鋼纖維與基體的粘結(jié)性能是關(guān)系到鋼纖維混凝土性能的最重要的因素。根據(jù)試驗(yàn)和工程實(shí)踐,鋼絲切斷圓直型纖維與基體的粘結(jié)性能差,碳鋼熔抽型纖維在高溫冷卻過(guò)程中表面形成氧化皮,嚴(yán)重降低與基體的粘結(jié)性能,這兩種纖維應(yīng)予以淘汰。
鋼纖維品種,如高強(qiáng)鋼絲切斷端鉤型纖維、鋼錠銑削端鉤型(一面有麻面)纖維、剪切異型(端鉤型、大頭型、壓痕型)纖維、低合金鋼熔抽型(直型、大頭型)纖維,因其性能優(yōu)良且國(guó)內(nèi)已有工程經(jīng)驗(yàn),故將其列入規(guī)程。剪切直型、微扭型和波紋型由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單成本相對(duì)較低,在剪切過(guò)程中使纖維表面不規(guī)則有利于與基體粘結(jié),故規(guī)程中仍予以保留。注意到低碳鋼板剪制的纖維,在基體開(kāi)裂后其扭曲或波紋很容易拉直,其增強(qiáng)增韌效果與直形差別很小,故使用中可劃歸一類(lèi)。除非纖維的強(qiáng)度和剛度都很高,扭曲和波紋纖維才能達(dá)到異型纖維的效果。
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考慮到高強(qiáng)混凝土基體破壞時(shí)強(qiáng)度較低的異型纖維有些被拉斷,同時(shí)異型纖維的效能與其本身的強(qiáng)度有關(guān),所以將鋼纖維強(qiáng)度劃分為三個(gè)等級(jí):380MPa(380~599
MPa),600 MPa(600~999 MPa)1000
MPa(不小于1000MPa)。應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)中低強(qiáng)度的混凝土,鋼纖維的強(qiáng)度并不重要,日本的規(guī)范設(shè)計(jì)中就只規(guī)定鋼纖維強(qiáng)度的最低限制為380MPa。因此在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中,一般情況下對(duì)鋼纖維本身的強(qiáng)度不應(yīng)提出過(guò)分要求。
根據(jù)國(guó)內(nèi)大量的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用,規(guī)程建議了不同工程采用的鋼纖維幾何參數(shù)如表1所示。在選取鋼纖維幾何參數(shù)和摻量時(shí),要兼顧拌合物的施工性能,硬化混凝土的阻裂、增強(qiáng)、增韌效果和工程的成本。
對(duì)于鋼纖維混凝土拌合物的施工性能,纖維短而粗、長(zhǎng)徑比小、摻量低有利;對(duì)于鋼纖維混凝土強(qiáng)度和韌性,纖維細(xì)而長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比大、產(chǎn)量高有利。對(duì)于施工有特殊要求的如泵送混凝土、濕噴法噴射混凝土以及低流態(tài)混凝土(如軌枕),鋼纖維不宜太長(zhǎng),摻量不宜太高;對(duì)于韌性要求較高或承受地震作用、動(dòng)力荷載的情形,纖維宜長(zhǎng)些,摻量宜高些。
需要特別指出的是:鋼纖維的長(zhǎng)度還應(yīng)該與基體混凝土所用骨料的粒徑相匹配,不應(yīng)小于骨料粒徑的1.5倍。骨料粒徑不宜大于20mm,粒徑大于20mm時(shí)應(yīng)通過(guò)專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)確定鋼纖維的品種、尺寸和摻量。
為防止鋼纖維在纖維混凝土拌合過(guò)程中被骨料碰撞折斷,鋼纖維本身不能太脆。吸收美國(guó)ASTM
A820的有關(guān)規(guī)定,要求對(duì)鋼纖維做彎折檢驗(yàn):鋼纖維應(yīng)圍繞直徑3mm的圓棒彎折90°不折斷。
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