以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比为20~40的纤维,称之为钢纤维。 因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同,如冷拔钢丝拉伸强度为800-2000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa;钢水冷凝法虽为380MPa。 为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维,其长度为10~60毫米,直径为0.2~0.6毫米,长径比为50~100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结可选用各种异形的钢纤维其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的;波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。 为使钢纤维较均匀地分散于砂浆或混凝土中,并增大纤维的长径比,可使用由水溶性胶粘结在一起成集束状的钢纤维。钢纤维可用冷拔钢丝切断、薄钢板剪切、钢块或钢锭铣削以及熔钢抽纱等方法制造。配制常温下应用的钢纤维混凝土,可使用低碳钢纤维;而配制耐火的钢纤维混凝土,则必须使用不锈钢纤维。
钢纤维混凝土配合比设计步骤
钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样,一般采用计算法。可按下列步骤进行:
(1)根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。
(2)按试配抗压强度计算水灰比,一般应控制在0.45-0.50之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。
(3)根据试验抗折强度,按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.0~1.5%。
(4)根据施工要求通过试验确定单位体积用水量(掺用外加剂时应考虑外加剂的影响)。
(5)根据试验确定合理砂率(现场应根据材料品种,钢纤维纤维体积率,水灰比等适当调整)一般应控制在1.1-1.6%之间.
(6)按体积法计算材料用量确定试验配合比。
(7)按配合比进行拌和物性能检测,调整确定施工配合比。
一、粘结性
由于钢纤维与混凝土基体的界面粘结主要是物理性的,即以摩擦剪力的传递为主,因此对钢纤维本身来说,应该从纤维表面和纤维形状两个方面来改善其粘结性能。具体的方法有下列四种。
1.使钢纤维表面粗糙化、截面呈不规则形。采用熔抽法生产就能达到这个目的。因为钢纤维在遇空气急剧冷却时,表面收缩不均匀而变得粗糙,同时截面也收缩成月牙形,增加与基体的接触面积。铣削型钢纤维一个表面光滑,另一个表面粗糙,也增加了与混凝土的接触面积。
2.沿钢纤维轴线方向按一定间距对纤维进行塑性加工。例如日本神户制钢公司的“柯”钢纤维雷邦公司的“XOREX"钢纤维(图2-1c)以及庆安钢铁厂的“S-2”和“S--3"号钢纤维。由于表面压成棱形,或压成波形,增加了机械粘结力。
3.使钢纤维的两端异形化。如钢锭铣削型钢纤维两端带有锚固台;贝克尔公甸的"DRAMⅨ"钢纤维(图2-1e)和庆安钢铁厂的“S-4和as-so型钢纤维,.都是在两端制成弯钩;还有熔抽法抽取的大头形钢纤维。由于两端的锚固作用,提高了抗拨力。
耐腐蚀性
关于钢纤维混凝土耐腐蚀试验的介绍可知,开裂的钢纤维混凝土构件在潮湿的环境中,裂缝处的混凝土碳化,碳化区的钢纤维锈蚀,碳化深度和锈蚀程度随时间增长而发展,对钢纤维混凝土来说,主要是利用裂后弧度和裂后韧性,虽然裂缝宽度比钢筋混凝土小,但是终究是有裂缝的,故此应对在潮湿环境中,特别是在海滨使用的钢纤维混凝土采取防防锈蚀措施. 试脸证明,在保证钢纤维混凝土构件具有同等承载能力的前提下,采用直径较大的钢纤维,能提高耐腐蚀性, 采用涂复环氧树脂或镀锌的钢纤维,将能提高耐腐蚀性,如果施工工艺许可的话,可只在混凝土表层1-2cm采用这种钢纤维,必要时也可以采用不诱钢纤维。