纤维混凝土基本性能研究综述.pdf

2016年第10期(总第187期
江西建材
应用研究
纤维混凝土基本性能研究综述
张清丽,薛灵莉
1.开封市基础建设工程管理中心,河南开封475004;2.开封市房产管理经营总公司,河南开封4175004
摘要:本文主要研究纤维混凝!,就纤维混誕上混凝:的优点、发展趋势及国联专家B.1. Hekpocab开始用金属纤维増混凝十.。1910年关国
内外研究状进行了综述研究,介绍了纤维混凝土国内外的研究现状,F. Porter发表了有关短纤维増强混凝土.的研究报告,建议把短钢纤维
以及目前存在的叫题,为纤维混凝上的研究提供一定的理论依据。
均匀地分散在混凝十中用以强化基体材料,他把薄钢片掺入混凝十中
关键词:纤维泥凝土抗裂钢纤维研究
改善混凝十的抗拉蝨度和抗冲击性并获得专利。1911年 Craham通过
研究,初步搞清了在普通泥凝上中掺人钢维后,强度和德定性得以提
水泥是制备水泥砂業、混凝士及各种水泥制出的重要材料、是土向的道理。这些都是钢纤维混凝土的早期的应用和研究。到20世纪
木工程不可缺少的重要建筑材料之?。水泥員然有良好的强度和可施40年代,美、英、法、徳、1等同先后做了许多关丁创纤维来提高混凝
工性,水泥砂浆有抗压強度高、成木低廉等优点,但是水泥砂浆、混凝上耐磨性和抗裂性、創维混凝上制造に艺、改进钢纡维形状以提高纤
土炇其制品存在抗裂性差的缺陷,低抗拉强度和低抗拉应变,易产牛
维与混凝十基体的粘结强度等方间的研究。日本足在第二次世界大战
帝裂纹和温度裂纹,这些裂纹随时的排移是不断変化う发限的,细微中因车半需要开展了右关钢纤维混凝的试验研究。1963年.P.Ra
的裂纹不断扩展,最终发展为较大的裂缝リ。水泥混凝土在硬化过程 meal di和C.B. Batson发表了关于钢纤维约東混凝十裂缝开展的机理
中,伴随种收缩(如化学收缩、温度收缩、塑性收缩、干缩和自收缩等
的论文,提出了钢纤维混譏誕上斤裂强度是由对拉伸应力起有效作用的
的増人,け致混凝上产小许多微裂纹。所以泥凝上是一种韧性差、不均钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距埋论),从而开始了这种新型
匀、易川裂的、抗披劳能力低、抗击性差的崦性材料2。基于上述原复合材料的实加开发阶段。钢纤维喷射混上道次于19735年在美国
?产生砂浆的开裂、水泥制品的开裂和混凝土结构的开裂何题近年米爱达荷州得到应加,其后将其成功应丁隧道衬垫、斜坡稳定涵洞、水
川趋“重和增多,严“重影响到砂浆、混凝上的时久性,成为困扰着广人库等其他结构工程。1989年在英同仏开的纤维增强水泥混凝上最
工程技术人员的难题
新发展国际会议认定:“钢纤维混凝土.已是研究最多、应用最广的水泥
如何有效地解决水泥砂浆和混凝士的抗裂问题,と经成为工程界复合材料”。关国1989年成立的11个科技中心里士木工程领域占石
和学术界分关注的热点课题。我国解决混凝十裂缝问题的基本技术
个,即先进水泥基材料科技中心(ACBM)。该中心し将纤维増强水
路线主要有2条:是添加膨胀剂配制成膨胀混凝士,二是添加令成纤泥材料列为24项重大课题之一,试图通过综台研究找到水泥基材的
维配制成合成纤维混凝十。
断裂强度上限值。1992年始,本、美国陆续用SRC构筑停机坪、
1纤维混凝士的发展
长机场跑道表层、高等级公路路面和路面單面修复。例如美同在密
纤维应用在砂浆或混凝上在1970年代,由于掺纤维砂浆或混凝
西西比洲修筑的C5A运输机跑道,SRC表层厚度仅为泥凝上的1
上的?期收缩裂缝可以显著减少,显著改砂浆或混疑上渗透阻力和2,承載能力提高了6倍,表层造价还有所降低。日本用SFRC做桥面
耐用性,以及一定的増韧作用。随着纤维混凝土技术,通过添加无机纤铺设,厚度仅2.5cm-10cm,钢虾维掺入量为1.1~1.5。
维在混凝上或有机合成纤维,可以起釗提高混凝上收缩阻力和抗裂性。3性能特点
日前在我国,一股纤维混凝上的发展热正遂渐兴起,可供程选择3.1钢纤维混凝土
应用的纤维种类较多。纤维可分为两种:“种是蝉性模量高于混凝十.
纤维混凝上是在普通混凝上中掺入少量低碳、不锈钢和玻璃
基体的纤维,如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等,它们主要用ナ提高混凝土.钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝上。纤维的掺入
的抗拉、抗压、抗弯、抗沖击强度和韧性;另一利是弾性模鐘低丁混凝上量按体积般为1%-2%,而按重量计每立方米混凝十中70
基体的纤维,如尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维等,它们不提高混凝+.100Kkg左右钠纤维,钢纤维的长度为25~60mm,直径0.2
的抗拉、抗压強度,但对混凝+早期结构的形成有明显的影响,使早期1.25mm,长度」直径的最佳比值为50~70制维混凝上的程应加。
裂纹的生长受到抑制,并使混凝士.的抗冲击度和韧性发生显著的改3.2混杂纤維混凝土
善。所以不同的纤维对砂浆和混凝十性能的不同影响。根据不同的砂
鉴于有很多钢纤维混凝十的优点正是我们需要和普通混凝十.与工
浆和泥凝十的性能,有必要选择不同种类的纤维米改善。
程少所以很受欢迎。但相关研究数据表明,钢纤维混凝十的抗压度
改善砂浆和混凝上可以增加朗性,目前广泛使用的高模量纤维、钢并没有明显的促进作用,或更低,与当通混凝土相比,钢纤维混凝十渗
纤维由于共在改哲混疑上基质弯曲、拉伸、剪切和时用性方面的优势,透阻力,耐磨性,耐冲击式粉碎机,为了防止混凝十早期塑性收缩,等
已逐渐在交通工程、水利「程、港口和海洋程、上木に程、国防建设应有积极的和消极的(増加与减少),拱至在的观点。此外,钢纤维混凝
用。钢纤维j水泥砂浆泥合(或混凝上),可以显著改哲其抗裂性能、上的用量比较人的价格较高,有小锈问题,对由于火灾引起的爆裂儿乎
曲切性、抗弯强度、抗拉强度、结合强度和抗疲劳强度和耐冲击性,使无效等,这些问题都在不同程度影响了其应加。
丁脆性材料的水泥砂浆或混凝上的抗裂性的好材料。所以研究钢纤3.3层布式钢纤维混凝土
维混凝十貝有重要意义。因纤维在混凝十.中的分布情况不同,主要有
山于整体式纤维混凝十不易搅拌均匀,在搅拌过程中纤维易结
四类:纤维混凝上、混尔纤维混凝上、层布式钢纤维混凝上和层布式而且其纤维用量也较大,造价比较高,所以难以获得大面积的推广应
混朵纤维混漩上:。
用。通过人量的工程实际和理论研究,人们提出了·种新型钢纤维结
2研究现状
构形式ー上.下层布式钢纤维混凝土,它是将少量的钢纤维均匀撒布于
钢纤维混凝十足20世纪70年代发展起米的新型复合姓筑材料。路衝板的上下两个表层,而中间仍为素混凝土层。上下层布式钢纤维
纤维混凝上( Steel Fiber Reinforeed Concretc,简称SIRC)是钢纤混凝上中的钢纤维一般由人或机械撒布,钢纤维较长,长径比一般
维増混凝十的简称,通常足在普通混凝士中掺入少量低碳钢、不锈钢70~120之间,呈:维分布。
和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝十。钢纤维3.4层布式混杂纤维混凝土
增强泥凝上最?出现是在1849年,法国花匠莫尼尔(1823-1906)在水
混合纤维混凝十.是在较低的层布式布模式基于钢纤维混凝十.与
泥中加入细铁丝网制成花盆和种桔树加的铁丝水泥桶。1855年英同0.1%的聚丙烯纤维泥合,把大里的好,短,具有很高的抗拉强度、极限
T程师用细铁条增強水泥制成?艘水泥船并获得专利。1907年原苏拉仲聚丙烯纤维均匀分布在高,低的钢纤维混凝上:和(下转第10页