论文导读：钢纤维混凝土在工程中的实际应用始于上世纪70年代,由美国Battele公司开发的熔抽钢纤维技术为钢纤维混凝土的应用提供了条件。此后在加拿大、英国、瑞典、日本等国家也迅速进行这方面的应用研究。目前纤维混凝土在结构工程、铺面工程、地下结构及其他特种结构工程等领域得到了比较广泛的应用。
1.钢纤维混凝土性能
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。这些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
1.1新拌钢纤维混凝土性能
钢纤维有一个像砂皮般粗糙的表面,使它与水泥浆体的黏结较为牢固,可减少塌边现象。论文大全。一般情况下,钢纤维混凝土坍落度值比相应的普通混凝土小20 mm,经摊铺机振动,即表现出与普通混凝土一样的黏聚性。
1.2硬化后钢纤维混凝土性能
(1)有研究表明[3]，钢纤维掺量为30~50 kg/m3时,钢纤维混凝土的弯拉强度比普通混凝土提高约15%~35%,且与钢纤维的掺量成正比。(2)抗冲击性冲击强度反映混凝土在冲击荷载作用下的抗裂性能。将重8 kg的钢球从25 cm高度自由落下冲击经标准养护28 d的标准试件,当试件裂缝大于0.3mm时,记录的冲击次数即为冲击强度。文献表明[3]，钢纤维混凝土抗冲击性能随钢纤维掺量增加而提高。钢纤维掺量为30~50 kg/m3时,与普通混凝土相比,其抗冲击性能可提高3~5倍。(3)抗干缩开裂性能试验在工地上进行,在养护28 d水泥稳定碎石基层上浇筑普通混凝土板和钢纤维掺量为50 kg/m3的混凝土板,用碘弧灯强光和风扇强风来加快试板失水,随时观察裂缝产生的时间。与普通混凝土相比[3],钢纤维混凝土裂缝产生时间迟,裂缝产生数量少。这表明钢纤维混凝土用于路面可以延长混凝土面板缩缝间距。(4)耐磨性耐磨性试验采用TNS-04水泥胶砂耐磨试验机。试验前将尺寸为15 cm×15 cm×7 cm的试件在60℃烘箱中烘至恒重,然后在水泥胶砂试验机上磨削50转,磨损面积为0.012 5 m2。计算试件单位面积磨损量,以此作为标准来描述混凝土耐磨性。在混凝土中掺钢纤维可显著提 高其耐磨性能。与普通混凝土相比,钢纤维混凝土耐磨性能提高了24.2%[3]。
2.钢纤维混凝土的应用
钢纤维混凝土在工程中的实际应用始于上世纪70年代,由美国Battele公司开发的熔抽钢纤维技术为钢纤维混凝土的应用提供了条件。此后在加拿大、英国、瑞典、日本等国家也迅速进行这方面的应用研究。我国是从上世纪70年代着手对钢纤维混凝土进行材料力学性能的实验研究，1989年颁布《钢纤维混凝土试验方法》(CECS13: 89),1992年颁布《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38:92), 2004年颁布《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38: 2004)。目前纤维混凝土在结构工程、铺面工程、地下结构及其他特种结构工程等领域得到了比较广泛的应用。
在结构工程方面,那些对抗拉、抗剪、抗弯拉强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震、抗爆等性能要求较高的工程部位,若采用钢纤维混凝土会得到较高的抗拉强度、断裂韧性和抗疲劳等性能。例如在梁柱节点中,已有实验证明钢纤维混凝土梁柱节点与普通混凝土梁柱节点相比,在强度、刚度、耗能能力和梁钢筋粘结锚固方面有较大的改善,采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比,结构的延性提高57%,耗能能力提高130%,循环次数提高15%,在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可替代部分箍筋,既改善了节点区的抗震性能,又解决了节点区钢筋过密、施工困难等问题。论文大全。
铺面工程包括公路路面、机场道面、桥面、工业地面及屋面等。因钢纤维混凝土有着优良的抗拉,抗弯、抗裂、抗疲劳、抗冲击、抗收缩、韧性好等一系列物理力学性能,因此,在铺面工程领域中得到较广泛应用。论文大全。文献[4]过恩施州318国道某路段的路面设计对比,采用素混凝土路面,路面板厚度为25cm；采用层布式混杂纤维混凝土路面,路面板厚度为仅为16 cm。
地下结构所用的钢纤维混凝土一般为钢纤维增强喷射混凝土,它具有诸多特点,强度高(抗拉、抗弯、抗剪)；抵抗冲击、爆炸和震动的性能高;韧性好；抗冻、耐热与耐疲劳性能好；抗裂性能强；即使构件已产生微小裂缝,也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大为提高。
3.总结
钢纤维混凝土具有优异的特性,使其广泛应用于各个工程领域,但其本身存在的问题,也抑制了它的应用。(1)钢纤维造价普遍较高,国产的性能相对较低,难以大规模使用；(2)钢纤维混凝土的增强机理至今也还不是很清楚,现行的几种分析理论，如复合理论和纤维间距理论都并不完善。复合理论忽略了纤维复合带来的耦合效应,纤维间距理论忽略了纤维自身的耦合作用,都有应用局限性,需待进一步的研究和探讨。(3)目前对钢纤维混凝土的研究多集中在物理性能方面,对于化学性能方面(比如耐久性)的研究相对较少。(4) 钢纤维混凝土与普通混凝土相比,在相对较低的水泥用量情况下,钢纤维混凝土具有较高的抗折强度和耐磨性能、良好的抗冲击性能和抗裂性能,非常适合在重载交通路面工程和对耐久性要求严格的工程中应用。
参考文献
[1]时宗滨,齐巧男. 浅谈纤维混凝土的应用[J]. 黑龙江交通科技,2008(6).
[2]蒋应军，刘海鹏等.钢纤维混凝土性能与施工工艺研究.[J].混凝土,2008（8）.
[3]焦楚杰，孙伟等.中含量钢纤维高强混凝土施工工艺优选[J].建筑技术,2004(1).
[4] 海庆,朱继东等.层布式混杂纤维对混凝土抗弯性能的改善及其在路面设计中的应用[J].混凝土与水泥制品, 2003(4): 41-43.