鋼纖維混凝土的優(yōu)化研究.pdf

1、人類第一次使用鋼纖維混凝土作為普通鋼筋混凝土的替代品可以追溯到上世紀六十年代。自那以后，研究人員和工程師對對這種新型復(fù)合材料進行了大量深入的研究。在過去的幾十年里，各個行業(yè)對鋼纖維混凝土構(gòu)筑物的需求呈上升趨勢，尤其是在地下建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，鋼纖維混凝土更受到工程人員的青睞。在隧道及立井襯砌管片中使用鋼纖維混凝土具有很多優(yōu)點，諸如:提高管片力學(xué)性能，增強耐久性、耐火性以及抗疲勞能力等。另外，通過在襯砌管片中加入適量的鋼纖維，可以部分甚至全部移

2、除原有管片設(shè)計所需要的普通鋼筋。
　　在進行鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計時，有兩個很重要的問題必須提及。首先，設(shè)計者必須先根據(jù)相關(guān)規(guī)范制作試件進行相應(yīng)的實驗測試，但這些測試往往因為很高的離散結(jié)果而不盡如人意;其次，對于隨著鋼纖維在不同種類混凝土中的單位含量的增加，其利用效率的研究也還基本處于空白階段。
　　本論文將試圖通過對普通鋼纖維混凝土以及自密實鋼纖維混凝土試件進行抗壓測試，三點彎曲測試，巴塞羅那測試，多軸抗壓測試以及電感

3、應(yīng)測試等一套完整的試驗測試及數(shù)據(jù)分析來解決以上兩個問題。在制備普通鋼纖維混凝土及自密實鋼纖維混凝土試件時，分別添加了單位體積為30、45和60千克每立方米的鋼纖維。
　　通過三點彎曲測試，單位體積鋼纖維的含量和變異系數(shù)之間的關(guān)系可以得到很好的確定。此外，鋼纖維利用效率與纖維含量之間的顯著關(guān)系也可以通過在普通鋼纖維混凝土及自密實鋼纖維混凝土各自提升50％和100％來明確體現(xiàn)。盡管導(dǎo)致混凝土材料使用效率的原因是復(fù)雜多變的，但通過不同的

4、測試結(jié)果歸納起來主要有以下三個:纖維分布及傾向特定方向優(yōu)先原則，特定情況下出現(xiàn)纖維球以及不同混凝土拌合物的粘度差異。
　　通過對巴塞羅那Sabadell隧道使用纖維利用率優(yōu)化案來看，管片不僅可以完全不用使用鋼筋，而且還可以減小襯砌管片的厚度。對于普通鋼纖維混凝土襯砌管片，其厚度可以降低12％;而對于自密實鋼纖維混凝土來說，在保證其各種力學(xué)性能的情況下，其管片厚度則可以降低達40％。另外，在不考慮勞務(wù)費節(jié)省的情況下，僅因管片厚度減小