1963年J.P.romualdi和G.B.Batson發(fā)表了關(guān)于鋼纖維約束混凝土裂縫發(fā)展機(jī)理的論文,
并提出了鋼纖維增強(qiáng)混凝土的抗裂強(qiáng)度取決于鋼纖維平均間距,而鋼纖維平均間距在拉應(yīng)力中起有效作用
(纖維間距理論)的結(jié)論,從而開(kāi)啟了這種新型復(fù)合材料的實(shí)用化發(fā)展階段。
目前,隨著鋼纖維增強(qiáng)混凝土的推廣應(yīng)用,由于混凝土中纖維分布的不同,主要有鋼纖維增強(qiáng)混凝土、
混雜纖維增強(qiáng)混凝土、層布式鋼纖維增強(qiáng)混凝土和層布式混雜纖維增強(qiáng)混凝土四種類(lèi)型。
2. 鋼纖維增強(qiáng)混凝土的增強(qiáng)機(jī)理
(1)復(fù)合力學(xué)理論。復(fù)合力學(xué)理論以連續(xù)纖維復(fù)合材料理論為基礎(chǔ),結(jié)合鋼纖維在混凝土中的分布特點(diǎn)。
該理論將復(fù)合材料視為以纖維為一相、基體為另一相的雙相復(fù)合材料。
(2)纖維間距理論。纖維間距理論,又稱(chēng)抗裂理論,是基于線彈性斷裂力學(xué)提出的。該理論認(rèn)為,
纖維的增強(qiáng)效果僅與均勻分布的纖維間距(最小間距)有關(guān)。
三、鋼纖維增強(qiáng)混凝土發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.鋼纖維增強(qiáng)混凝土。鋼纖維增強(qiáng)混凝土是在普通混凝土中添加少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼纖維,
形成一種相對(duì)均勻、多向增強(qiáng)的混凝土。鋼纖維摻量一般為體積分?jǐn)?shù)的1%~2%,
每立方米混凝土按重量計(jì)摻入70~100kg鋼纖維。鋼纖維長(zhǎng)度宜為25~60mm,
直徑宜為0.25~1.25mm,最佳長(zhǎng)徑比為50~700。與普通混凝土相比,
它不但能提高混凝土的抗拉、抗剪、抗彎、耐磨、抗裂性能,
而且能大幅度增強(qiáng)混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能,
明顯提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和耐久性,特別是韌性可提高10~20倍。
國(guó)內(nèi)對(duì)鋼纖維混凝土與普通混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了比較,
當(dāng)鋼纖維摻量為15%~20%,水灰比為0.45時(shí),抗拉強(qiáng)度提高50%~70%,抗彎強(qiáng)度提高120%~180%,
抗沖擊強(qiáng)度提高10~20倍,沖擊疲勞強(qiáng)度提高15~20倍,抗彎韌性提高14~20倍,耐磨性也有明顯提高。
因此,鋼纖維混凝土比普通混凝土具有更優(yōu)良的物理力學(xué)性能。