对于钢紐维提高混凝土抗裂性能的原理分析.pdf

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1、2014年第35卷S2参考文献[1]刘秉京.混凝土技术[M].北京:人民交通出版社,2004.[2]杨伯科.混凝土实用新技术手册.吉林科学技术出版社[M].1998.[3]刘加平.外加剂改进混凝土泌水的试验研究[J].混凝土与水泥制品,2004(4).[4]何昌君,程从蜜.混凝土泌水的成因及其控制[J].建筑技术开发,2004(4).对于钢纤维提高混凝土抗裂性能的原理分析张鑫，陈侠辉（郑州大学土木工程学院土木工程专业2011级，郑州450001）摘要：混凝土受压性能良好，但受拉受剪易开裂，在混凝土中掺入钢纤维，可以改善并提高混凝土基体的阻裂、抗拉性能以及韧

2、性。关键词：钢纤维；混凝土脆断与抗裂混凝土是一种抗拉强度低的脆性材料，很容易产生裂缝，一般混凝土构件都是带裂缝工作的，现在的钢筋混凝土结构，钢筋和混凝土共同工作，分别发挥两种材料的优点。由于钢筋在混凝土中应用得到的成功，钢纤维也慢慢应用到了混凝土中，并发现钢纤维混凝土的抗裂性能是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定。1钢纤维混凝土的发展近年来为了提高混凝土力学性能上的缺点，钢纤维开始应用到混凝土中，其优良性能得到了工程界的认可，在水利、房建、路桥等工程中得到广泛应用。随着钢纤维在混凝土中的应用实践增多，也发现了很多问题，在实际施工中，对于掺入的钢纤

3、维量和钢纤维的尺寸都有一定要求。一般混凝土拌合时，若拌合不均匀，粗骨料在混凝土基体中分布不均，会造成混凝土的力学性能降低。钢纤维混凝土同样遇到这样的问题，为了应对这个问题，现今超短超细的钢纤维逐步在行业中推广，传统钢纤维的掺入量一般较小，当体积率达到1.5%左右时，钢纤维便结团严重，无法继续提高钢纤维的掺量，钢纤维对混凝土的力学性能也得不到利用。同时较粗较长的钢纤维在拌合时，会造成纤维分布不均匀，导致混凝土整体强度不增反降。但是超短超细钢纤维混凝土，其不但拌合方便，而且拌合后钢纤维分布均匀，同时由于其尺寸较小，能够更有效控制混凝土裂缝产生和发展。2钢纤维混

4、凝土的基本性能及特点钢纤维掺入混凝土后，能够有效控制基体混凝土裂缝的出现和发展，与普通混凝土相比，具有良好的抗裂性能，且韧性好；同时其抗疲劳性能、耐久性也得到改善。（1）混凝土力学性能得到了改善和提高，研究表明当纤维掺量在1%~2%范围内，抗拉强度提高25%~50%，抗弯强度提高40%~80%，用直接双面剪试验所测定的抗剪强度提高50%~100%，但是对抗压强度提高并不明显。（2）韧性是衡量塑性变形性能的重要指标，在通常的纤维掺入量下，抗压韧性可提高2~7倍，抗弯韧性可提高几倍到十几倍；弯曲抗击韧性（材料抵抗冲击或振动荷载作用的性能）可提高2~4倍。同时由

5、于钢纤维的掺入，钢纤维混凝土的收缩量也有所降低。（3）钢纤维混凝土的抗疲劳有明显的改善，由于其抗裂性和整体性好，相比于普通混凝土耐久性也有显著的提高，但是其抗渗性并没有明显变化，在恶劣条件下，也只是表层混凝土受到侵蚀，内部钢纤维未锈蚀，而普通混凝土钢筋锈蚀后，锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。3钢纤维混凝土抗裂性能增强的机理（1）钢纤维和混凝土本身的性能特点。首先钢纤维本身具有较高的强度和较低的弹性模量，抗拉强度高，对于混凝土的强度和韧性均产生有利的作用，与混凝土之间能够有良好的粘结。混凝土由水泥、骨料、水拌合而成，抗压强度高，抗裂抗拉强度低，现在工程建设中很

6、多应用的是钢筋混凝土结构，其综合钢筋和混凝土两种材料的优点，但是钢筋混凝土构件承受拉剪作用力的时候，由于混凝土受拉开裂，其拉应力基本上由混凝土内的钢筋承担。（2）钢纤维在混凝土裂缝出现后的作用。钢纤维混凝土也会有微裂缝，并不是完全的密实，在裂缝发展初期，裂缝间钢纤维两端锚固在混凝土中，当中部分承受拉剪应力，由于钢纤维本身的抗拉剪强度高，控制了裂缝的进一步发展，延缓了较大裂缝出现的时间，从而提高了混凝土的韧性和强度。跨越裂缝的纤维越多，或单位面积内的纤维数越多，钢纤维的阻裂、增强作用就越大。（3）钢纤维在混凝土中的骨料作用。混凝土中水泥浆-细骨料界面、砂浆-

7、粗骨料界面区是薄弱环节，掺入钢纤维后，钢纤维可以看成又一种骨料，但是其与混凝土的粘结作用良好，当其在混凝土中分布均匀时，这些钢纤维穿插在薄弱环节之间，限制了薄弱面上的裂缝发展，是混凝土处于三向受压状态，其抗裂能力得到提高。4结语混凝土抗裂性能的提高，宏观上看取决于对其裂缝的控制，混凝土裂缝失稳扩展前，其裂缝尖端已经出现了微裂区，混凝土裂缝的扩展总是以该裂缝区为先导，当混凝土掺入钢纤维后，可以抑制微裂区的变形，延缓裂缝的发展；在裂缝出现后，裂缝间的钢纤维承受拉剪应力，阻碍裂缝的进一步发展；同时混凝土中每一部分的钢纤维构成一个骨架，使混凝土处于一个三向受压的状

8、态，由此混凝土的抗裂性能得到了显著的提高。参考文献[1]易成,谢和