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钢纤维介绍
来源: 时间:2018-11-23 21:24:25


      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30~100的纤维。

      因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为380-3000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa,但是适合生产耐热纤维。
为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为30~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。当使用截面非圆
公式 公式
形的钢纤维时,可按下式计算其当量直径(de):
式中a为钢纤维的实际截面积。

为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。砂浆或混凝土中掺加适量的钢纤维,可提高其抗拉、抗弯强度,并大幅度地提高其韧性和抗冲击强度。


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,砂率增大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。 [1] 

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善其粘结性能。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

⒉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”钢纤维美国雷邦公司的“XOREX"钢纤维(图2-1,c)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。

⒊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;美国贝克尔公甸的"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。

⒋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,必须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,因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善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,任何方法生产的钢纤维都能起到强化混凝土的作用。

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,因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。

加入钢纤维的混凝土其抗压强度拉伸强度抗弯强度冲击强度韧性冲击韧性等性能均得到较大提高。

结合钢纤维混凝土抗拉强度、弯拉强度(抗拉强度)设计公式

钢纤维混凝土抗拉强度

钢纤维混凝土抗拉强度,可通过试验所得的劈裂抗拉强度乘以强度折减系数0.80确定,劈裂抗拉强度试验方法按GB J81规定进行

钢纤维混凝土抗拉强度标准值fftk=ftk(1+αt?ρf?lf/df)

fftk,ftk--钢纤维混凝土抗拉强度标准值,设计值;

αt--钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数,宜通过试验确定;

ρf--钢纤维体积率(即钢纤维掺量体积率)

lf--钢纤维长度

df--钢纤维直径或等效直径

lf/df--钢纤维长径比

钢纤维混凝土弯拉强度

(抗折强度)

钢纤维混凝土用于公路路面、机场道面、或其它采用弯拉强度为设计指标的结构时,与钢纤维混凝土相应的集体混凝土的弯拉强度设计值的分级和使用范围,可按国家现行有关水泥混凝土路面、机场道面等行业设计规范的规定采用。

钢纤维混凝土弯拉强度设计值fftm=ftm(1+αtm?ρf?lf/df)

fftm,ftm--钢纤维混凝土弯拉强度标准值,设计值;

αtm--钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数,宜通过试验确定;

ρf--钢纤维体积率(即钢纤维掺量体积率)

lf--钢纤维长度

df--钢纤维直径或等效直径

lf/df--钢纤维长径比


改善办法 

⒈改善基体对钢纤维的粘结性能;即改善混凝土基体,如采用更高强度混凝土

⒉增加纤维的粘结长度;即增加长径比,公式中lf/df

⒊改善纤维的形状、增加纤维与基体间的摩阻和咬合力;即提高钢纤维影响系数α

钢纤维检测

1、钢纤维的抗拉强度检验,要求其抗拉强度不低于380MPa;

2、钢纤维的抗弯拆性能,钢纤维应能经受直径3㎜钢棒弯拆90°不断,每批次检验不少于10根;

3、杂质含量,钢纤维表面不得有油污,不得镀有有害物质或影响钢纤维与混凝土粘接的杂质。

4、钢纤维的长度偏差不应超过标准长度的10%,每批次至少随机抽查10根以上;

5、钢纤维的直径或等效直径合格率不得低于90%,可采取重量法检验,每批次抽检100根,用天平称量,卡尺测其长度,要求得到的等效平均值满足规定;
原材料的检验:
必须满足上述原材料的质量控制标准,应按照公路工程施工技术规范的要求进行检验。
钢纤维混凝土的检验:
应重点检验钢纤维混凝土的和易性、塌落度和水灰比等,同时必须现场目检钢纤维在混凝土的分布情况,
发现有钢纤维结团现象应延长拌和时间。



 
 

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