钢纤维混凝土的现状与发展
发布日期:2025/5/5 9:48:04

钢纤维增强混凝土(SFRC)是在普通混凝土中添加适量短钢纤维,形成一种可浇注、
喷射的新型复合材料,近年来在国内外发展迅速。它克服了混凝土抗拉强度低、伸长率小、
性质脆性的缺点,具有抗拉、抗弯、抗剪、抗裂、抗疲劳、韧性高等优异性能,已在水利、路桥、建筑等工程领域得到应用。

1. 钢纤维增强混凝土的发展
纤维增强混凝土(FRC)是纤维增强混凝土的简称。它通常是一种由水泥浆、砂浆或混凝土与金属纤维、
无机纤维或有机纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将高抗拉强度、高延伸率、
高耐碱性的短细纤维均匀分散于混凝土基体中而形成的新型建筑材料。纤维在混凝土中
可以限制混凝土早期裂缝的产生以及在外力作用下裂缝的进一步扩展,有效克服混凝土抗拉强度低、
易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷,大大提高混凝土的抗渗、防水、抗冻和钢筋保护性能。

纤维增强混凝土特别是钢纤维增强混凝土由于其优越的性能,在实际工程中越来越受到学术界和工程界的重视。
1907年苏联专家BП.赫克波恰布开始应用金属纤维增强混凝土;1910年H.F.波特发表了关于短纤维增强混凝土的研究报告,
建议在混凝土中均匀分散掺入短钢纤维来增强基体材料;1911年美国的格雷厄姆在普通混凝土中添加钢纤维,
以提高混凝土的强度和稳定性;20世纪40年代,美、英、法、德、日等国家在利用钢纤维提高混凝土的耐磨性、抗裂性、
钢纤维混凝土的制造技术、改善钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面进行了大量的研究;
1963年J.P.romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝发展机理的论文,
并提出了钢纤维增强混凝土的抗裂强度取决于钢纤维平均间距,而钢纤维平均间距在拉应力中起有效作用
(纤维间距理论)的结论,从而开启了这种新型复合材料的实用化发展阶段。
目前,随着钢纤维增强混凝土的推广应用,由于混凝土中纤维分布的不同,主要有钢纤维增强混凝土、
混杂纤维增强混凝土、层布式钢纤维增强混凝土和层布式混杂纤维增强混凝土四种类型。
2. 钢纤维增强混凝土的增强机理
(1)复合力学理论。复合力学理论以连续纤维复合材料理论为基础,结合钢纤维在混凝土中的分布特点。
该理论将复合材料视为以纤维为一相、基体为另一相的双相复合材料。
(2)纤维间距理论。纤维间距理论,又称抗裂理论,是基于线弹性断裂力学提出的。该理论认为,
纤维的增强效果仅与均匀分布的纤维间距(最小间距)有关。
三、钢纤维增强混凝土发展现状分析
1.钢纤维增强混凝土。钢纤维增强混凝土是在普通混凝土中添加少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢纤维,
形成一种相对均匀、多向增强的混凝土。钢纤维掺量一般为体积分数的1%~2%,
每立方米混凝土按重量计掺入70~100kg钢纤维。钢纤维长度宜为25~60mm,
直径宜为0.25~1.25mm,最佳长径比为50~700。与普通混凝土相比,
它不但能提高混凝土的抗拉、抗剪、抗弯、耐磨、抗裂性能,
而且能大幅度增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能,
明显提高结构的抗疲劳性能和耐久性,特别是韧性可提高10~20倍。
国内对钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能进行了比较,
当钢纤维掺量为15%~20%,水灰比为0.45时,抗拉强度提高50%~70%,抗弯强度提高120%~180%,
抗冲击强度提高10~20倍,冲击疲劳强度提高15~20倍,抗弯韧性提高14~20倍,耐磨性也有明显提高。
因此,钢纤维混凝土比普通混凝土具有更优良的物理力学性能。



热线电话
  • 微信公众号
  • 官方抖音
  • 电子画册
钢纤维混凝土的现状与发展
2025/5/5 9:48:04 访问量:374
钢纤维增强混凝土(SFRC)是在普通混凝土中添加适量短钢纤维,形成一种可浇注、
喷射的新型复合材料,近年来在国内外发展迅速。它克服了混凝土抗拉强度低、伸长率小、
性质脆性的缺点,具有抗拉、抗弯、抗剪、抗裂、抗疲劳、韧性高等优异性能,已在水利、路桥、建筑等工程领域得到应用。

1. 钢纤维增强混凝土的发展
纤维增强混凝土(FRC)是纤维增强混凝土的简称。它通常是一种由水泥浆、砂浆或混凝土与金属纤维、
无机纤维或有机纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将高抗拉强度、高延伸率、
高耐碱性的短细纤维均匀分散于混凝土基体中而形成的新型建筑材料。纤维在混凝土中
可以限制混凝土早期裂缝的产生以及在外力作用下裂缝的进一步扩展,有效克服混凝土抗拉强度低、
易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷,大大提高混凝土的抗渗、防水、抗冻和钢筋保护性能。

纤维增强混凝土特别是钢纤维增强混凝土由于其优越的性能,在实际工程中越来越受到学术界和工程界的重视。
1907年苏联专家BП.赫克波恰布开始应用金属纤维增强混凝土;1910年H.F.波特发表了关于短纤维增强混凝土的研究报告,
建议在混凝土中均匀分散掺入短钢纤维来增强基体材料;1911年美国的格雷厄姆在普通混凝土中添加钢纤维,
以提高混凝土的强度和稳定性;20世纪40年代,美、英、法、德、日等国家在利用钢纤维提高混凝土的耐磨性、抗裂性、
钢纤维混凝土的制造技术、改善钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面进行了大量的研究;
1963年J.P.romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝发展机理的论文,
并提出了钢纤维增强混凝土的抗裂强度取决于钢纤维平均间距,而钢纤维平均间距在拉应力中起有效作用
(纤维间距理论)的结论,从而开启了这种新型复合材料的实用化发展阶段。
目前,随着钢纤维增强混凝土的推广应用,由于混凝土中纤维分布的不同,主要有钢纤维增强混凝土、
混杂纤维增强混凝土、层布式钢纤维增强混凝土和层布式混杂纤维增强混凝土四种类型。
2. 钢纤维增强混凝土的增强机理
(1)复合力学理论。复合力学理论以连续纤维复合材料理论为基础,结合钢纤维在混凝土中的分布特点。
该理论将复合材料视为以纤维为一相、基体为另一相的双相复合材料。
(2)纤维间距理论。纤维间距理论,又称抗裂理论,是基于线弹性断裂力学提出的。该理论认为,
纤维的增强效果仅与均匀分布的纤维间距(最小间距)有关。
三、钢纤维增强混凝土发展现状分析
1.钢纤维增强混凝土。钢纤维增强混凝土是在普通混凝土中添加少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢纤维,
形成一种相对均匀、多向增强的混凝土。钢纤维掺量一般为体积分数的1%~2%,
每立方米混凝土按重量计掺入70~100kg钢纤维。钢纤维长度宜为25~60mm,
直径宜为0.25~1.25mm,最佳长径比为50~700。与普通混凝土相比,
它不但能提高混凝土的抗拉、抗剪、抗弯、耐磨、抗裂性能,
而且能大幅度增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能,
明显提高结构的抗疲劳性能和耐久性,特别是韧性可提高10~20倍。
国内对钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能进行了比较,
当钢纤维掺量为15%~20%,水灰比为0.45时,抗拉强度提高50%~70%,抗弯强度提高120%~180%,
抗冲击强度提高10~20倍,冲击疲劳强度提高15~20倍,抗弯韧性提高14~20倍,耐磨性也有明显提高。
因此,钢纤维混凝土比普通混凝土具有更优良的物理力学性能。