鋼纖維混凝土的應用領域

鋼纖維混凝土近年來在國內外得到迅速發(fā)展。它克服了混凝土抗拉強度低,較限延伸率小,性脆等缺點,具有優(yōu)良的抗拉,抗彎,抗剪,阻裂,耐疲勞,高韌性等性能,已在建筑,路橋,水工等工程領域得到應用。

鋼纖維混凝土在水利水電工程中的應用

部分應用鋼纖維混凝土的水利水電工程：浙江省淳安縣河村水庫泄洪洞支護,浙江省文成縣百丈際水電站引水隧洞,葛洲壩二江泄水閘,三門峽泄水排砂底孔,貴州烏江渡水電站,江西大港水電站的工程修補,湖南省永川市向阻壩渡槽局部槽身加強,浙江省玉環(huán)縣四海閘閘槽二期,三峽臨時船閘閘槽二期,杭州市德勝壩閘門門體等。鋼纖維混凝土在以上工程應用均取得良好效果。

支護工程：鋼纖維混凝土由于抗拉,抗彎,抗剪強度高,能承受較大的圍巖和土體的變形作用而保持良好的整體性,因此可用于隧洞支護,山體護坡等工程。

儲水,防滲,輸水管道工程：鋼纖維混凝土由于抗裂性能好,收縮率低,因而防水,防滲性能較好,可用于低壓輸水管,蓄水池,地下室防滲等工程。而在儲水和防滲結構中鋼纖維混凝土可作防水層,有時也可兼作結構層代替鋼筋混凝土。

高速水流沖刷磨損部位：鋼纖維混凝土具有較高的抗沖磨,抗氣蝕能力,因此可用于溢洪道,消力池,閘底板等承受高速水流作用的部位。如:大渡河支流南椏河石棉二級電站,該電站是引水式徑流電站,1965年建成發(fā)電。當年汛期后,沖砂閘底板和護坦被沖成深槽,較深處達0.7m,埋設的28mm鋼筋全部磨斷,1968年和1969年先后兩次用輝綠巖鑄石板,環(huán)氧混凝土,呋喃混凝土進行修補加固對比試驗,除環(huán)氧混凝土在一個汛期內磨損10～50mm外(后來也被沖毀了),其余材料不到一個汛期全部被砸碎沖掉。1977年在毀壞處采用硅錳渣鑄石板,改性環(huán)氧砂漿,膠乳水泥砂漿,MC尼龍板,高度混凝土,鋼纖維混凝土等材料進行補強試驗,結果表明鋼纖維混凝土是較好的抗沖耐磨材料。

處于腐蝕環(huán)境中的構件：鋼纖維混凝土具有良好的耐腐蝕性能,可用于海水等腐蝕環(huán)境中的閘門,輸水管道等構件的防蝕層或結構層。

復雜應力部位：鋼纖維混凝土中的鋼纖維一般呈三維亂向分布,沿每個方向都有增強和增韌作用。鋼纖維對混凝土結構復雜應力區(qū)增強是非常有利的,而且容易澆筑成型,比鋼筋更能適應各種復雜的結構形式。此外,鋼纖維限制混凝土裂縫的作用也是鋼筋不能相比的。因此,可用于大壩內廊道,泄水孔等孔口復雜應力區(qū)和牛腿等受彎構件的抗剪以及板的抗沖切部位等。

石油,化工,冶金行業(yè)

爐外精煉中的噴槍,浸漬管,擋渣堰；中間包包蓋,包襯；電爐三角區(qū)；爐蓋；鐵水溝溝蓋；魚雷罐；焦爐爐門；軋鋼加熱爐爐門；爐頂；燒咀；環(huán)形爐擋火墻；爐底輥；鍛鋼爐出鋼槽等各種窯爐的耐火襯里。煉油裝置中的催化裂化裝置的襯里。

建筑行業(yè)

鋼纖維混凝土是近年來在全部和國內迅速發(fā)展的新型復合材料,它以其優(yōu)良的抗拉,抗彎,抗剪,阻裂,耐沖擊,耐疲勞,高韌性等性能被廣泛用于建筑,公路路面,橋梁,隧道,機場道面,水工,港工,軍事工程和各種建筑制品等領域。

鋼纖維

鋼纖維是當今世界各國普遍采用的混凝土增強材料。鋼纖維具有抗裂,抗沖擊性能強,耐磨強度高,與水泥親合性好,可增加構件強度,延長使用壽命等優(yōu)點。

鋼纖維混凝土中亂向分布的鋼纖維主要作用是阻礙混凝土內部微裂縫的擴展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷（拉,彎）初期,水泥基料與纖維共同承受外力,當混凝土開裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。因此鋼纖維混凝土與普通混凝土相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學性能。

鋼纖維的物理和力學性能具體表現在：

１．具有較高的抗拉,抗彎,抗剪和抗扭強度

在混凝土中摻入適量鋼纖維,其抗壓強度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度顯著）,抗拉強度提高50%~高標準,抗彎強度提高50%~80%,抗剪強度提高50%~高標準。試驗表明,長度為5~15mm,長徑比為10~30的超短鋼纖維抗壓強度提高幅度較短纖維大得多,但抗拉強度,抗折強度較短纖維低得多。

２．具有優(yōu)越的抗沖擊性能

材料抵抗沖擊或震動荷載作用的性能,稱為沖擊韌性,在通常的纖維摻量下,沖擊抗壓韌性可提高2~7倍,沖擊抗彎,抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。

３．收縮性能明顯改善

在通常的纖維摻量下,鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%~9%。

４．舒緩勞累性能顯著提高

鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。當摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時,應力比為0.68,而普通混凝土僅為0.51；當摻有2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達2×106次時,應力比為0.92,而普通混凝土僅為0.56。

5. 耐久性顯著提高

由于鋼纖維混凝土抗裂性,整體性好,因而耐凍融性,耐熱性,耐磨性,抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。

摻有1.5%的鋼纖維混凝土經150次凍融循環(huán),其抗壓和抗彎強度下降20%,而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上;經過200次凍融循環(huán),鋼纖維混凝土試件仍保持完好。

摻量為1%,強度等級為CF35的鋼纖維混凝土耐磨損失比普通混凝土降低30%。摻有2%的鋼纖維高度混凝土抗氣蝕能力較其他條件相同的高度混凝土提高1.4倍。鋼纖維混凝土在空氣,污水和海水中都呈現良好的耐腐蝕性,暴露在污水和海水中5年后的試件碳化高層度小于5mm,只有表層的鋼纖維產生銹斑,內部鋼纖維未銹蝕,不像普通鋼筋混凝土中鋼盤銹蝕后,銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。