钢纤维混凝土的性能及其应用

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发布时间：2021-09-13

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钢纤维混凝土的性能及其应用
莫晓东
(广东工业大学土木与交通工程学院，广州510006)
[摘要] 介绍了钢纤维混凝土的性能和特点，分析了钢纤维混凝土在桥梁、路桥面、地铁隧道、水工建筑物工程的应
用，在当代的工程界中，钢纤维混凝土已经成为一种不可缺少的增强材料。
[关键词] 钢纤维混凝土；弹塑性材料；桥梁工程；路面
[中图分类号] TU528．572 [文献标志码] B [文章编号】1001-523X(2010)02-0020-02
PRoPERTIES AND APPLICATIoNS oF STEEL FIBER
RE FoRCED CoNCRETE
Mo Xiao-dong
[Abstract]
[Keywords]
In this paper，the performance and characteristics of steel fiber reinforced concrete was presented，and some
relative analyses were taken to its application in bridges，road and bridge surface，subway tunnels，hydraulic
structures engineering and SO on．In contemporary engineering，the steel fiber reinforced concrete has become an
indispensable reinforcing materia1．
steel fiber reinforced concrete；elasto—plastic material；bridge works；pavement；steel fiber reinforced concrete；
elasto—plastic material；bridge works；pavement
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺人适量钢纤维而形
成的一种新型复合材料。钢纤维混凝土克服了混凝土抗拉
强度低、极限延伸率小、塑性差等缺点，具有优良的抗拉、扰
弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，已在建筑、路桥、水工
等工程领域得到应用。
1 钢纤维的基本性质
1．1 钢纤维的类型及特征参数
钢纤维按材质分，有普通碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维，
其中以普通钢钢纤维用量居多；按外形分有长直形、压痕形、
波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形；按截面形状分有圆形、矩
形、月牙形及不规则形；按生产工艺分有切断型、剪切型、铣
削型及熔抽型；按施工用途分有浇筑用钢纤维和喷射用钢
纤维。
为满足钢纤维的增强效果与施工性能，通常采用钢纤维
长度为15～60 mm，直径或等效直径为0．3～1．2 mm，长径比
为30～100，纤维的体积掺量为0．5％～2％。
1．2 钢纤维的主要性能
钢纤维的主要性能包括抗拉强度与黏结强度。试验表
明，由于普通钢纤维混凝土主要是因钢纤维拔出而破坏，并
收稿日期：2009—11—15
作者简介：莫晓东(1975．)，男，广东陆丰人，毕业于广东工业大学，本
科，实验师，实验教师。
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不是因钢纤维拉断而破坏，因此钢纤维的抗拉强度一般能满
足使用要求，而其与混凝士基体界面的黏结强度是影响钢纤
维混凝土性能的主要因素。黏结强度除与基体的性能有关
外，就钢纤维本身而言，与钢纤维的外形和截面形状有关。
2 钢纤维混凝土的特点
纤维混凝土中以钢纤维混凝土(SFRC)的力学性能最为
稳定，是一种高强的弹塑性材料，钢纤维混凝土的最大优点
在于大大提高了混凝土的抗裂强度和抗冲击韧性，纤维混凝
土在受力过程中，由于有较大的变形能力，其延性为混凝土
两倍，其韧性为砼的40～200倍；抗裂指标为混凝土7倍；耐
冻融破坏指标为混凝十的1．9倍；纤维混凝土具备有如桥梁
工程大气层需要的高冲击、高抗震的性能。当钢纤维掺率为
混凝土体积的1％～2％时，纤维混凝土为普通混凝土的抗爆
破抗冲击的动力强度5～1O倍，耐疲劳试验中，对200万次
时强度，单轴抗压强度提高l1％，偏震弯曲疲劳可达到裂开
强度的90％。
3 钢纤维混凝土的增强机理。
纤维间距机理是基于弹性断裂力学的基础上来说明纤
维对于裂缝发生和发展的约束作用的。该机理认为，在混凝
土内部原来就存在缺陷，欲提高这种材料的强度，就必须尽
可能的减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂缝端部的应
力集中系数。纤维间距愈小，强度提高的效果就越好，且纤
维的弹性模量越大，抗裂效果越好；抗裂效果好了，其抗弯强