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层布钢纤维混凝土

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-08-23  来源:中国混凝土网  作者:中国混凝土网
核心提示:层布钢纤维混凝土

  钢纤维高性能混凝土最主要的优点是在于其拌合料具有良好的工作性,硬化后混凝土又有优良的结构密实性、耐久性和较高的强度。为此,在材料和配合比方面,与钢纤维普通混凝土相比,水胶比低,胶凝材料用量大,通常在500 kg/m3~600 kg/m3。如果完全使用水泥,既不经济,且水化放热量大,对混凝土微观结构的形成不利。因此,钢纤维高性能混凝土要掺入一定量的微细填充材料来代替部分水泥。目前使用较多的微细填充材料有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。主要应用于国防工程和重要的建筑工程及桥梁工程。

  层布钢纤维混凝土

  (1)提出背景

  层布钢纤维混凝土是指在构筑物混凝土截面的顶层和底层或底层约20mm厚度内,撒布适量的钢纤维浇筑而成的混凝土,称为层布钢纤维混凝土。层布钢纤维混凝土适用于面板类结构工程,如路面、桥面、地坪等。

  应用表明,钢纤维普通混凝土(SFPC)路面的厚度,当钢纤维体积率为0.8%~1.5%,约为同类混凝土路面厚度的40%~60%。使路面的物理力学性能有明显改善,厚度可大幅度减薄,但是,路面工程的总造价一般比同类混凝土路面要高10%~20%,从经济分析角度看,造价相应要高,影响了钢纤维混凝土在路面的推广应用。

  层布钢纤维混凝土的提出是考虑到钢纤维普通混凝土的造价较高,这已经成为当前推广应用钢纤维普通混凝土路面的瓶颈,同时施工不甚方便,如果施工方法不当,易引起钢纤维的结团和裸露在混凝土路面的表面,导致钢纤维的锈蚀,影响路面的表观等缺陷。试验表明,层布钢纤维混凝土比普通混凝土有着优良的弯拉强度、抗裂性能、韧性、抗冲击性能及弯拉疲劳强度等性能。层布钢纤维混凝土比钢纤维普通混凝土造价较低,在保证与钢纤维普通混凝土性能相当的情况下,钢纤维的用量约可节省70%。

  近年,由武汉理工大学等单位提出了一种称为上、下层布式钢纤维混凝土路面,即分别在普通混凝土路面板的下层(底层)和上层(顶层)铺撒适量的钢纤维,形成一种新的复合路面结构,如图1所示。

  通过研究和应用表明,用少量的钢纤维对普通混凝土路面板承受最大弯拉应力易断裂的薄弱处进行有效增强,可减薄混凝土路面的厚度,提高混凝土路面的耐久性和承载能力,此种路面不仅优于普通混凝土路面,而且也胜于钢纤维普通混凝土路面,突出的优点是钢纤维用量少,单位水泥用量降低,工程造价低、施工工艺简便易行,有显著的社会经济效益,对进一步推广我国的钢纤维混凝土面类结构工程(路面、道面、桥面、地面等)的应用有重要作用。              

  该技术尤其在降低钢纤维混凝土路面造价和简化施工工艺方面有重要突破,属国内首创,已在我国的105、107、209、312、318国道部分路段及湖北、湖南、河南、江西、浙江、云南、安徽、天津、新疆、广东、海南、山西等省市部分一、二级公路路段,相继修筑了层布钢纤维混凝土路面大约300余公里,取得良好的经济和社会效益。为了更好地推广应用这一新技术,已将有关层布钢纤维混凝土路面的内容,列入中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土结构技术规程》CECS38-2004,必将有良好的应用前景。

  (2)作用原理

  1)根据路面板的受力状态,路面板的设计以简支小梁标准试件的弯拉强度为主要指标,小梁试件中和轴以下承受弯拉应力的作用,而且离板中和轴向下愈远,弯拉应力愈大,直至下层边缘,承受的弯拉应力最大,将钢纤维层布在承受弯拉应力最大处的下层是合理,同时考虑到路面板上层的板角、板边有时在荷载及温度的作用下也承受弯拉应力,另外为了防止混凝土表面产生收缩裂缝,在上层也撒布一层钢纤维。而在板的中和轴附近,承受弯拉应力和压应力最小,可不配置钢纤维,因此,钢纤维的配置是根据路面板的受力状态按需要分配,需要增强的部位以配置,不需要增强的部位或者说钢纤维不能发挥作用的部位,则可以不配,以减少钢纤维用量。钢纤维的配置真正符合“好钢用在刀刃上”的原则,使需要配置的钢纤维充分发挥其抗拉强度高的最大效用,用少量钢纤维即可使路面达到增强、增韧、阻裂目的。

  2)层布钢纤维混凝土的上、下层钢纤维的分布基本是呈二维分布(面分布),根据理论的推算,钢纤维二维分布时的有效利用系数为0.637,而钢纤维普通混凝土中的钢纤维呈三维分布,三维分布的钢纤维有效利用系数为0.5,比前者的有效利用系数低27%。

  3)层布钢纤维混凝土可比钢纤维普通混凝土的钢纤维长径比大,其长径比可为80~100,长径比增大后,增大了钢纤维与混凝土粘结界面,提高了弯拉强度。

 
 
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