鋼纖維混凝土論文發(fā)表期刊推薦國(guó)家級(jí)期刊《建材發(fā)展導(dǎo)向》，《建材發(fā)展導(dǎo)向》是由云南建材集團(tuán)有限公司主管，中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)主辦的全國(guó)建材行業(yè)唯一的綜合性科技期刊。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN 1672-1675;國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN 53-1185/TU，郵發(fā)代號(hào)：64-83。

　　辦刊宗旨：雜志以技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新為宗旨，以全國(guó)性、導(dǎo)向性、新穎性為目標(biāo)，以面向世界、面向未來(lái)、面向現(xiàn)代化為方向，以內(nèi)容新、結(jié)構(gòu)好、質(zhì)量高為尺度，更新版面，重設(shè)欄目。

　　摘要：鋼纖維混凝土是一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的新型復(fù)合材料。由于鋼纖維阻滯肌體混凝土裂縫的開(kāi)展，從而其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度等較普通混凝土顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后和耐久性也有較大改善。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼纖維混凝土的力學(xué)和結(jié)構(gòu)性能做了大量的研究，并將其用于道路、橋梁、隧道、水力、建筑等各項(xiàng)工程中，應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊。本文首先對(duì)鋼纖維混凝土進(jìn)行了概述，其次詳細(xì)說(shuō)明了其強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)，然后分析了鋼纖維混凝土目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其進(jìn)一步的發(fā)展提出了建議。

　　關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土,性能,應(yīng)用,水利工程,成本

　　一、鋼纖維混凝土概述

　　鋼纖維混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，簡(jiǎn)寫為SFRC）是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復(fù)合材料。它是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的復(fù)合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質(zhì)材料加工制成的短纖維，常用的有：切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴(kuò)展，從而使其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度較普通混凝土有顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善，使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復(fù)合材料。

　　二、鋼纖維混凝土的性能優(yōu)勢(shì)

　　（一）強(qiáng)大的抗沖擊性能

　　在動(dòng)荷載作用下，鋼纖維混凝土在裂縫擴(kuò)展時(shí)，首先是鋼纖維克服基材的粘結(jié)力而被拔出，或是鋼纖維達(dá)到屈服強(qiáng)度而被拉斷，這都需要消耗大量的能量。因此，鋼纖維混凝土能提高抗沖擊性能。若鋼纖維混凝土等級(jí)為CF55時(shí)，采用水泥硬練重錘沖擊。當(dāng)纖維摻量為0.5%時(shí)，耐沖擊次數(shù)為素混凝土的3～4倍；纖維摻量為1%時(shí)，耐沖擊次數(shù)為11～12倍；纖維摻量為1.5%時(shí)，耐沖擊次數(shù)為21～22倍。可見(jiàn)，鋼纖維混凝土的耐沖擊性能隨著纖維摻量的增加而大幅度提高。

　　（二）優(yōu)越的抗疲勞性能

　　鋼纖維明顯改善了混凝土的彎曲疲勞性能。若CF80鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，當(dāng)鋼纖維摻量為1%時(shí)，200萬(wàn)次疲勞極限可提高10%；當(dāng)鋼纖維摻量為1.5%時(shí)，疲勞極限可提高15%。當(dāng)疲勞應(yīng)力比為0.7時(shí)，對(duì)鋼纖維摻量1%的鋼纖維混凝土，疲勞壽命可延長(zhǎng)。

　　（三）抗凍融性能

　　鋼纖維混凝土在凍融循環(huán)過(guò)程中，由于溫度的變化，在混凝土內(nèi)形成溫度應(yīng)力場(chǎng)。鋼纖維混凝土的基體組成部分的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度應(yīng)力作用下變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致在混凝土內(nèi)部界面產(chǎn)生拉應(yīng)力，影響了界面的黏結(jié)性狀。鋼纖維體積率的增大，增加了混凝土內(nèi)的界面，這些界面是混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)凍融次數(shù)不大時(shí)，鋼纖維與砂漿的黏結(jié)性狀良好，鋼纖維能有效地發(fā)揮阻裂增強(qiáng)作用，減少裂縫源的數(shù)量和裂縫的寬度。所以，在凍融次數(shù)較低時(shí)，隨鋼纖維體積率的增加，使混凝土強(qiáng)度下降的幅度降低。

　　（四）鋼纖維混凝土的力學(xué)強(qiáng)度

　　1、抗壓強(qiáng)度

　　鋼纖維混凝土雖受壓強(qiáng)度增加不明顯，但受壓韌性卻大幅度提高了。這是由于鋼纖維的存在，增大了試件的壓縮變形，提高了受壓破壞時(shí)的韌性。從宏觀上呈現(xiàn)，鋼纖維混凝土受壓破壞時(shí)，沒(méi)有明顯的碎塊或崩落，仍保持這整體性。

　　2、抗剪強(qiáng)度

　　鋼纖維混凝土具有優(yōu)異的抗剪性能，對(duì)提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗剪能力有重要意義。通常在鋼筋混凝土的構(gòu)件中，其抗剪承載力主要靠箍筋和彎起鋼筋承擔(dān)，這些筋多了，不僅要提高工程投資，而且施工很不方便，尤其對(duì)薄壁、抗震結(jié)構(gòu)和復(fù)雜形狀的特種結(jié)構(gòu)，問(wèn)題則尤為突出。因此采用鋼纖維混凝土是提高結(jié)構(gòu)抗剪能力的有效途徑。

　　3、抗彎強(qiáng)度

　　鋼纖維混凝土的抗彎強(qiáng)度，隨著纖維摻量的增加而提高。鋼纖維混凝土等級(jí)提高，使抗彎強(qiáng)度提高明顯。在彎曲荷載作用下，鋼纖維混凝土受拉區(qū)開(kāi)裂，中性軸向上移，受拉區(qū)仍有部分纖維與基材的粘結(jié)力承受拉力，增加韌性，提高了混凝土的抗彎強(qiáng)度。而普通混凝土則很快發(fā)生斷裂，以致脆性破壞。

　　（五）鋼纖維混凝土的韌性和抗裂性

　　韌性是在材料受壓破壞前吸收能量的性質(zhì)。抗裂性是指鋼纖維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻滯裂縫進(jìn)一步發(fā)展的性質(zhì)。鋼纖維混凝土具有很好的韌性和抗裂性。鋼纖維混凝土的韌性隨著鋼纖維數(shù)量的增加而大幅度提高，同時(shí)與纖維和基材的粘結(jié)力有關(guān)。基材強(qiáng)度提高，纖維混凝土的韌性也相應(yīng)提高。

　　三、鋼纖維混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　鋼纖維混凝土以其良好的性能優(yōu)勢(shì)在工程建筑各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，具體說(shuō)來(lái)，有以下幾方面的應(yīng)用：

　　（一）在房屋工程中的應(yīng)用

　　在房屋工程中，節(jié)點(diǎn)是框架梁柱的傳力樞紐，也是框架的薄弱環(huán)節(jié)。在許多大地震中表明，不少鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)在地震作用下發(fā)生了不同程度的破壞。因此，節(jié)點(diǎn)的抗震問(wèn)題引起了工程界的重視。若按照傳統(tǒng)方法提高鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)的抗震強(qiáng)度和延性，就需要在節(jié)點(diǎn)配置更多而密的箍筋，但節(jié)點(diǎn)箍筋施工比較困難。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)中鋼筋過(guò)于擁擠也影響了混凝土的澆筑質(zhì)量。在框架節(jié)點(diǎn)部分用鋼纖維配筋取代部分箍筋，就能有效解決所存在的問(wèn)題。

　　例如東北地區(qū)某工地由于年溫差和晝夜溫差較大，為防水層脫離及找平層減少收縮和溫度應(yīng)力的影響，而在鋼纖維混凝土中摻有一定數(shù)量的膨脹劑，從而取得了良好的效果。也就是將每m3鋼纖維混凝土的材料中摻有其它材料，用量為水泥：砂：碎石：鋼纖維：水：減水劑：膨脹劑=450：720：720：72：198：4.5：63。減水劑可用上海產(chǎn)高效減水劑，其減水率約15%；膨脹劑采用合肥生產(chǎn)的產(chǎn)品，自由膨脹值小于0.1%。剛性防水屋頂采用分倉(cāng)設(shè)計(jì)，每個(gè)分倉(cāng)均為3×6m，并且將各分倉(cāng)之間以及與四周墻壁之間均設(shè)置分倉(cāng)縫。分倉(cāng)縫用PVC防水油膏充填。分倉(cāng)木條尺寸為20×30mm，施工24小時(shí)后取出。防水層厚度為40mm。

　　（二）在水利工程中的應(yīng)用

　　20ZLB-70型軸流泵是農(nóng)用泵站中應(yīng)用較多的一種泵型。22寸（管內(nèi)徑55cm，壁厚3cm）鋼纖維混凝土泵管可為該泵配套使用，以解決其它泵管在工程造價(jià)、建設(shè)周期及管理維修等方面存在的問(wèn)題。關(guān)于鋼纖維混凝土泵管的使用價(jià)值，某地曾將這種泵管與同類型的鑄鐵泵管、鋼板泵管、自應(yīng)力水泥泵管和鋼筋混凝土泵管等作了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋼板管、鑄鐵管耗鋼量最大，鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管次之；鋼絲網(wǎng)水泥管和自應(yīng)力管較小；而新

　　研制的鋼纖維管耗鋼量只有8kg，所以最小。在生產(chǎn)管理上，鋼板管、鑄鐵管易生銹瘤，接頭螺栓及止水填料易腐蝕，維修費(fèi)用高。鋼筋混凝土管及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管維修費(fèi)用雖小，但體積大，運(yùn)輸及安裝不方使。鋼絲網(wǎng)水泥管、自應(yīng)力水泥管在用鋼量和自重上較前者雖有減少，但要具備特殊的生產(chǎn)工藝與設(shè)備。而鋼纖維混凝土管就可彌補(bǔ)上述幾類管的不足，且性能都能滿足其強(qiáng)度要求。

　　（三）在路橋工程中的應(yīng)用

　　鋼纖維混凝土在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應(yīng)用于路面、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中，包括新建及修補(bǔ)工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長(zhǎng)，使用性能提高，維修費(fèi)用減低、壽命延長(zhǎng)。面層較普通混凝土可減少30～50%，公路伸縮縫間距可達(dá)30～100m，機(jī)場(chǎng)跑道的伸縮縫間距可達(dá)30m。路面及橋面修補(bǔ)，其罩面厚度僅為3～5cm。

　　（四）在港口和海洋工程中的應(yīng)用

　　鋼纖維混凝土的腐蝕問(wèn)題一直是海洋工程應(yīng)用中應(yīng)著重考慮的問(wèn)題，所以有待進(jìn)一步研究，但在日本和挪威的使用經(jīng)驗(yàn)是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂(lè)部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無(wú)銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海洋平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。

　　四、關(guān)于大力發(fā)展我國(guó)鋼纖維混凝土技術(shù)的建議

　　同發(fā)達(dá)國(guó)家諸如美國(guó)和日本相比，我國(guó)在鋼纖維混凝土的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上還有很大差距，要使我國(guó)鋼纖維混凝土技術(shù)有更大更快的發(fā)展，需從以下幾方面著手：

　　（一）降低鋼纖維混凝土成本

　　目前鋼纖維混凝土應(yīng)用的最大障礙是成本太高。由于纖維售價(jià)太高，通過(guò)纖維增強(qiáng)作用而節(jié)省混凝土用量常不足以補(bǔ)償纖維用量所造成的成本提高，因而鋼

　　纖維混凝土工程的初始造價(jià)提高。因此，大力開(kāi)發(fā)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼纖維、降低鋼纖維的生產(chǎn)成本從而降低鋼纖維混凝土的造價(jià)師擴(kuò)大鋼纖維混凝土應(yīng)用的關(guān)鍵之一。

　　（二）加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)和理論的研究

　　近年來(lái)，我國(guó)在鋼纖維混凝土基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用上做了很多工作，但在設(shè)計(jì)施工中與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距。我國(guó)應(yīng)盡快組織力量大力加強(qiáng)設(shè)計(jì)和施工方面的專題研究，總結(jié)國(guó)內(nèi)工程試用經(jīng)驗(yàn)，逐步制定出有關(guān)規(guī)范，這是推進(jìn)鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵之一。

　　（三）提高專業(yè)化生產(chǎn)水平和施工隊(duì)伍水平

　　鋼纖維混凝土制品生產(chǎn)和鋼纖維混凝土工程施工的技術(shù)要求高，專業(yè)性強(qiáng)，要求有專門從事這個(gè)行業(yè)的企業(yè)和施工隊(duì)伍。目前我國(guó)在這方面的發(fā)展還存在不足，今后應(yīng)大力促進(jìn)鋼纖維混凝土專業(yè)化的施工隊(duì)伍的發(fā)展。

　　結(jié)語(yǔ)

　　綜上，鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，具有強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)，目前鋼纖維混凝土工程應(yīng)用較多，因系列突出優(yōu)點(diǎn)和巨大的技術(shù)潛力，所以它的發(fā)展可以預(yù)見(jiàn)在將來(lái)將會(huì)取得更大的技術(shù)進(jìn)步，應(yīng)用的前景也將更廣闊。我國(guó)應(yīng)加大力度提高我國(guó)在鋼纖維混凝土這一領(lǐng)域的研究力度和技術(shù)水平，降低鋼纖維混凝土的初始造價(jià)，將鋼纖維混凝土的技術(shù)發(fā)展推向前進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]趙建波,崔海.鋼纖維混凝土的研究與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009.7.

　　[2]張繼飛.淺談鋼纖維混凝土的特性[J].科技論域，2008.6.

　　[3]孫啟林.鋼纖維增強(qiáng)混凝土的機(jī)理及斷裂模型[J].山西建筑，2008.9.

　　[4]周凱方.淺述鋼纖維混凝土的增強(qiáng)理論及其應(yīng)用[J].內(nèi)江科技，2010.12.