抗拉、抗弯、抗剪性能均较普通混凝土有大幅提高。 因
2、此， 可减少钢筋材料消耗并减少混凝土的用量。,钢纤维混凝土的性能特点,（三）大大提高了混凝土的抗裂强度和耐磨性能，疲劳强度和抗冻融性能，由于钢纤维在混凝土中的阻裂机制，钢纤维混凝土具有比素混凝土更好的软化后性能和抗裂疲劳性能。 （四）具有卓越的抗冲击性能，钢纤维混凝土在纤维掺量为0.8%-2%时，其冲击韧性指标可以提高50-100倍，甚至更高，每立方米混凝土中分散有数百万根钢纤维，因此钢纤维混凝土用于承受冲击荷载、疲劳荷载的结构，优越性十分明显。,钢纤维混凝土的性能特点,（五）使用钢纤维喷射混凝土，可以方便地解决年久失修或失火烧损的建筑物补强修复问题。（六）由于改善了混凝土的性能，纲纤维混凝土
3、的寿命能够大大延长，维护修理费用也能够大幅度降低。,钢纤维混凝土的强度,（一）普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%2%之间，其抗压强度随着纤维量的增加而稍有增加，一般在025%之间。从钢纤维混凝土抗压试验的破坏形式来看，无碎块、无崩裂，基本保持原来的外形，只出现裂缝和脱皮，改变了混凝土脆性破坏的形式，由脆性破坏变为近似于延性断裂。在断裂前出现较大变形，裂缝扩展速度较慢，提高了混凝土的韧性和抗裂性。,钢纤维混凝土的强度,（二）钢纤维混凝土的抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度随着纤维量的提高而明显增加，抗拉强度可提高40%80%，抗弯强度提高60%120%，抗剪强度提高50%一100%。,钢纤维混凝土的耐
4、久性,钢纤维掺混凝土的耐久性系指耐腐蚀性、耐冻融性以及承受钢纤维锈蚀引起破坏的能力，腐蚀、冻融和钢材锈蚀都能使钢纤维混凝土的耐久性降低。 （一）钢纤维混凝土的耐腐蚀性，主要取决于水泥品种，水泥用量和水灰比等。若钢纤维混凝土的密实性好，采用了耐腐蚀的水泥，即使掺入了钢纤维，因纤维均匀分散在基材中，不会对混凝土产生多大的危害。,钢纤维混凝土的耐久性,（二）由于钢纤维的存在使得混凝土的抗冻融性大大改善。尤其是混凝土含气量较大时，钢纤维对混凝土的抗冻融性更有利。 （三）在钢纤维混凝土中，钢纤维断面尺寸对整个混凝土体积来说是很小的。由于混凝土中的水泥碱度较高，ph值为12-13，钢纤维在碱性介质中产生钝
5、化膜，能防止纤维的锈蚀。通过十多年的应用观察，虽然表面可见到纤维的锈斑，但还没有发现因纤维锈蚀而造成混凝土破坏的现象。,钢纤维混凝土的配合比,一般要求 钢纤维混凝土配合比除满足普通混凝土一般要求外，还应满足抗拉强度或弯拉强度、韧性及施工时拌合物和易性和钢纤维不结团的要求。,钢纤维混凝土的配合比,（一）钢纤维的合理选择钢纤维表面应洁净无锈无油，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，不允许因分散不均而相互粘结成团。其尺寸和抗拉强度应符合技术要求。,钢纤维混凝土的配合比,在一定范围内，钢纤维增强作用随长径比增大而提高，太短起不到增强作用，太长则施工比较困难，影响拌合物的质量；直径过细容易在拌合过程中被弯折，
6、过粗则在同样体积率时，增强效果较差。钢纤维长度为 1560mm，直径或等效直径为 0.31.2mm，长径比为 30100，其增强效果和施工性能一般可满足要求。同时，钢纤维体积率不宜过大，一般不宜超过2%，否则拌合物的和易性将变差，施工较困难。,钢纤维混凝土的配合比,（二）砂的细度模数应适中， 配制钢纤维混凝土宜用中粗砂。 砂的级配应符合要求，砂的密度一般为2.52.7 g/m。 （三）钢纤维混凝土的配制对水的要求不高，但不得采用海水，海沙，严禁掺加氯盐。其水灰比可按普通水泥混凝土抗压强度与水泥标号、水灰比的关系确定,一般为0.45-0.5。,钢纤维混凝土的配合比,（四）粗骨料粒径不宜于大于20
7、mm和钢纤维长度的2/3，粗骨料的级配应符合要求，否则会影响钢纤维混凝土拌合料的流动性和水泥用量。 （五）外加剂。在钢纤维混凝土的拌制过程中，为了改善拌合料的和易性、减少水泥用量或提高强度，可掺入一定量的外加剂。最常用的是减水剂，可提高混凝土的和易性，对抗冻性有要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。,工程应用实例,钢纤维喷射混凝土具有较好的韧性，当结构受力达到极限后随着变形的发展仍能保持一定的承载能力，它的韧性对围岩变形具有良好的吸收能力，有利于在与围岩的共同变形中建立起新的平衡。,工程应用实例,福建漳龙高速公路乌石山隧道处于构造剥蚀中低山区，地形复杂，隧道区内构造发育以断裂为主，裂隙彼此贯通
8、，多处形成密集裂隙带，尤其是在隧道出口550m范围内，层间破碎带更加发育，对该段隧道的影响更加显著。在隧道进洞50m后拱顶出现较大沉降，多次发生塌方。最后决定以钢纤维喷射混凝土支护取代钢筋网喷射混凝土支护，随后显示支护沉降变形较小，在多次爆破作用下裂缝仅出现3-5mm，安全通过塌方区。,总 结,钢纤维混凝土作为一种新型复建筑材料，近年来在国内外得到了速发展。和普通混凝土相比，不仅能显地改善混凝土的抗拉、抗剪、抗弯抗裂和耐磨能，而且可以大大增断裂韧性和抗冲击性能，显著提高构疲劳性能及其耐久性，加之施工简便，价格相对低廉，所以在公路路面桥梁结构、机场跑道、铁路轨枕、等工程中大量应用。随着其钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善，钢纤维混凝土的应用领域将进一步拓宽，发展前景未可限量。,谢 谢,
