钢纤维及其在混凝土加固中的应用

介绍

钢纤维是特殊制造的短间断钢带。它们的加入显著改善了混凝土的力学性能。作为最常见的矩阵，目前在建筑行业中使用的是钢筋水泥混凝土．

钢筋水泥混凝土是钢、水泥、骨料和水的组合。混凝土起压缩构件的作用。它需要由于施加荷载和自荷载产生的压缩力。混凝土的主要问题是抗拉力或拉力薄弱。为了克服这个问题，通常使用钢。混凝土和钢就像一种纽带，一种的缺失由另一种来填补。

在建造大型建筑(如多层建筑、公路、桥梁、机场、人行道等)时，钢有两种用途:

1. 抵抗弯曲或弯曲
2. 抵抗温度和收缩效应

通常使用两个与钢有关的术语:

1. 主筋(用于抵抗因施加荷载而产生的弯曲)
2. 温度和收缩钢(抵抗温度和收缩变化)

实际上，钢纤维是用来替代高温钢的。但现在，研究甚至正在进行，以取代主要的钢。现在，钢纤维在抵抗爆炸荷载时的强度是很受关注的。除此之外，钢纤维在抵抗地震荷载方面也非常有效。在混凝土中注入钢纤维，使混凝土由脆性变为延性。它们不仅能抗裂，还能抗裂扩展。

描述

20世纪80年代，钢纤维被商业化地引入欧洲市场。一开始，没有标准和建议可以接受这种新技术。但现在，标准和建议在美国和英国的标准。ASTM A-820是用于混凝土加固的钢纤维的标准规范。

钢纤维制造

它们的制造是经过特殊安排完成的。通过引入大能量，钢带被挤压成小片钢纤维。它们是由两种类型的钢带失效由于能源:

• 脆性破坏
• 剪切破坏

从这些话,很明显,脆性断裂发生在低能耗的影响水平最低的塑性变形,产生一个连续均匀截面的纤维,而区分这种类型的骨折和剪切破坏比脆性断裂与更高的能量吸收,从而形成截面高度不规则的钢纤维。通常认为不规则横截面钢纤维比直截面钢纤维更有效。

钢纤维混凝土的设计思考

在搅拌水泥、粗集料和细集料阶段，通常将钢纤维注入混凝土中。首先将水泥、细骨料和粗骨料倒入搅拌机中，然后浇上钢纤维，再浇上水，然后用手或机械设备混合整个混合物。

它们的有效性可以通过以下参数来确定:

1. 长度
2. 直径
3. 纵横比(径长比)
4. 配置

钢纤维的长度通常在1”到2”之间。1”长度对混凝土的微观-宏观开裂性能和先裂后开裂性能都有提高。

纵横比可以更好地理解成键势。长宽比大于2”的纤维通常具有成球电位。结构可以是直的，连续变形，或末端变形。最初，直钢纤维是唯一可用的材料。人们很快发现，他们的结合潜力是有限的。为了提高纤维与混凝土之间的粘结性，开发了新产品。因此，出现了两种最佳配置，命名为hooked-end、冷拉钢丝纤维＆连续变形，切口钢板纤维。

连续变形的狭缝片纤维提供更好的微观-宏观开裂性能，以及抗弯强度的提高，而端变形的拉丝钢纤维表现出最佳的先后开裂性能。当钢纤维被用于混凝土中时，混凝土的和易性问题就出现了。钢纤维通常会降低混凝土的和易性。混合变得严厉。尽管水灰比增大，但混凝土强度有降低的趋势，通常使用外加剂。

在设计结构纤维混凝土混合料的主要目标是产生足够的和易性，易于放置和有效使用纤维作为裂缝控制器。
ACI委员会给出了以下指导方针，以服务钢纤维混凝土(SFRC)配合比设计的目的:

1. 粗骨料应占总骨料的55%。
2. W/C应低于0.55(建议0.35)。
3. 最小水泥含量为320kg /m^3.应该使用。
4. 含砂量750 - 850kg /m^3.建议。
5. 通过增加水泥浆体来改善和易性，可以通过添加矿渣或粉煤灰来替代水泥。
6. 最大骨料粒径应为19毫米

钢纤维的掺入增加了混凝土的性能

1. 韧性
2. 抗弯强度
3. 耐疲劳
4. 冲击强度
5. 抗压强度
6. 抗剪强度
7. 耐磨性和防滑性

结论

钢纤维对混凝土力学性能的影响从小到大不等。钢纤维在混凝土的各个方面都是有效的。

使用中存在的问题:

它们使用的主要问题是经济．经济很重要。由于其掺入混凝土中，通常会使整个装配的材料成本翻倍，导致工程总成本的增加，这在施工中通常是非常重要的。这就是为什么只有富裕国家在建筑工业中使用钢纤维