鋼纖維是混凝土理想的增強材料。在混凝土中均勻地按比例摻入鋼纖維,已成為當今新工程材料。鋼纖維混凝土在抗拉、抗沖擊、抗裂、抗剪、抗耐磨、抗疲勞強度、抗凍融性能上比普通混凝土有很大提高。廣泛應(yīng)用于各類混凝土工程。
使用方法: 1:大型攪拌站使用鋼纖維投料器或人工直接將鋼纖維按配比直接(或隨砂石料進料皮帶)倒入攪拌槽中,小型攪拌機在砂、石子放入料斗的同時,將鋼纖維均勻摻入(鋼纖維最好摻在石子上),再加入水泥。 2:將攪拌槽里的砂、石子、鋼纖維、水泥到先干拌2分鐘,再加水, 正常攪拌。 3:再將攪拌均勻的鋼纖維混凝土放入車廂內(nèi),運輸。 4: 澆灌 鋪放要搗緊抹實,隨鋪隨抹,厚薄均勻,一次成型。
配制原理: 混凝土按其宏觀力學行為是一種準脆性材料,隨著強度的提高,其自身的脆性也相應(yīng)增加.為了克服高強混凝土這一弱點,顯著提高其韌性和延性,防止高強混凝土結(jié)構(gòu)中無征兆脆性破壞的發(fā)生,最有效的方法是將纖維加入高強混凝土基材中,以阻礙混凝土內(nèi)部微裂紋的發(fā)生和擴展,從而達到高強度與高韌性的雙重目的.鋼纖維增強高強混凝土即是根據(jù)這一原理進行配制的。
力學性能: 一般來說,鋼纖維的摻入對高強混凝土的抗壓強度提高幅度顯著高于普通混凝土.抗拉強度和彎拉強度的提高,特別是彎拉強度與抗拉強度之比隨鋼纖維摻量的增加而明顯增大.在抗壓、抗彎試驗中,普通高強混凝土的失效形式為脆性、突然的破壞。當摻入鋼纖維后,高強混凝土的脆性下降,延性和韌性明顯增長。達到極限載荷后,鋼纖維逐漸脫黏與拔出,并依靠摩擦力作 功,因而鋼纖維混凝土呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的破壞狀態(tài)。 鋼纖維混凝土突出的優(yōu)異性能還表現(xiàn)在其動載力學特性上,主要包括在反復(fù)荷載作用下的疲勞和沖擊性能兩個方面。 鋼纖維混凝土的疲勞過程實際上是在反復(fù)荷載作用下,裂紋的引發(fā)、擴展、恢復(fù)、再引發(fā)、再擴展、再恢復(fù)的循環(huán)往復(fù)過程。在每次循環(huán)過程中,會不同程度地引起裂寬與裂高的變化最終因損傷積累而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。因此,在疲勞過程中混凝土的損傷程度和疲勞壽命主要取決于材料組成結(jié)構(gòu)、界面特征、原生裂紋的尺度和數(shù)量以及在疲勞荷載作用下阻止裂紋延伸和發(fā)展的能力,即阻裂能力。在高強混凝土基材中摻入鋼纖維后,因高強混凝土自身內(nèi)部集料與水泥漿體界面之間的黏結(jié)得到改善,原生裂縫源尺度和數(shù)量的變小和減少,抗疲勞能力與抗疲勞壽命與普通鋼纖維混凝土相比會有進一步的提高。 抗沖擊特性是鋼纖維混凝土動態(tài)力學性能的另一項重要表征,鋼纖維對混凝土的抗沖擊性能的改善與對抗疲勞性能的強化與韌化改善原理相似。 物理性能: 收縮和抗?jié)B性是混凝土材料物理性能的兩個最重要的方面,并且與其耐久性、使用壽命密切相關(guān)。鋼纖維的摻入不僅收縮率可降低50 %左右,而且大大提高了水泥基材抗?jié)B能力。產(chǎn)生這一效果的關(guān)鍵在于纖維對混凝土的限縮和阻裂效應(yīng)。但由于水泥基材自身具有多相、多組分與多尺度層次的非勻質(zhì)結(jié)構(gòu)特性,尤其是高強水泥基材因水泥用量大,收縮率高,鋼纖維的作用會更加明顯。單一纖維的增強作用是有限的,而不同尺度和不同性質(zhì)的纖維混雜增強,使其在水泥基材中不同結(jié)構(gòu)和不同性能層次上逐級阻裂與強化,充分發(fā)揮各纖維的尺度和性能效應(yīng),并在不同的尺度上相互激發(fā)、相互補充、取長補短,達到進一步提高阻裂和抗?jié)B能力的目的。
應(yīng)用和開發(fā)前景: 鋼纖維高強混凝土作為一種新型工程材料,與傳統(tǒng)的混凝土相比,其抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊、耐疲勞與抗沖磨性能均有顯著提高和改善。適當增加纖維摻量有利于提高鋼纖維高強混凝土的各種力學性能。其中韌性、耐疲勞和抗沖擊性的提高最為明顯,與普通混凝土比較,前者可提高20倍以上,后者的提高也大于5倍。此種材料的用途廣泛,適宜配制早強、耐磨、抗?jié)B、防水混凝土工程;大型隧道、大中跨度橋梁、高速公路、立交橋、機場跑道、港口、工業(yè)地面、耐磨地坪及搶修等特殊工程,特別適用于抗侵蝕、抗爆炸的軍事工程的需要。
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