钢纤维混凝土.docx

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1、钢纤维混凝土分析学院：土木工程与建筑学院专业：结构工程班级：硕研2014级二班姓名：王亮学号：邮箱：@qq.com钢纤维混凝土分析王亮混凝土是当代应用最广泛、用量最大的建筑材料，混凝土强度是结构设计和施工的重要依据，普通混凝土因其抗拉强度低、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，钢纤维混凝土系指将短的、不连续的钢纤维均匀乱向分散于混凝土中组成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料，其优良的抗拉、抗弯、抗剪、耐冲击、耐疲劳、高韧性等性能被广泛应用于建筑、

2、公路、水工等领域。1钢纤维混凝土的基本组成钢纤维混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料、水以及乱向分布的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，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，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10%以下。钢纤维长度的选择与最大石子粒径关系密切，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取向与分布

3、，容易造成钢纤维的局部结团，相当于构成了薄弱截面，此时加入钢纤维反而会产生不利影响，造成钢纤维与混凝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有所下降。2.2抗拉强度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强效果显著许多。钢纤维混凝土28d劈拉强度高于基准混凝土，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40%~80%，并且不同等级的混凝土均呈现类似的规律。2.3抗弯强度钢纤维混

4、凝土的极限抗弯强度比素混凝土高得多，前者的初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:1)混凝土基体的强度；2)钢纤维体积含量百分比(P)；3)钢纤维长径比(l/d)；4)钢纤维与基体间的粘结应力。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

5、，钢纤维混凝土的泊桑比要比其相应素混凝土大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。2.5其他性能韧性是衡量塑性变形性能的重要指标，在通常的纤维掺量下，其抗压韧性可提高2倍~7倍，抗弯韧性可提高几十倍到上百倍，弯曲冲击韧性可提高2倍~4倍，板式试件落球(锤)法击碎试验所测得的冲击韧性可提高几倍到几十倍。3钢纤维混凝土配合比3.1配合比设计原则钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土的配合比设计基本相同，应在兼顾经济性的同时满足下列3项技术经济要求：3

6、.1.1弯拉强度要求本项目钢纤维混凝土设计强度要求为：28d抗压强度40Mpa，28d抗折强度5.5Mpa3.1.2工作性要求短路段距离短，施工工作面小，根据施工现场要求，坍落度控制为30mm左右。3.1.3耐久性要求a）钢纤维混凝土满足耐久性要求最大的水灰比为0.47（高速公路），最小单位水泥用量为360kg/m3。b）钢纤维混凝土严禁采用海水、海砂，不得掺加氯盐及氯盐类早强剂、防冻剂等外加剂。3.2配合比参数的确定3.2.1水灰比的确定根据规范提供公式与钢纤维混凝土的设计抗折强度5.5MPa，计算得出水灰比为0.41。3

7、.2.2钢纤维的掺量本设计钢纤维的设计掺量拟为40kg/m3（体积率约为0.5%）。3.2.3砂率经过多次试拌，在满足强度和和易性的情况下，选择合理的砂率为44%。3.2.4用水量根据规范要求，初选单位用水量为160kg/m3。1.3.5水泥用量根据水灰比和初选单位用水量，得出单位水泥用量为380kg/m3。按照配合比设计步骤给出了满足施工要求的一组配合比如下表：水灰比水kg/m3水泥kg/m3石4.75～20kg/m3石20～31.5kg/m3砂kg/m3钢纤维％减水剂％砂率％0.411603804186548420.51

8、444工程应用实例上海虹桥机场高架车道钢纤维混凝土道面的应用七十年代以来，美、日等国曾分别将钢纤维混凝土应用于路面、桥面。实践表明，它对于提高路面、桥面的抗裂性和耐久性，减少维修次数等均产生明显技术经济效益和社会效益。1991年我所与上海隧道公司四处合作，在上海虹桥机场高架车道道面应用钢纤