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钢纤维与合成纤维混凝土的应用领域及其原理
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  • 发布时间:2021-09-14
资料介绍

钢纤维与合成纤维混凝土的应用领域及其原理
孙 斌董 帅
(上海贝卡尔特一二铜有限公司,上海 200131)
[摘 要] 针对目前市场上应用最广泛的钢纤维和合成纤维的技术性能进行了对比分析,对比了两种材料的物理参数、
增强机理、徐变特征、防火、耐腐蚀性和耐久性。分析结果表明,钢纤维与合成纤维在技术性能上存在较人差
异,应合理应用在不同的T程领域。
[关键词] 钢纤维;合成纤维;性能
[中图分类号] TU528.572 [文献标志码] B [文章编号] 1001—523X(201 1)02—0052.03
经过3O多年的技术研究与工程实践,纤维对混凝土性
能的改善或增强已获得国内外土木T程界人士普遍的认可。
但是Fh于对不同纤维的具体技术性能的优劣不了解,使得人
们对不同类型的纤维产生混淆,在不同的工程应用领域该用
什么类型的纤维产生了困惑。本文针对目前工程中应用广
泛的钢纤维和合成纤维的性能进行了对比分析,为工程中合
理应用纤维增强 昆凝土提供一些建议。
1 材料及相应参数
混凝土用纤维因其颜色,形状,大小和材料的不同而有
多种种类。目前主要分为以下三大类:钢纤维(steel fibre);
细合成纤维(micro—synthetic);粗合成纤维(macro—synthetic)。
各种纤维的性能及参数见表1 。
表1 钢纤维与合成纤维性能及参数
材料 钢纤维 细合成纤维 粗合成纤维
长度/mm 30~6O 6~20 3O~65
直径/mm 0.5~1.O O.O15~0.030 O.5~1.O
密度/(kg/m ) 7 850 91O 9lO
杨氏模量/MPa 21O 0OO 3 000~5 000 5 000~10 OOO
抗拉强度/MPa 500 。2 000 200~600 2OO~6O0
熔点/0C 1 5OO 165 165
徐变/℃ +370 —20 —2O
温度线膨胀系数
12 ×10一 1.5×10一 1.5×10—
A/cc
收稿日期:2010—11—15
作者简介:孙斌(1973-),男,山西柳林人,毕业于大连理工大学,硕
士,贝卡尔特技术工程师。
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2 纤维对混凝土的增强作用
纤维混凝土是纤维和混凝土构成的复合材料,其增强机
理是纤维在混凝土裂缝处吸收了应力,抑制了裂缝的形成和
开展,也就是说纤维只有在混凝土产生裂缝时才能发挥作
用,纤维的加固能力取决于纤维与混凝土的粘结锚固能力,
抗拉强度和杨氏模量。
合成纤维主要是聚丙烯纤维(polypropylene fibre),其杨
氏模量一般只有3~5 GPa,长度和直径都比较小。目前又
出现I『新的聚合物纤维(macro—synthetic fibre),其尺寸要
大于细合成纤维,杨氏模量也能达到5~10 GPa。对于这两
种合成纤维,由于其本身较低的杨氏模量,对于抑制混凝土
的早期裂缝非常有效,尤其是细合成纤维与混凝土之间有很
好的粘结锚同性能,效果更加明显。但是随着混凝土强度的
发展,由于杨氏模量较低不能承受较大的位移,导致混凝土
结构产生较大的裂缝和变形。
混凝土会在不同的龄期产牛裂缝。存早龄期,由于混凝
土不够密实,在自身收缩应力的作用下会产生微裂缝。例如
在混凝土浇筑完3 j1内,混凝土的抗压应力小于3 MPa,收缩
应力小于0.3 MPa,杨氏模量小于5 GPa,此时细合成纤维可
以承受这些荷载抑制裂缝开展。24 h后 昆凝土的各种性能
都得到了增强,抗压应力会大于10 MPa,收缩应力会大于
1 MPa,杨氏模量会超过15 GPa,此时细合成纤维由于杨氏
模量较低不能有效抑制裂缝的开展。
钢纤维的杨氏模量(200 GPa)和抗收缩应力(800~
2.500 MPa)较大,且与混凝土之间有更好的粘结锚固作用,
可以有效吸收裂缝处的应力,抑制裂缝的形成和开展。但对
早龄期混凝土产生的裂缝,钢纤维不能有效发挥其作用,随
着混凝土强度的提高,钢纤维与混凝土的粘结锚固作用进一
步增强,纤维对混凝土的增强作用更加明显

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