軍用新材料技術論文

　　新材料是指新近發展的或正在研發的、效能超群的一些材料，下面是小編為大家精心推薦的，希望能夠對您有所幫助。

　　篇一

　　新材料新技術

　　摘 要:鋼纖維混凝土是一種新型的複合建築材料,具有較高的抗拉強度和斷裂韌性、抗疲勞等效能,其物理和力學效能優於普通混凝土,在建築工程界具有很大的實用價值。

　　關鍵詞:鋼纖維;鋼纖維混凝土

　　19世紀上半葉,混凝土的出現使建築業經歷了一場深刻的革命,儘管混凝土有著抗壓強度高的優點,然而它也存在固有的弱點――如構件的自重大、易於塑性幹縮開裂、抗疲勞能力低、韌性差、抗拉強度低***一般僅為抗壓強度的7%～14%***、易產生裂紋、抗衝擊碎裂性差等,限制了在工程中的使用範圍。這些弱點隨著混凝土強度的提高顯得尤為突出。因此,長期以來許多專家和學者不斷探索改善混凝土效能***主要是提高抗拉效能,增強耐久性***的各種方法和途徑,於是,提出了一種以傳統素混凝土為基體的新型複合材料――鋼纖維混凝土。

　　一、鋼纖維的基本性質

　　***一***鋼纖維的型別及特徵引數

　　鋼纖維按材質分,有普通碳鋼鋼纖維和不鏽鋼鋼纖維,其中以普通鋼鋼纖維用量居多;按外形分有長直形、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、月牙形及不規則形;按生產工藝分有切斷型、剪下型、銑削型及熔抽型;按施工用途分有澆築用鋼纖維和噴射用鋼纖維。

　　為滿足鋼纖維的增強效果與施工效能,通常採用鋼纖維長度為15～60mm,直徑或等效直徑為0.3～1.2mm,長徑比為30～100,纖維的體積摻量為0.5%～2%。

　　***二***鋼纖維的主要效能

　　鋼纖維的主要效能包括抗拉強度與黏結強度。試驗表明,由於普通鋼纖維混凝土主要是因鋼纖維拔出而破壞,並不是因鋼纖維拉斷而破壞,因此鋼纖維的抗拉強度一般能滿足使用要求,而其與混凝土基體介面的黏結強度是影響鋼纖維混凝土效能的主要因素。黏結強度除與基體的效能有關外,就鋼纖維本身而言,與鋼纖維的外形和截面形狀有關。

　　二、鋼纖維混凝土

　　鋼纖維混凝土***Steel Fiber Reinforced Concrete簡稱SFRC***是在普通混凝土中摻入少量低碳鋼、不鏽鋼和玻璃鋼的纖維後形成的一種比較均勻而多向配筋的混凝土。鋼纖維的摻入量按體積一般為l%～2%,而按重量計每立方米混凝土中摻70～100Kg左右鋼纖維,鋼纖維的長度宜為25～60mm,直徑為0.25～1.25mm,長度與直徑的最佳比值為50～700。

　　國內外對鋼纖維的作用機理和鋼纖維混凝土的基本效能做了大量的研究,現歸納如下:

　　鋼纖維混凝土中亂向分佈的短纖維主要作用是阻礙混凝土內部微裂縫的擴充套件和阻滯巨集觀裂縫的發生和發展。在受荷***拉、彎***初期,水泥基料與纖維共同承受外力,當混凝土開裂後,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。

　　與普通混凝土相比,不僅能改善抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂效能,而且能大大增強混凝土的斷裂韌性和抗衝擊性能,顯著提高結構的疲勞效能及其耐久性。尤其是韌性可增加l0-20倍,美國對鋼纖維混凝土與普通混凝土力學效能比較的試驗結果見下表:

　　我國對SFRC與普通混凝土力學效能做了比較試驗,當鋼纖維摻入量為15%～20%、水灰比為0.45時:

　　***一***強度和重量比值增大

　　這是鋼纖維混凝土具有優越經濟性的重要標誌。

　　***二***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,其抗拉強度提高25%～50%,抗彎強度提高40%～80%,抗剪強度提高50%～100%。

　　***三***具有卓越的抗衝擊性能

　　材料抵抗衝擊或震動荷載作用的效能,稱為衝擊韌性,在通常的纖維摻量下,衝擊抗壓韌性可提高2～7倍,衝擊抗彎、抗拉等韌性可提高几倍到幾十倍。

　　***四***收縮效能明顯改善

　　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%。

　　***五***抗疲勞效能顯著提高

　　鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞效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。

　　***六***耐久效能顯著提高

　　鋼纖維混凝土除抗滲效能與普通混凝土相比沒有明顯變化外,由於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次凍融迴圈,其抗壓和抗彎強度下降約20%,而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上,經過200次凍融迴圈,鋼纖維混凝土試件仍然保持完好。摻量為1%、強度等級為CF35的鋼纖維混凝土耐磨損比普通混凝土降低30%。摻有2%鋼纖維高強混凝土抗氣蝕能力較其他條件相同的高強混凝土提高1.4倍。鋼纖維混凝土在空氣、汙水和海水中都呈現良好的耐腐蝕性,暴露在汙水和海水中5年後的試件碳化深度小於5mm,只有表層的鋼纖維產生鏽斑,內部鋼纖維未鏽蝕,不像普通鋼筋混凝土中鋼筋鏽蝕後,鏽蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。

　　三、結束語

　　鋼纖維混凝土在多方面的效能都優於普通混凝土,可以解決鋼筋混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問題因此,鋼纖維混凝土在建築工程、水利水電工程中具有廣闊應用前景。目前鋼纖維混凝土在應用中主要的問題是鋼纖維生產成本較高,造成鋼纖維混凝土初始造價較高。為了使鋼纖維混凝土得到廣泛應用:一方面,應努力降低鋼纖維生產成本從而降低鋼纖維混凝土的造價;另一方面,在應用時,不應只計一次性投資,而應考慮鋼纖維混凝土的優越使用效能、較低的維修費和使用壽命延長等綜合經濟效益。

　　參考文獻:

　　[1]趙國藩,彭少民,黃承逵等.鋼纖維混凝土結構[M].北京:中國建築工業出版社,1999.

　　[2]盧良浩.鋼纖維混凝土工程應用三例[C].南京:全國第四屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集,1992.

　　[3]小林一輔.鋼纖維混凝土[M].蔣之峰,譯.北京:冶金部建築研究總院情報室,1984.

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