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1、纤维混凝土的研究与应用摘 要：本文阐述了钢纤维混凝土的增强机理和碳纤维、不同品种钢纤维、纤维掺量、加载应力水平对于疲劳寿命及能量吸收的影响规律，对目前钢纤维混凝土的性能研究与工程应用进行了分析和总结，并提出现状存在的问题与今后展望。关键词：钢纤维混凝土；增强机理；应用Abstract: Asthesteelfiberreinforcedconcrete(SFRC)haslotsofadvantagesuchasgoodtoughnessanddurability,itisresearchedandappliedbroadlyineachrealmoftheeng
2、ineering.Inthispaper,thereinforcedmechanismandcharacteristicsofSFRCareanalyzed,andtheresearchofpropertyandtheapplicationonengineeringareanalyzedandsummedup,andtheissueofthepresentconditionandfutureprospectsareraised.Keywords:SFRC;property;application1．引言纤维混凝土就是采用纤维提高钢筋混凝土的性能，使混凝土的抗拉强
3、度、变形能力、耐动荷能力大大提高，在承重结构中，国内目前常用的是钢纤维（钢纤维主要有碳素钢纤维以及不锈钢纤维）。近几十年来，纤维混凝土的发展很快，已广泛应用于建筑、交通、水利、矿山、冶金、军事、耐火材料工业等对抗疲劳、抗震和抗冲击等有较高要求的土木工程领域。这些工程在其服役期内通常承受随机或周期性反复荷载的作用，因此，不少学者致力研究纤维混凝土在不同加载应力水平下的疲劳寿命、能量吸收和疲劳累积损伤特性，以及碳纤维掺量、加载应力水平对疲劳寿命、能量吸收值及疲劳累积损伤变量的影响规律。2．钢纤维混凝土的基本性能钢纤维混凝土中乱向分布的短纤维主要作用是阻碍混凝土内部微
4、裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展。在受荷(拉、弯)初期,水泥基料与纤维共同承受外力,当混凝土开裂后,横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。因此钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有一系列优越的物理和力学性能。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7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
5、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。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。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。掺有1.5%的钢纤维混凝
6、土经150次冻融循环,其抗压和抗弯强度下降约20%,而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上,经过200次冻融循环,钢纤维混凝土试件仍保持完好。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5mm,只有表层的钢纤维产生锈斑,内部钢纤维未锈蚀,不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后,锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。3.钢纤维混凝土的增强机理现有钢纤维混凝土的基本理论，是在纤维
7、增强塑料、纤维增强金属的基础上运用与发展起来的。由于钢纤维混凝土的组成与结构的多相、多组分和非匀质性，加以钢纤维的“乱向”与“短”的特征，它比纤维增强塑料或增强金属要复杂得多，如何使增强机理能充分体现其自身特性，仍在不断争论、完善和发展之中[1]。对钢纤维混凝土的增强机理，有一种是运用复合力学理论。最先将复合力学理论用于钢纤维很凝土的有：英国的R．N．Swamy、P．Ｓ．Mangat等。该理论将钢纤维混凝土简化为钢纤维和混凝土两相复合材料，复合材料的性能为各相性能的加和值。复合力学理论仅适用于钢纤维混凝土初裂前的情况，一旦基体开裂，该理论就不能适用了。另一种是建
8、立在断裂力学基础上的纤维
