鋼纖維混凝土論文發表期刊推薦國家級期刊《建材發展導向》，《建材發展導向》是由云南建材集團有限公司主管，中國建材工業經濟研究會主辦的全國建材行業唯一的綜合性科技期刊。國際標準刊號：ISSN 1672-1675;國內統一刊號：CN 53-1185/TU，郵發代號：64-83。

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　　摘要：鋼纖維混凝土是一種性能優良且應用廣泛的新型復合材料。由于鋼纖維阻滯肌體混凝土裂縫的開展，從而其抗拉、抗彎、抗剪強度等較普通混凝土顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后和耐久性也有較大改善。近些年來，國內外對鋼纖維混凝土的力學和結構性能做了大量的研究，并將其用于道路、橋梁、隧道、水力、建筑等各項工程中，應用前景越來越廣闊。本文首先對鋼纖維混凝土進行了概述，其次詳細說明了其強大的性能優勢，然后分析了鋼纖維混凝土目前的應用現狀，并對其進一步的發展提出了建議。

　　關鍵詞：鋼纖維混凝土,性能,應用,水利工程,成本

　　一、鋼纖維混凝土概述

　　鋼纖維混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，簡寫為SFRC）是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的可澆筑、可噴射成型的一種新型復合材料。它是近些年來發展起來的一種性能優良且應用廣泛的復合材料。其中所摻的鋼纖維是用鋼質材料加工制成的短纖維，常用的有：切斷型鋼纖維、剪切型鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽型鋼纖維等。鋼纖維在混凝土中主要是限制混凝土裂縫的擴展，從而使其抗拉、抗彎、抗剪強度較普通混凝土有顯著提高，其抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性有較大改善，使原本屬于脆性材料的混凝土變成具有一定塑性性能的復合材料。

　　二、鋼纖維混凝土的性能優勢

　　（一）強大的抗沖擊性能

　　在動荷載作用下，鋼纖維混凝土在裂縫擴展時，首先是鋼纖維克服基材的粘結力而被拔出，或是鋼纖維達到屈服強度而被拉斷，這都需要消耗大量的能量。因此，鋼纖維混凝土能提高抗沖擊性能。若鋼纖維混凝土等級為CF55時，采用水泥硬練重錘沖擊。當纖維摻量為0.5%時，耐沖擊次數為素混凝土的3～4倍；纖維摻量為1%時，耐沖擊次數為11～12倍；纖維摻量為1.5%時，耐沖擊次數為21～22倍。可見，鋼纖維混凝土的耐沖擊性能隨著纖維摻量的增加而大幅度提高。

　　（二）優越的抗疲勞性能

　　鋼纖維明顯改善了混凝土的彎曲疲勞性能。若CF80鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，當鋼纖維摻量為1%時，200萬次疲勞極限可提高10%；當鋼纖維摻量為1.5%時，疲勞極限可提高15%。當疲勞應力比為0.7時，對鋼纖維摻量1%的鋼纖維混凝土，疲勞壽命可延長。

　　（三）抗凍融性能

　　鋼纖維混凝土在凍融循環過程中，由于溫度的變化，在混凝土內形成溫度應力場。鋼纖維混凝土的基體組成部分的熱膨脹系數不同，在溫度應力作用下變形不協調，導致在混凝土內部界面產生拉應力，影響了界面的黏結性狀。鋼纖維體積率的增大，增加了混凝土內的界面，這些界面是混凝土的薄弱環節。當凍融次數不大時，鋼纖維與砂漿的黏結性狀良好，鋼纖維能有效地發揮阻裂增強作用，減少裂縫源的數量和裂縫的寬度。所以，在凍融次數較低時，隨鋼纖維體積率的增加，使混凝土強度下降的幅度降低。

　　（四）鋼纖維混凝土的力學強度

　　1、抗壓強度

　　鋼纖維混凝土雖受壓強度增加不明顯，但受壓韌性卻大幅度提高了。這是由于鋼纖維的存在，增大了試件的壓縮變形，提高了受壓破壞時的韌性。從宏觀上呈現，鋼纖維混凝土受壓破壞時，沒有明顯的碎塊或崩落，仍保持這整體性。

　　2、抗剪強度

　　鋼纖維混凝土具有優異的抗剪性能，對提高鋼筋混凝土結構抗剪能力有重要意義。通常在鋼筋混凝土的構件中，其抗剪承載力主要靠箍筋和彎起鋼筋承擔，這些筋多了，不僅要提高工程投資，而且施工很不方便，尤其對薄壁、抗震結構和復雜形狀的特種結構，問題則尤為突出。因此采用鋼纖維混凝土是提高結構抗剪能力的有效途徑。

　　3、抗彎強度

　　鋼纖維混凝土的抗彎強度，隨著纖維摻量的增加而提高。鋼纖維混凝土等級提高，使抗彎強度提高明顯。在彎曲荷載作用下，鋼纖維混凝土受拉區開裂，中性軸向上移，受拉區仍有部分纖維與基材的粘結力承受拉力，增加韌性，提高了混凝土的抗彎強度。而普通混凝土則很快發生斷裂，以致脆性破壞。

　　（五）鋼纖維混凝土的韌性和抗裂性

　　韌性是在材料受壓破壞前吸收能量的性質。抗裂性是指鋼纖維在脆性混凝土基體中減少裂縫和阻滯裂縫進一步發展的性質。鋼纖維混凝土具有很好的韌性和抗裂性。鋼纖維混凝土的韌性隨著鋼纖維數量的增加而大幅度提高，同時與纖維和基材的粘結力有關。基材強度提高，纖維混凝土的韌性也相應提高。

　　三、鋼纖維混凝土的應用現狀

　　鋼纖維混凝土以其良好的性能優勢在工程建筑各個領域中都得到了廣泛應用，具體說來，有以下幾方面的應用：

　　（一）在房屋工程中的應用

　　在房屋工程中，節點是框架梁柱的傳力樞紐，也是框架的薄弱環節。在許多大地震中表明，不少鋼筋混凝土框架節點在地震作用下發生了不同程度的破壞。因此，節點的抗震問題引起了工程界的重視。若按照傳統方法提高鋼筋混凝土節點的抗震強度和延性，就需要在節點配置更多而密的箍筋，但節點箍筋施工比較困難。同時，節點中鋼筋過于擁擠也影響了混凝土的澆筑質量。在框架節點部分用鋼纖維配筋取代部分箍筋，就能有效解決所存在的問題。

　　例如東北地區某工地由于年溫差和晝夜溫差較大，為防水層脫離及找平層減少收縮和溫度應力的影響，而在鋼纖維混凝土中摻有一定數量的膨脹劑，從而取得了良好的效果。也就是將每m3鋼纖維混凝土的材料中摻有其它材料，用量為水泥：砂：碎石：鋼纖維：水：減水劑：膨脹劑=450：720：720：72：198：4.5：63。減水劑可用上海產高效減水劑，其減水率約15%；膨脹劑采用合肥生產的產品，自由膨脹值小于0.1%。剛性防水屋頂采用分倉設計，每個分倉均為3×6m，并且將各分倉之間以及與四周墻壁之間均設置分倉縫。分倉縫用PVC防水油膏充填。分倉木條尺寸為20×30mm，施工24小時后取出。防水層厚度為40mm。

　　（二）在水利工程中的應用

　　20ZLB-70型軸流泵是農用泵站中應用較多的一種泵型。22寸（管內徑55cm，壁厚3cm）鋼纖維混凝土泵管可為該泵配套使用，以解決其它泵管在工程造價、建設周期及管理維修等方面存在的問題。關于鋼纖維混凝土泵管的使用價值，某地曾將這種泵管與同類型的鑄鐵泵管、鋼板泵管、自應力水泥泵管和鋼筋混凝土泵管等作了比較，結果發現鋼板管、鑄鐵管耗鋼量最大，鋼筋混凝土管、預應力鋼筋混凝土管次之；鋼絲網水泥管和自應力管較小；而新

　　研制的鋼纖維管耗鋼量只有8kg，所以最小。在生產管理上，鋼板管、鑄鐵管易生銹瘤，接頭螺栓及止水填料易腐蝕，維修費用高。鋼筋混凝土管及預應力鋼筋混凝土管維修費用雖小，但體積大，運輸及安裝不方使。鋼絲網水泥管、自應力水泥管在用鋼量和自重上較前者雖有減少，但要具備特殊的生產工藝與設備。而鋼纖維混凝土管就可彌補上述幾類管的不足，且性能都能滿足其強度要求。

　　（三）在路橋工程中的應用

　　鋼纖維混凝土在道路和橋梁工程方面，主要廣泛應用于路面、橋梁、機場跑道等工程中，包括新建及修補工程。鋼纖維混凝土較普通混凝土有較好的韌性，抗沖擊、抗疲勞性。它可使面層厚度減少，伸縮縫間距加長，使用性能提高，維修費用減低、壽命延長。面層較普通混凝土可減少30～50%，公路伸縮縫間距可達30～100m，機場跑道的伸縮縫間距可達30m。路面及橋面修補，其罩面厚度僅為3～5cm。

　　（四）在港口和海洋工程中的應用

　　鋼纖維混凝土的腐蝕問題一直是海洋工程應用中應著重考慮的問題，所以有待進一步研究，但在日本和挪威的使用經驗是令人鼓舞的。日本鋼鐵俱樂部采用鋼纖維混凝土作鋼管樁防腐層，在海水中浸泡10年，鋼纖維混凝土防腐完好，鋼管表面無銹蝕，仍有金屬光澤。挪威將鋼纖維混凝土用于北海海底輸氣管道的隧道襯砌、Forsmark核電站海底核廢料庫的支護、海洋平臺后張預應力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補等。

　　四、關于大力發展我國鋼纖維混凝土技術的建議

　　同發達國家諸如美國和日本相比，我國在鋼纖維混凝土的開發和應用上還有很大差距，要使我國鋼纖維混凝土技術有更大更快的發展，需從以下幾方面著手：

　　（一）降低鋼纖維混凝土成本

　　目前鋼纖維混凝土應用的最大障礙是成本太高。由于纖維售價太高，通過纖維增強作用而節省混凝土用量常不足以補償纖維用量所造成的成本提高，因而鋼

　　纖維混凝土工程的初始造價提高。因此，大力開發生產優質鋼纖維、降低鋼纖維的生產成本從而降低鋼纖維混凝土的造價師擴大鋼纖維混凝土應用的關鍵之一。

　　（二）加強對施工技術和理論的研究

　　近年來，我國在鋼纖維混凝土基礎理論研究和應用上做了很多工作，但在設計施工中與國外發達國家還存在較大差距。我國應盡快組織力量大力加強設計和施工方面的專題研究，總結國內工程試用經驗，逐步制定出有關規范，這是推進鋼纖維混凝土結構應用的關鍵之一。

　　（三）提高專業化生產水平和施工隊伍水平

　　鋼纖維混凝土制品生產和鋼纖維混凝土工程施工的技術要求高，專業性強，要求有專門從事這個行業的企業和施工隊伍。目前我國在這方面的發展還存在不足，今后應大力促進鋼纖維混凝土專業化的施工隊伍的發展。

　　結語

　　綜上，鋼纖維混凝土與普通混凝土相比，具有強大的性能優勢，目前鋼纖維混凝土工程應用較多，因系列突出優點和巨大的技術潛力，所以它的發展可以預見在將來將會取得更大的技術進步，應用的前景也將更廣闊。我國應加大力度提高我國在鋼纖維混凝土這一領域的研究力度和技術水平，降低鋼纖維混凝土的初始造價，將鋼纖維混凝土的技術發展推向前進。

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