钢纤维混凝土是一种物理力学性能优于水泥混凝土的新型复合建筑材料,在建筑工程中具有一定的实用价值。鉴于其不同的结构模式,主要分为四类,总结了各种研究现状和发展趋势。
1前言
随着1824年波特兰水泥的出现,混凝土出现在1830年左右。作为当时的一种新型建筑材料,广泛应用于土木工程和水利工程。特别是19世纪中叶以后,随着钢材的发展,人们将钢筋与混凝土结合起来,出现了混凝土结构(ReinforcedConcrete)这种新型复合建筑材料大大提高了结构的抗裂性、刚度、承载力和耐久性,使建筑业经历了改革。虽然混凝土的原始特点是抗拉强度高,但也有原始缺点——如构件重量大、塑性干缩干裂、抗疲劳性低、韧性差、抗压强度低(一般只有抗拉强度的7%-14%)、易产生裂纹、抗冲击破裂性差等,限制了工程的应用范围。随着混凝土强度的提高,这些缺点尤为突出。因此,许多专家和学者一直在探索各种方法和方法来提高混凝土性能(通常是为了提高抗拉特性和耐久性)。因此,以传统素混凝土为基础的新型复合材料纤维混凝土得到了提供。
2纤维混凝土的发展和现状
纤维混凝土(FiberReinforcedConcrete,简称FRC),它是纤维增强混凝土的缩写,一般是由水泥净浆、砂浆或混凝土为基础,由金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是一种新型的建筑材料,由具有高抗压强度、高极限延伸率、高抗碱等优良特性的纤维均匀分散在混凝土基础上形成。纤维限制了混凝土初始间隙的形成和裂缝在外力作用下的进一步扩展。在纤维混凝土力早期,纤维和混凝土力,混凝土是外力的重要承担者,随着外力或外力的增加,当间隙扩大到一定程度时,混凝土退出工作,纤维成为外力的重要承担者,跨间隙纤维大大限制了建筑裂缝的进一步扩展。
由此可见,纤维有效地解决了混凝土抗压强度低、易干裂、抗疲劳性差等原有缺点。与水泥混凝土相比,FRC它具有抗拉、抗弯、抗冲击、抗裂、抗爆、韧性、延性等特点,对混凝土的抗渗、防潮、抗冷、护筋也有很大的贡献。鉴于FRC纤维混凝土,特别是钢纤维混凝土,具有素混凝土所不具备的优点,在具体工程中越来越受到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB1910年,美国开始用金属纤维改善混凝土;H.F.Porter对短纤维改纤维均匀分散在混凝土中,用于加强基体材料;1911年,美国Graham钢纤维与水泥混凝土混合,可提高混凝土强度和稳定性;到20世纪40年代,美国、英国、法国、德国、日本等国家用钢纤维提高混凝土耐磨性和抗裂性,钢纤维混凝土加工工艺,研究改善钢纤维形状,提高纤维与混凝土基材的粘结强度;1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson本文发表了关于钢纤维管束建筑裂缝实施原理的论文,提出了钢纤维混凝土干裂强度是由钢纤维平均间隔(纤维间隔理论)决定的拉伸应力(纤维间隔理论),从而开始了这种新型复合材料的良好开发阶段。到目前为止,随着钢纤维混凝土的全面推广,由于纤维在混凝土中的分布不同,主要有四种类型:钢纤维混凝土、混合纤维混凝土、层布钢纤维混凝土和层布混合纤维混凝土。
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