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              纖維混凝土在工程中的作用

              來源:未知
               

                 纖維增強混凝土,統稱纖維混凝土。它是將特制的各種纖維摻合到混凝土中形成的建筑材料。作為基質材料,可以使用各種水泥基混凝土。在公路工程中最常用的是小石子重型砼,這是因為大骨料會制約纖維混凝土工作的有效性,無法使纖維分散的更均勻。
                作為增強材料可以采用各種各樣的纖維。按材質分有鋼纖維玻璃纖維、玄武巖纖維、聚丙烯纖維等;按生產方法分有板坯銑削法、熔液擠拉法、薄板切削法.細絲裁剪法:按幾何形狀分不同的長度直徑,不同截面形狀;按纖維在混凝土中的錨固形式分纖維形狀 帶彎鉤 表面糙化等。纖維混凝土通常不單獨使用,常和配置受力粗筋結合使用。
                纖維混凝土的優點
                與普通混凝土相比, 纖維混凝土有以下優點:①在軸心受拉和彎曲受拉時 抗拉強度顯著提高;②實踐證明,在循環荷載作用下,可以改善抗沖擊、抗磨耗性能;③提高了抗水浸、抗凍抗火災、抗銹蝕穩定性; ④ 從”應力到應變” 可以看出,鋼纖維砼的極限拉應變大大提高 素砼的極限應變為0.00015.而鋼纖維砼為O.01.提高了66倍。這些優點得到了充分地數據支持和國內外專家認可。
                纖維混凝土的應用
                在以下情況下,使用纖維混凝土更有效。①當結構處于軸向壓力和偏心壓力情況下;②在嚴寒天氣條件下工作的結構;③在交變的循環荷載作用下的構件。纖維混凝土已在很多領域廣泛采用:公路 鐵路 橋梁 隧道、機場路、扶壁墻.基礎、水庫、倉庫以及一些公民建筑。目前,在橋梁結構中采用鋼纖維混凝土已非常普遍,積累了很多經驗。它可以用作橋梁的行車道材料,尤其是防水混凝土鋪裝層?梢杂米餍陆蛄汉团f橋加固補強材料。有防裂防滲要求的結構部位,更經常采用鋼纖維混凝土。
                鋼纖維混凝土
                纖維混凝土中 最常用的是鋼纖維混凝土,它具有以下優點:
                鋼纖維混凝土具有很好的力學性能,可用于承重結構;o鋼纖維混凝土結構整個體積內均勻分布著鋼纖維,可以有效地分散混凝土中的應力;0在結構混凝土中.摻加鋼纖維可以減輕受力主筋的負擔.甚至可以通過計算取而代之。鋼纖維混凝土用作橋面鋪裝防水層,可以大大縮短常規防水層的安裝時間.并提高了質量和耐久性;鋼纖維混凝土用作公路路面時.可以大大提高路面使用壽命,降低路面全壽命內運營總成本;在隧道工程建設中.采用纖維混凝土可以減少或取消受力主鋼筋.還可以取消噴射砼時的鋼筋網片,此時可節省基建費用30%。
                纖維在結構構件中.由于不能承受較大的拉應力.因而最適合用于拉應力不大的部位.如用于偏心受壓構件中.所用鋼纖維最好是采用板坯銑刨制造的。
                纖維的力學性能
                一項優秀的設計,不但要復合規范要求,而且要趕上世界潮流,領先該領域的世界科技水平。在工程實踐中,纖維混凝土的使用和普通混凝土一樣.然而它具有獨特的力學性能,需要進行試驗研究。它的力學性能,不但和采用哪種材料有關 還與該加筋材料的尺寸、形狀和用量有關。另外.還和它所有組分自身的強度、變形性有關。實踐證明,隨意地把纖維拋入混凝土中,往往造成摻加量過剩,不能充分發揮它們的潛能。國外在確定纖維混凝土的物理一力學性能時,主要是通過實驗的方法。利用表象學觀點.并考慮各種組分的類型、纖維數量和混凝土類型。對 纖維增強水泥基”材料制定出了一系列試驗規程和標準試件。國外纖維混凝土規范可分為兩個方面①規定出關于纖維混凝土的試驗方法 用以確定出它的物理一力學性能;②為纖維混凝土結構的設計提供參數,制定出相應的施工方法。
                使用中存在的問題
                在我國盡管也不乏有鋼纖維混凝土的工程實例.也積累了一定的施工經驗 在規范中也提及了它的使用。但從設計到施工,仍存在著諸多問題:
                纖維混凝土在應用到不同環境,不同工況時,應相應地選用最有效的纖維類型;目前仍缺少對纖維混凝土結構符合實際的計算方法,不能準確地考慮到它在結構的受力表現;在生產過程中.難以非常均勻地將纖維分散開。尚沒有對成品進行無破損的檢驗方法和檢測儀器;對它的力學性能研究尚不充分。對普通混凝土,不考慮它在結構中承受拉力。而纖維混凝土的應力一應變圖形可分為受壓和受拉兩個分支.其變形性能與普通砼有明顯地差別。
                不同形狀鋼纖維的使用效果
                為比較不同形狀鋼纖維的使用效果,制作了一批15×15 X 60cm含有不同形狀纖維的混凝土試件,并制作了不含纖維的素混凝土試件, 以資比較。
                不同形狀的鋼纖維這里把鋼纖維分為四種類型:1型鋼纖維一由冷拉低碳鋼絲裁剪而成.兩端帶鉤;2型鋼纖維-在冷拉鋼絲的表面壓痕.并在末端彎折:3型鋼纖維一兩端無彎鉤,全身呈波浪狀:4型鋼纖維一從扁鋼坯上刨削而成,兩端帶鉤。
                試驗結果
                對不同類型的鋼纖維制成的試件進行抗彎試驗,繪制成各自的“荷載一撓度”曲線。這里定義.該曲線以下覆蓋的面積,表示試件在開裂(或破壞)時所消耗的能量。結果表明,1型鋼纖維混凝土的工作性能最好,耗能最大。
                它可以有效地控制裂縫出現和帶裂縫工作。其他三種類型纖維的優劣順序依次下降。
                鋼纖維混凝土的質量控制
                用肉眼觀察并調整混合料的拌合過程:
                制成標準尺寸的立方試件,然后沖洗掉部分結合料和砂、石材料,觀察和評價纖維分布的均勻性;
                在纖維混凝土成品中取出巖芯,表面刮凈,露出纖維.觀察和評價纖維分布的均勻性:
                也就是說,到目前為止,國內外尚沒有一種專用設備進行無破損檢查 以判定纖維分布的均勻性和產品的勻質性。
                纖維混凝土的研究方向
                研制開發一種聚合纖維與聚合物筋棒相結合的纖維混凝土,設計成永不銹蝕的耐久性結構。
                ·將纖維加入自密混凝土中。
                ·研究在長期荷載作用下帶裂縫工作的纖維混凝土結構的徐變性能(尤其是聚合物纖維混凝土)。
                ·研究鋼纖維混凝土結構.帶裂縫工作時的銹腐穩定性。
                ·對在不同環境 不同工況下的纖維混凝土結構,選用最合適的纖維類型。
                ·研究最有效地確定纖維混凝土物理一力學性能的方法。
                ·研究一種方法和儀器 能在纖維混凝土生產過程中控制它的質量,保證纖維分布均勻,并可以對成品混凝土進行無破損檢驗!

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