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钢纤维混凝土的发展历史

2016-04-26 11:07:02   来源: 点击:

昭示了纤维增强混凝土的研究与应用已经国际化。著名的化学公司如杜邦公司、3M 公司等都开发出了多种水泥增强用纤维品种,如今钢纤维混凝土已经在高速公路、桥梁、地铁、隧道等土木工程...
    经过这些年对钢纤维混凝土的理论研究始于1910 年,二战期间,纤维混凝土得到了快速的发展,为了战争的需要,日本把它用于抗爆结构。
1963 年,美国一学者从理论上阐明了钢纤维的增强作用和机理,为钢纤维混凝土的进一步发展奠定了理论基础,使它从小规模探索阶段迈入了到面积开发的阶段。
 
由美国在1990、1991 年正式拉开了纤维增强混凝土研究与应用的序幕;
 
1995 年韩国举行了纤维增强水泥混凝土专题会,
 
1996 年在中国北京举行了第三届国际水泥混凝土报告会,昭示了纤维增强混凝土的研究与应用已经国际化。著名的化学公司如杜邦公司、3M 公司等都开发出了多种水泥增强用纤维品种,如今钢纤维混凝土已经在高速公路、桥梁、地铁、隧道等土木工程中获得广泛应用。高强度、高韧性、高耐久性的纤维混凝土已经取得了长足发展,代替传统的钢筋混凝土或预应力混凝土已经成为国际趋势。
 
1、钢纤维商品混凝土增强机理
(1)纤维间距理论是由Romualdi和Batson于1963年提出,主要是根据线弹性断裂力学来说明纤维对裂缝发生和发展的阻滞作用。该理论认为要增强商品混凝土的抗裂性和延性,必须尽可能地减小基体内部缺陷的尺寸,降低裂缝端的应力集中程度.而纤维的掺入起到了优化材料内部组织结构和降低裂缝端应力集中的双重效应.理论分析与试验证明,当纤维的平均间距小于7.6mm时,纤维商品混凝土的抗拉或抗弯初裂强度均得以提高。
(2)复合材料力学理论是由英国的Swamy教授提出的,主要是从复合材料的混合原理出发,将纤维增强商品混凝土看作纤维的强化体系,用混合原理推求纤维商品混凝土的抗拉和抗弯强度,并提出了纤维商品混凝土强度与纤维的掺入量、方向、长径比及黏结力之间的关系。
2、钢纤维商品混凝土的物理力学性能
由于钢纤维的掺入,其商品混凝土的物理力学性能发生了如下的改变:
2.1抗弯性能
纤维商品混凝土的抗弯性能最能反映出纤维的增强、增韧效果。钢纤维商品混凝土的抗弯强度随钢纤维
2.2抗剪性能
 
在钢筋商品混凝土构件中,其抗剪强度主要是靠箍筋和弯起钢筋承担,为了提高商品混凝土的抗剪强度,往往用增加这些抗剪钢筋的数量的方法,但其结果是不仅是工程投资增大,并且给施工带来不能便,特别是对薄壁等结构问题就更突出,而采用钢纤维商品混凝土是解决这一问题的有效途径。东南大学蒋金洋等对C60的钢纤维高强商品混凝土进行抗剪试验,得出在钢纤维体积率为1%、2%、3%时,相应的钢纤维商品混凝土抗剪强度分别提高91.3%、116%、166%。
 
2.3初裂强度
 
初裂强度是商品混凝土抗裂性能的重要标志,商品混凝土掺加钢纤维后,弯曲时裂缝出现强度显著提高,其提高的数值与纤维掺量成正比见图2-3-1。钢纤维水泥砂浆和商品混凝土与不掺钢纤维的初裂强度对比见图2-3-2。如图所示,随钢纤维含量的增加,初裂强度随之增维含量为2%时,商品混凝土初裂强度为空白商品混凝土的1.4倍。
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