钢纤维混凝土结构

在混凝土中掺入不连续的、均匀乱向分布的、短的钢纤维并形成整体的结构。在混凝土中掺入钢纤维能约束混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展，因此能使混凝土的抗拉强度、塑性变形性能、抗疲劳性能及耐久性有很大的提高。这是20世纪80年代以来发展起来的新型结构，在水利工程、房屋建筑工程和道路桥梁工程等领域得到了不少的应用。

钢纤维通常由直径为0.4～0.8 mm的冷拔钢丝切断而成，长为20～40 mm。为增强钢纤维与混凝土的黏结性能，可改变纤维表面形状，使其呈棱形、波形或两端带有弯钩。钢纤维也可采用薄板剪切、厚板铣削和熔钢抽丝等方法来生产。

钢纤维混凝土的力学性质主要取决于钢纤维的掺量、钢纤维的长径比（纤维长度和直径之比）、钢纤维与混凝土间的黏结强度、钢纤维在混凝土中的分布和取向，以及混凝土本身的强度等。钢纤维的掺量以其占混凝土的体积率来表示。钢纤维的影响随体积率的加大而加大。体积率太小起不到增强作用，但体积率太大，拌和物的和易性变差，施工质量难以保证，费用也增加。一般以0.5%为最小体积率，通常体积率不超过2%。长径比越大，黏结力越大，但长径比过大钢纤维与混凝土搅拌时易于成团，影响拌和物的和易性和施工质量。一般长径比在40～120之间。因为钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此钢纤维与混凝土之间的黏结强度是影响钢纤维混凝土性质的主要因素之一。改善黏结性能的措施有：①改善纤维的形状，增强钢纤维与混凝土的摩阻力和咬合力。②提高混凝土本身的强度。③使用外加剂掺和料，如加入减水剂和硅灰等。钢纤维分布和取向的影响也是很重要的，如分布于拉区的钢纤维能按受拉方向排列，则增强效果大大加强。混凝土本身强度的提高不仅提高了钢纤维混凝土的抗压强度，并且能提高两者的黏结强度，从而大大改善钢纤维混凝土的性能。钢纤维混凝土所用粗骨料的最大粒径一般为10 mm，砂率在50%以上，水灰比不宜大于0.5。

在水利工程中，常采用喷射钢纤维混凝土代替钢筋混凝土衬砌或钢筋网喷射混凝土衬砌；在房屋建筑中常将钢纤维混凝土用于承受复杂应力的结点部位，改善了结构的性能；采用离心法等方法制造钢纤维混凝土薄壁圆管可用作低压输水管或排水管道；钢纤维混凝土在桥梁工程中用于建造拱圈和桥面；在交通工程中用于建造公路路面和机场跑道等。可以预期，随着钢纤维混凝土成本的降低、生产和施工设备的改进、专业化施工队伍的发展以及设计理论的改进，钢纤维混凝土结构将得到更大的发展。