钢纤维混凝土良好性能及应用趋势

许绍超　崔小敬

1 引言

如今，混凝土已成为现代最主要的工程结构材料之一。混凝土结构已经被广泛应用于土木工程的各个领域，在各类工程结构中占有主导地位。随着建筑产业的高速发展以及人们对住宿的需求越来越大，可以预见，今后混凝土仍将是一种重要的工程材料，而且混凝土结构必将占据更加重要的角色。它在物理力学性能及材料来源方面具有许多优点。如耐久性、耐火性、可模型、整体性好，易于就地取材等。但是，由于混凝土抗裂性能较差，韧性差，在荷载作用下易于开裂，并且一旦损坏修复比较困难，这些缺点限制了其在不允许出现裂缝或对裂缝宽度严格限制的结构中的应用。因此，复合材料的使用就显得尤为重要。复合材料可以充分发挥各种材料的优点，并融各种材料的优点于一体，弥补单一材料的不足。钢纤维混凝土，是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。随着对钢纤维混凝土研究的不断深入。钢纤维混凝土被应用于越来越多的领域。重要工程如水坝、核电站、人防设施等，以及承受冲击荷载较大的工程如道路，桥梁等，都已经整体或局部使用了钢纤维混凝土，大大提高了工程的抗冲击承载力，对工程的耐久性具有重要意义。

2 钢纤维混凝土的主要性能

1.强度和重量比值增大。

钢纤维混凝土与素混凝土或钢筋混凝土相比，重量更轻，并且具有更高的强度。这是钢纤维混凝土具有优越经济性的重要标志。

2.具有较高的抗拉、抗弯、抗剪、和抗压强度。

混凝土掺入钢纤维后，与素混凝土相比，抗拉强度提高40%-80%，抗弯强度提高60%-120%，抗剪强度提高50%-100%，抗压强度提高幅度较小，一般在25%之内，但抗压韧性却大幅度提高。

3.具有优越的抗冲击性能。

材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性。在通常的钢纤维掺量下，混凝土的冲击韧性可大幅度提高。

4.抗疲劳性能、耐久性能显著提高。

由于钢纤维混凝土抗裂性好、整体性好，因而耐冻融性、耐热性、耐磨性、抗气蚀性和抗腐蚀性均有显著提高。掺量为1%，强度等级为C35的钢纤维混凝土的耐磨损失比普通混凝土降低30%。因此钢纤维混凝土不需要防腐蚀处理。这较钢筋混凝土是一个巨大的进步。

钢纤维混凝土强度的提高是依靠混凝土中加入的乱向分布的钢纤维。钢纤维的主要性能包括抗拉强度与粘结强度。钢纤维具有较好的抗拉性能。试验表明，钢纤维混凝土的破坏主要是由于钢纤维被拔出而破坏，而不是因为钢纤维拉断而破坏。因此钢纤维混凝土的抗拉强度都能满足要求。混凝土结构的破坏往往是由于裂缝的开展造成的。乱向成分布的钢纤维阻碍内部微观裂缝的扩展及抑制外部宏观裂缝的发生和发展。在受荷初期，水泥基料与钢纤维共同承受外力，当混凝土开裂后，横跨裂缝的钢纤维成为主要的受力体。仍能承担很大的荷载。因此钢纤维混凝土表现出了更加优越的性能。钢纤维混凝土与普通混凝土相比，它克服了普通混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，脆性大的特点，优越性显而易见。因此基于性能上的优点，钢纤维混凝土在研究和应用方面得到认可，越来越广泛地被用于土木工程各领域。钢纤维混凝土对建筑显示出越来越重要的意义。

3 钢纤维混凝土的发展趋势

钢纤维混凝土虽然有很多长处，但在应用上目前还收到一定的限制。这其中有工艺上的一些原因，如施工和易性较差，粘结性能也有待进一步改善。向基体混凝土中掺入钢纤维，比较不易于实现，使钢纤维在混凝土中均匀分布，在制作工艺方面仍具有一定的难度。当然，应用钢纤维混凝土，费用较高，工程造价也是制约其被广泛使用的一个重要因素。

但是，钢纤维混凝土对结构性能的改善是有目共睹的，也是非常显著的。同时，加强加深钢纤维混凝土材料的研究和应用也是必须的。随着社会经济的快速发展，以及人们对住房的需求，无论质量上还是数量上，都越来越高，以及资源的日趋紧张，建筑结构必将向着高层建筑、大跨度结构发展，以满足人们日益增长的物质需要。同时，社会越来越提倡可持续发展，现代化建筑產业也必将向着绿色建筑的方向发展。同时，钢纤维混凝土具有显著的经济效益，如可缩短工期，提高工程质量等。因此，钢纤维混凝土的应用必将越来越广泛。随着对建筑的要求越来越高，以及技术日新月异地发展，钢纤维混凝土将向高强钢纤维混凝土，钢纤维增强预应力混凝土的方向发展。并且在将来的建筑工程领域必将占据这越来越重要的地位。

参考文献

[1]周德喜，侯建国，崔蕾 《国内外钢纤维混凝土受力性能研究评述》

[2]刘鑫，黄英 《钢纤维混凝土性能与应用前景》

[3]王辉，廖晨彦 《钢纤维混凝土的性能研究与应用》