摘要：普通混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，但抗拉，抗裂和韌性都很差。在普通混凝土中摻入適量鋼纖維配制而成的混凝土稱為鋼纖維混凝土。鋼纖維會(huì)對(duì)混凝土的抗拉，抗裂，韌性以及抗壓、抗彎、抗折強(qiáng)度都有很大提高。鋼纖維混凝土作為一種新型混凝土，有它獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和性能。
　　關(guān)鍵字：鋼纖維混凝土，力學(xué)性能，增強(qiáng)作用，應(yīng)用
　　
　　鋼纖維混凝土的生產(chǎn)工藝中，主要問題是怎樣有效的將纖維材料均勻的分散于混凝土內(nèi)，避免剛纖維成團(tuán)或密結(jié)。這與混凝土的投料次序有很大關(guān)系，一般應(yīng)先將骨料與細(xì)集料進(jìn)行干拌，然后加入已疏散的纖維材料，經(jīng)攪拌均勻在加入水泥和水。若水泥和水加入過早，纖維吸水后，在水的表面張力和纖維之間的吸附力作用下，加之水泥的粘結(jié)作用，鋼纖維結(jié)塊成團(tuán)，直接影響鋼纖維混凝土的均勻性，這樣會(huì)大大降低鋼纖維混凝土的性能。
　　1纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用的作用機(jī)理
　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土的力學(xué)性能明顯提高，其抗拉強(qiáng)度一般可提高2倍左右，抗彎強(qiáng)度是普通混凝土抗彎強(qiáng)度的2.5-3.5倍，抗沖擊強(qiáng)度的提高更為明顯，一般可達(dá)普通混凝土的5倍以上，甚至可達(dá)20倍之多。
　　目前，對(duì)于鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，存在著兩種不同的解釋。一種是美國(guó)Rmuald提出的纖維間距機(jī)理;一種是英國(guó)Swamy、Manga等人提出的復(fù)合材料機(jī)理。下面我們主要用纖維間距機(jī)理進(jìn)行分析。
　　纖維間距機(jī)理是基于線彈性斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上來說明纖維對(duì)于裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用的。該機(jī)理認(rèn)為，在混凝土內(nèi)部原來就存在缺陷，欲提高這種材料的強(qiáng)度，就必須盡可能地減小缺陷的程度，提高韌性，降低內(nèi)部裂縫端部的應(yīng)力集中系數(shù)。這一機(jī)理可由下圖的力學(xué)模型來說明。
　　                                 
　　該模型假定纖維在混凝土拉應(yīng)力方向呈棋盤分布(間隔S)，裂縫(半徑為a)存在于4根鋼纖維所圍住的中心，此時(shí)，由于拉伸應(yīng)力所引起的粘結(jié)應(yīng)力分布()產(chǎn)生于和纖維相鄰近的裂縫端部附近，起著約束裂縫開展的作用。如果設(shè)拉伸應(yīng)力引起的內(nèi)部裂縫端部應(yīng)力集中系數(shù)為，而與裂縫端部相鄰近的粘結(jié)應(yīng)力分布產(chǎn)生的具有相反意義的、起約束作用的應(yīng)力集中系數(shù)為，則總的應(yīng)力系數(shù)就將減小，即:
　　                                            
　　所以初裂強(qiáng)度得以提高。可見，單位面積內(nèi)的纖維數(shù)越多，纖維間距愈小，強(qiáng)度提高的效果就越好;且纖維的彈性模量越大，抗裂效果越好。抗裂效果好了，其抗彎強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度、延展性韌性等力學(xué)性能也相應(yīng)的提高。
　　1.1對(duì)抗壓強(qiáng)度的提高
　　鋼纖維對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高。這是因?yàn)閷�鋼纖維摻入混凝土中，在抗拉過程中可以阻止裂縫的發(fā)展，從而增強(qiáng)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。
　　1.2對(duì)抗折強(qiáng)度的提高
　　鋼纖維對(duì)混凝土的抗折作用有所提高。因?yàn)榛�體通過界面粘結(jié)力將荷載傳遞給鋼纖維,而鋼纖維可以約束裂縫的延伸和橫貫裂縫傳遞內(nèi)力.這時(shí)鋼纖維與基體作為整體共同承擔(dān)荷載,使承載能力顯著提高.當(dāng)鋼纖維與混凝土基體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到極限時(shí),此時(shí)鋼纖維從纖維錨固最短,受力最大的裂縫處開使,依次從基體中拔出,鋼纖維混凝土的承載能力逐漸減小制至破壞.因此鋼纖維的摻量越大,對(duì)裂縫約束作用和傳遞內(nèi)力的作用越強(qiáng)且破壞時(shí)由于纖維拔出所消耗的能量也越大,所以增強(qiáng)效果越好.
　　1.3對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度的提高
　　鋼纖維的加入能使混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度有明顯的增強(qiáng)。對(duì)于劈裂抗拉試件拉
　　應(yīng)力是發(fā)生在最終斷裂面的全截面上，在這個(gè)截面上所有鋼纖維均會(huì)起到增強(qiáng)作用，隨著外部荷載逐漸增大，試件橫斷面的中性軸逐漸上移，受拉區(qū)的纖維依次發(fā)揮作用，所以增強(qiáng)效果比較明顯。
　　2鋼纖維混凝土的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
　　鋼纖維混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。具體表現(xiàn)在:可取代或部分取代鋼筋或者降低鋼筋直徑1一2mm；在同等強(qiáng)度卜可減少混凝土量2既聽~3哪減薄而層厚度;縮短施工周期2畢似上，提高工程質(zhì)量，降低工程維修費(fèi)用，延長(zhǎng)工程使用壽命;鋼纖維混凝土具有普通混凝土一樣的施工性能，與普通的混凝土同樣攪拌施工，不需要增添設(shè)備，不增加施工成木。即使鋼纖維在混凝土中摻量達(dá)到120Kg間時(shí)，也能分布均勻，不結(jié)團(tuán)，并能滿足商品混凝土攪拌站組織生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)泵送施工要求。
　　3鋼纖維混凝土的應(yīng)用
　　由于鋼纖維混凝土的優(yōu)越性能，使其在建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)和橋面工程、鐵路軌枕、和礦山井巷、交通隧道、地下洞室支護(hù)、軍事工程及結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)和加固、水下等方面得到了廣泛應(yīng)用。
　　在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，主要用于房屋建筑結(jié)構(gòu)、工業(yè)及民用建筑的抗震節(jié)點(diǎn)和剛性屋面、地下防水工程等方面。房屋建筑結(jié)構(gòu)方面，主要是由于鋼纖維混凝土具有各向同性的增強(qiáng)效果，因而是抵御結(jié)購構(gòu)件各種復(fù)雜應(yīng)力的理想材料；在結(jié)構(gòu)抗震節(jié)點(diǎn)方面，主要是利用鋼纖維混凝土代替箍筋來解決抗震節(jié)點(diǎn)中箍筋過密的問題；在剛性屋面方面主要是應(yīng)用其代替鋼筋或鋼絲網(wǎng)作屋面剛性防水層；在地下防水工程中，鋼纖維混凝土與防水劑結(jié)合形成性能優(yōu)良的防潮、阻裂、耐磨材料。
　　在橋梁結(jié)構(gòu)和橋面工程中，主要利用其高韌性，優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗沖擊、抗疲勞和控制裂縫的性能。鋼纖維混凝土不僅提高了橋梁的承載能力，而且對(duì)于減輕橋梁結(jié)構(gòu)自重、節(jié)省混凝土和鋼材用量以及下部墩臺(tái)圬工數(shù)量等效果明顯，且取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
　　在鐵路軌枕方面，主要應(yīng)用其良好的抗拉、抗裂和抗沖擊性能，有效地改善了局部軌枕傷損嚴(yán)重的情況，提高了軌枕的使用壽命，尤其是對(duì)小半徑曲線部分和鋼軌接頭部分軌枕，使用效果尤為顯著。
　　在礦山井巷、交通隧道、地下洞室支護(hù)和軍事工程等方面，主要是應(yīng)用噴射鋼纖維混凝土來代替普通混凝土加強(qiáng)坑道的支護(hù)，增強(qiáng)坑道的防滲性能;在結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)和加固方面，鋼纖維混凝土主要用于代替鋼絲網(wǎng)混凝土進(jìn)行傷損修復(fù)與加固;此外，在水工方面，主要是利用鋼纖維混凝土奶磨損和抗腐蝕、抗?jié)B性好等特點(diǎn)，來承受高速水流的沖刷與侵蝕作用。
　　4總結(jié)
　　鋼纖維混凝土作為一種新型混凝土，有它獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和性能。也有需要進(jìn)一步解決的問題，因此推廣應(yīng)用還需要一個(gè)認(rèn)識(shí)、實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的過程。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和鋼纖維混凝土的研究的不斷深入，相信在不久的將來，鋼纖維混凝土一定會(huì)在更多的應(yīng)用范圍顯示出其許多潛在的優(yōu)越性。
　　
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