鋼纖維鋼筋混凝土切割就是在普通鋼筋混凝土切割中摻入適量鋼纖維而成的一種新型復(fù)合材料,近年來在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展。它克服了鋼筋混凝土切割抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、性脆等缺點(diǎn),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(lǐng)域得到應(yīng)用。



一、鋼纖維的基本性質(zhì)

①.鋼纖維的主要性能

鋼纖維的主要性能包括抗拉強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度。試驗(yàn)表明,由于普通鋼纖維鋼筋混凝土切割主要是因鋼纖維拔出而破壞,并不是因鋼纖維拉斷而破壞,因此鋼纖維的抗拉強(qiáng)度一般能滿足使用要求,而其與鋼筋混凝土切割基體界面的黏結(jié)強(qiáng)度是影響鋼纖維鋼筋混凝土切割性能的主要因素。黏結(jié)強(qiáng)度除與基體的性能有關(guān)外,就鋼纖維本身而言,與鋼纖維的外形和截面形狀有關(guān)。

②.鋼纖維的類型及特征參數(shù)

鋼纖維按材質(zhì)分,有普通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維,其中以普通鋼鋼纖維用量居多；按外形分有長(zhǎng)直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形；按截面形狀分有圓形、矩形、月牙形及不規(guī)則形；按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型及熔抽型；按建筑加固施工用途分有澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維。



二、鋼纖維鋼筋混凝土切割的基本性能

國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼纖維的作用機(jī)理和鋼纖維鋼筋混凝土切割的基本性能做了大量的研究,現(xiàn)歸納如下:
鋼纖維鋼筋混凝土切割中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙鋼筋混凝土切割內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)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(dāng)鋼筋混凝土切割開裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。因此鋼纖維鋼筋混凝土切割與普通鋼筋混凝土切割相比具有一系列優(yōu)越的物理和力學(xué)性能。

①.強(qiáng)度和重量比值增大，這是鋼纖維鋼筋混凝土切割具有優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性的重要標(biāo)志。
②.收縮性能明顯改善，在通常的纖維摻量下,鋼纖維鋼筋混凝土切割較普通鋼筋混凝土切割的收縮值降低7%～9%。
③.具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度，在鋼筋混凝土切割中摻入適量鋼纖維,其抗拉強(qiáng)度提高25%～50%,抗彎強(qiáng)度提高40%～80%,抗剪強(qiáng)度提高50%～100%。
④.具有卓越的抗沖擊性能，材料抵抗沖擊或震動(dòng)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。
⑤.抗疲勞性能顯著提高，鋼纖維鋼筋混凝土切割的抗彎和抗壓疲勞性能比普通鋼筋混凝土切割都有較大改善。當(dāng)摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時(shí),應(yīng)力比為0.68,而普通鋼筋混凝土切割僅為0.51；當(dāng)摻有2%鋼纖維鋼筋混凝土切割抗壓疲勞壽命達(dá)2×106次時(shí),應(yīng)力比為0.92,而普通鋼筋混凝土切割僅為0.56。
⑥.耐久性能顯著提高，鋼纖維鋼筋混凝土切割除抗?jié)B性能與普通鋼筋混凝土切割相比沒有明顯變化外,由于鋼纖維鋼筋混凝土切割抗裂性、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。鋼纖維鋼筋混凝土切割在空氣、污水和海水中都呈現(xiàn)良好的耐腐蝕性,暴露在污水和海水中5年后的試件碳化深度小于5mm,只有表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑,內(nèi)部鋼纖維未銹蝕,不像普通鋼筋鋼筋混凝土切割中鋼筋銹蝕后,銹蝕層體積膨脹而將鋼筋混凝土切割脹裂。



三、鋼纖維鋼筋混凝土切割在水利水電工程中的應(yīng)用

①.處于腐蝕環(huán)境中的構(gòu)件：鋼纖維鋼筋混凝土切割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(gòu)件的防蝕層或結(jié)構(gòu)層。
②.高速水流沖刷磨損部位：鋼纖維鋼筋混凝土切割具有較高的抗沖磨、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。
③.支護(hù)工程：鋼纖維鋼筋混凝土切割由于抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)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(hù)、山體護(hù)坡等工程。
④.動(dòng)力荷載作用部位和抗震結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)：由于鋼纖維鋼筋混凝土切割具有較高的抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性和抗疲勞等性能,因此,可用于承受動(dòng)力荷載的機(jī)墩、抗震結(jié)構(gòu)的框架節(jié)點(diǎn)等部位。
⑤.儲(chǔ)水、防滲、輸水管道工程：鋼纖維鋼筋混凝土切割由于抗裂性能好、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(chǔ)水和防滲結(jié)構(gòu)中鋼纖維鋼筋混凝土切割可作防水層,有時(shí)也可兼作結(jié)構(gòu)層代替鋼筋鋼筋混凝土切割。
⑥.復(fù)雜應(yīng)力部位：鋼纖維鋼筋混凝土切割中的鋼纖維一般呈三維亂向分布,沿每個(gè)方向都有增強(qiáng)和增韌作用。鋼纖維對(duì)鋼筋混凝土切割結(jié)構(gòu)復(fù)雜應(yīng)力區(qū)增強(qiáng)是非常有利的,而且容易澆筑成型,比鋼筋更能適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。此外,鋼纖維限制鋼筋混凝土切割裂縫的作用也是鋼筋不能相比的。因此,可用于大壩內(nèi)廊道、泄水孔等孔口復(fù)雜應(yīng)力區(qū)和牛腿等受彎構(gòu)件的抗剪以及板的抗沖切部位等。



四、總結(jié)

目前鋼纖維鋼筋混凝土切割在應(yīng)用中主要的問題是鋼纖維生產(chǎn)成本較高,造成鋼纖維鋼筋混凝土切割初始造價(jià)較高。為了使鋼纖維鋼筋混凝土切割得到廣泛應(yīng)用,一方面,應(yīng)努力降低鋼纖維生產(chǎn)成本從而降低鋼纖維鋼筋混凝土切割的造價(jià)；另一方面,在應(yīng)用時(shí),不應(yīng)只計(jì)一次性投資,而應(yīng)考慮鋼纖維鋼筋混凝土切割的優(yōu)越使用性能、較低的維修費(fèi)和使用壽命延長(zhǎng)等綜合經(jīng)濟(jì)效益。

鋼纖維鋼筋混凝土切割的優(yōu)越性能及在水利水電工程中成功的應(yīng)用表明:鋼纖維鋼筋混凝土切割不但可以解決鋼筋鋼筋混凝土切割難以解決的裂縫、耐久性等問題,而且用于輸水隧洞等工程可以大幅度降低造價(jià)。因此,鋼纖維鋼筋混凝土切割在水利水電工程中具有廣闊應(yīng)用前景。

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文章來源： 永年加固公司
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