鋼纖維基本性能

 鋼纖維按其制造方式分為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、切削鋼纖維和熔抽鋼纖維四種。

切斷鋼纖維抗拉強(qiáng)度高,但與水泥砂漿的界面粘結(jié)性較差。對(duì)鋼纖維表面進(jìn)行變形處理,制成表面有刻痕的、末端帶鉤的、波紋形的鋼纖維,或者圓截面與扁平截面交替的呈規(guī)律性變化的鋼纖維可以改善其力學(xué)性能。當(dāng)用廢鋼絲繩切斷而成時(shí),必須進(jìn)行除油污和除銹處理。剪切鋼纖維由剪切冷軋薄板制得,厚度為0.2～0.5mm,寬為0.25～0.9mm,抗拉強(qiáng)度為450～800MPa,與水泥砂漿的粘結(jié)性比切斷鋼纖維好。切削鋼纖維由旋轉(zhuǎn)的銑刀切削軟鋼錠或厚鋼板制得,強(qiáng)度比原材料有較大提高,截面呈三角形,與水泥混凝土的粘結(jié)較好。熔抽鋼纖維由熔融的鋼水甩制而成,纖維強(qiáng)度因熔鋼成分與熱處理?xiàng)l件而異,表面不規(guī)則且有一層強(qiáng)度很低的氧化層。氧化層的存在降低了鋼纖維與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。

鋼纖維的彈性模量與抗拉強(qiáng)度都比較高,大約為水泥基材的5倍以上。同時(shí)鋼纖維也可以制成各種變截面形狀,以增加與水泥基材之間的握裹力。

鋼纖維增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度機(jī)理

鋼纖維在混凝土中的主要作用,在于限制外力

作用下基體中裂縫的擴(kuò)展。在受荷(拉、彎)初期,水泥基料與鋼纖維共同承受外力,而前者是外力的主要承受者;當(dāng)基料發(fā)生開裂后,橫跨裂縫的鋼纖維成為外力的主要承受者。若鋼纖維體積摻量超過(guò)某一臨界值,整個(gè)復(fù)合材料可繼續(xù)承受較高的荷載,并產(chǎn)生較大的變形,直到鋼纖維被拉斷或鋼纖維從基料中被拔出,以至復(fù)合材料破壞

 鋼纖維混凝土的基本性能

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中,均勻地亂向分布一定量的鋼纖維,經(jīng)硬化而得,與普通混凝土相比,具有一系列優(yōu)越的物理力學(xué)性質(zhì):

(1)強(qiáng)度與重量比值增大;

(2)較高的抗拉、抗壓和抗彎的極限強(qiáng)度。在混凝土中摻入適量鋼纖維,其極限抗壓強(qiáng)度可以提高,單軸抗拉極限強(qiáng)度可提高40%～50%,抗彎極限強(qiáng)度可提高50%～150%;

(3)良好的抗沖擊性能。鋼纖維混凝土在纖維摻量為0.8%～2.0%時(shí),其沖擊韌性指標(biāo)可以提高50～100倍,甚至更高;

(4)變形性能明顯改善。鋼纖維對(duì)混凝土抗壓彈性模量影響不顯著,但對(duì)抗拉彈性模量提高較多。鋼纖維對(duì)混凝土長(zhǎng)期收縮變形的影響也較明顯,鋼纖維可使混凝土的收縮率降低10%～30%;

(5)抗裂和抗疲勞性能顯著提高;(6)優(yōu)越的抗剪性能;

(7)良好的阻止和抑制因溫度應(yīng)力引起裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展的能力;

(8)良好的抗凍性與耐磨性能。

鋼纖維在道路工程中的應(yīng)用

由于鋼纖維混凝土路面具有減薄鋪裝厚度、縱縫不設(shè)或少設(shè)、橫向縮縫少、良好的耐磨性及凍融性等優(yōu)點(diǎn),延長(zhǎng)路面使用壽命,從而在路面工程中獲得廣泛應(yīng)用。

(1)新建全截面鋼纖維混凝土路面

全截面采用鋼纖維混凝土的路面厚度為普通混凝土路面厚度的50%～60%,鋼纖維摻量為0.8%

～1.2%。雙車道路面一般不設(shè)縱縫,橫縫間距20～30m,最長(zhǎng)可取50m。

(2)新建復(fù)合式鋼纖維混凝土路面

復(fù)合式路面可以做成雙層式或三層式。雙層式路面的構(gòu)造是在全路面板厚的上層約全厚40%～60%鋪設(shè)鋼纖維混凝土。

三層式復(fù)合路面,是上下兩層分別做成鋼纖維混凝土層,中間普通混凝土層,結(jié)構(gòu)上比較合理,但施工復(fù)雜。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)三層式復(fù)合路面宜在機(jī)械化鋪設(shè)條件較高的地區(qū)使用。此外,還可以采用鋼纖維-鋼絲網(wǎng)混凝土復(fù)合式路面。

(3)碾壓鋼纖維混凝土路面將鋼纖維置于碾壓混凝土中,從而使路面的強(qiáng)度和韌性增強(qiáng),改善碾壓混凝土的力學(xué)性能。

(4)鋼纖維混凝土罩面舊混凝土路面損壞采用鋼纖維混凝土鋪筑罩面層。鋼纖維混凝土罩面分結(jié)合式、直接式、分離式三種形式。

結(jié)合式罩面面層與舊混凝土相互粘結(jié)為一整體,共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度作用。

分離式罩面層與舊混凝土不粘結(jié),而是中間設(shè)置一個(gè)隔離層,各層獨(dú)立發(fā)揮作用。

直接式是直接在舊水泥混凝土加鋪鋼纖維混凝土罩面層。一般用于損壞較輕微的舊水泥混凝土路面。

(5)鋼纖維水泥砂漿或鋼纖維細(xì)石混凝土罩面修補(bǔ)

用鋼纖維水泥砂漿或鋼纖維細(xì)石混凝土對(duì)損壞

的路面進(jìn)行修補(bǔ)罩面。鋼纖維體積率以1%～2%為宜,長(zhǎng)徑比可略高于鋼纖維增強(qiáng)混凝土的長(zhǎng)徑比。一般限制在70～100范圍內(nèi)。

(6)在多年凍土地區(qū)的用于抗凍

在多年凍土地區(qū)選用鋼纖維混凝土路面以減少吸熱,并維持凍土熱平衡和提高抗凍性。4 鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)

鋼纖維混凝土配合比可以根據(jù)普通混凝土配合比的選擇原則,通過(guò)試驗(yàn)最后決定。首先應(yīng)選擇與基材強(qiáng)度相適應(yīng)的鋼纖維品種,鋼纖維極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于500MPa。圓直和熔抽鋼纖維適宜配制中低標(biāo)號(hào)混凝土,剪切鋼纖維可配制高標(biāo)號(hào)混凝土。鋼纖維含量以0.5%～2.0%為宜,對(duì)于路面及路面結(jié)構(gòu),由于長(zhǎng)期經(jīng)受反復(fù)荷載的疲勞作用,宜取高值。為了使鋼纖維混凝土的力學(xué)性能與施工和易性

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