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详细内容
钢纤维
钢纤维是指以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为40~80的纤维。
不同的制取方式产出的钢纤维性能也不一样。虽然钢纤维问世不久,但应用已经越来越广泛,种类也越来越多。

主要性能

钢纤维是一种新、高性能的钢纤维品种。钢纤维道路的配合比设计方法大体与普通混凝土相同,不同点为:强度双控标准(抗压强度和弯拉强度);钢纤维掺量根据设计要求的弯拉强度确定;单位用水量和砂率与纤维掺量有关,每掺加0.5%(体积率)钢纤维,单位用水量增加6kg,砂率加大2%。

钢纤维混凝土具有与普通混凝土一样的搅拌、运转和施工性能,纤维在混凝土中不会结球,分布均匀,可在商品混凝土搅拌站进行生产并能用于泵送施工。铣削钢纤维混凝土的早期坍落度损失较大,30分钟损失32%,2小时损失42%。钢纤维混凝土的实际工作性优于相同的坍落度的普通混凝土。钢纤维混凝土具有良好的材料性能,与普通混凝土相比,其抗压强度提高2~20%;弯拉强度提高20~50%;劈裂抗拉强度提高20~40%;耐磨性能提高40%左右,其物理力理性能完全可以满足城市道路工程及检查井盖等配套构件需求技术指标。钢纤维粗糙而洁净的表面,能与混凝土中的水泥浆体牢固的结合,这是铣削钢纤维提高混凝土各种性能的根本原因。

此外,高强钢钎维混凝土在铁道轨枕预制、高速公路伸缩缝、水泥砼道面等预制、现浇、生产施工等方面均已得到大量应用,其优良性能完全可以取得良好的技术经济和社会环境效益。

一、粘结性

由于钢纤维与混凝土基体的界面粘结主要是物理性的,即以摩擦剪力的传递为主,因此对钢纤维本身来说,应该从纤维表面和纤维形状两个方面来改变其粘结性能。具体的方法有下列四种。

1.使钢纤维表面粗糙化、截面呈不规则形。采用熔抽法生产就能达到这个目的。因为钢纤维在遇空气急剧冷却时,表面收缩不均匀而变得粗糙,同时截面也收缩成月牙形,增加与基体的接触面积。铣削型钢纤维一个表面光滑,另一个表面粗糙,也增加了与混凝土的接触面积。

2.沿钢纤维轴线方向按一定间距对纤维进行塑性加工。例如日本神户制钢公司的“信柯”钢纤维雷邦公司的“XOREX"钢纤维以及庆安钢铁厂的“S-2”和“S--3"号钢纤维。由于表面压成棱形,或压成波形,增加了机械粘结力。

3.使钢纤维的两端异形化。如钢锭铣削型钢纤维两端带有锚固台;贝克尔公甸的"DRAMⅨ"钢纤维(图2-1,e)和庆安钢铁厂的“S-4'和as-so型钢纤维,.都是在两端制成弯钩;还有熔抽法抽取的大头形钢纤维。由于两端的锚固作用,提高了抗拨力。

4.对钢纤维表面涂覆环氧树脂和表面微锈化处理。这种方法对界面粘结强度的提高不如前几种方法,但也有一定的增  强  效果。

小林一辅、比利时列日大学和章文纲等的试脸都证明有弯钩的钢纤维比平直钢纤维的增强 效果提高约一倍,小林一辅的试验说明压棱钢纤维的效果接近有弯钩的钢纤维。这些异形钢纤维不但提高了钢纤维的强度,并且提高了韧度。波形钢纤维虽然对提高钢纤维混凝土强度的作用不大,但是能成倍地提高韧度。

二、硬度

无论哪一种加工方法制造的钢纤维,在加工过程中都遇到高热和急剧冷却,相当于淬火状态。因此钢纤维的表面硬度都较高。用于混凝土补强进行搅拌时很少发生弯曲现象。如果钢纤维过硬过脆,搅拌时也易折断,影响增 强 效果。在熔抽法生产钢纤维时,从熔抽轮下离心喷出的钢纤维仍处于高温状态,用滚筒或振动输送方法分散并进行冷却。否则钢纤维聚集,热量难以散发,反而起退火作用。

三:耐腐蚀性

关于钢纤维混凝土耐腐蚀试验的介绍可知,开裂的钢纤维混凝土构件在潮湿的环境中,裂缝处的混凝土碳化,碳化区的钢纤维锈蚀,碳化深度和锈蚀程度随时间增长而发展,对钢纤维混凝土来说,主要是利用裂后弧度和裂后韧性,虽然裂缝宽度比钢筋混凝土小,但是终究是有裂缝的,故此应对在潮湿环境中,特别是在海滨使用的钢纤维混凝土采取防防锈蚀措施. 试脸证明,在保证钢纤维混凝土构件具有同等承载能力的前提下,采用直径较大的钢纤维,能提高耐腐蚀性, 采用涂复环氧树脂或镀锌的钢纤维,将能提高耐腐蚀性,如果施工工艺许可的话,可只在混凝土表层1-2cm采用这种钢纤维,必要时也可以采用不诱钢纤维。

影响因素

根据纤维增强机理的各种理论,诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论,以及大量的试验数据的分析,可以确定纤维的增 强 效果主要取决于基体强度(fm),纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值,即I/d),纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数),纤维与基体间的粘结强度(τ),以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时,大都是纤维被拔出而不是被拉断,因此改变纤维与基体间的粘结强度是改变纤维增 强 效果的主要控制因素之一。

用途

钢纤维主要用于制造钢纤维混凝土,任何方法生产
 
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