纤维增强混凝土(FRC)是一种日益受到重视的新型结构材料。加入离散型纤维增强剂可改善混凝土的许多工程性能。目前,很少有研究工作正在进行的王国使用这种新材料。纤维的使用消除了素混凝土梁的突然破坏特性。它增加了刚度,扭转强度,延性,转动能力,和裂缝宽度较小的裂缝数量。在传统的钢筋混凝土梁,纤维添加增加刚度,并减少挠度。
纤维由不同的材料制成,形状和尺寸各不相同。典型的纤维材料和类型如下。
它可能是直的,卷曲的,扭曲的,钩的,环的,和桨的末端。直径范围从0.25到0.76毫米
直,直径范围为0.005 - 0.015mm(可以连接在一起形成直径为0.13 - 1.3mm的元件)。
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木材,石棉,棉花,竹子和岩棉。它们有各种各样的尺寸
普通的,扭曲的,颤动的,末端有扣子。
凯夫拉尔,尼龙和聚酯纤维。直径范围0.02 ~ 0.38mm。描述纤维的一个方便的参数是它的长径比(LID),定义为纤维长度除以等效纤维直径。典型的长宽比范围约为30至150,长度为6至75毫米。
FRC的混合可以用许多方法来完成。混合料中纤维的分散应均匀,以防止混合过程中纤维的分离或成球。大部分成球发生在纤维添加过程中。增大粗骨料的展弦比、纤维体积率、粗骨料的尺寸和数量会加剧球化倾向,降低和易性。为了在纤维的大表面积上涂上膏体,经验表明水灰比在0.4 ~ 0.6之间,最低水泥含量为400 kg/m[3]。与常规混凝土相比,纤维增强混凝土混合料具有水泥系数高、细骨料含量高、粗骨料粒径小等特点。纤维混合通常需要更多的振动来巩固混合。外部振动有利于防止纤维偏析。可使用金属泥铲、浮管和旋转动力浮子来完成表面处理。
纤维与钢筋结合在结构构件中具有广泛的应用前景。以下是一些结构行为。
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纤维在钢筋混凝土抗弯构件中的使用增加了延性、抗拉强度、弯矩承载力和刚度。纤维改善了裂纹控制,并保持了构件开裂后的结构完整性。
纤维的使用消除了素混凝土梁的突然破坏特性。它增加了刚度,扭转强度,延性,转动能力,和裂缝宽度较小的裂缝数量
纤维的加入使钢筋混凝土梁的抗剪能力提高了100%。随机分布纤维的加入增加了剪切摩擦强度、第一裂纹强度和极限强度
随着纤维含量的增加,轴向加载试件的延性略有增加。纤维的使用有助于减少柱的爆炸型失效
纤维增加了高强混凝土的延性。使用高强度混凝土和钢材可以产生细长的构件。纤维的加入将有助于控制裂缝和挠度。
纤维对混凝土力学性能的影响主要取决于纤维的种类和比例。
纤维的存在可能会改变钢瓶的失效模式,但纤维效应对抗压强度值的提高(0 ~ 15%)影响不大。
纤维纤维的弹性模量随纤维含量的增加而略有增加。研究发现,纤维的体积含量每增加1%,弹性模量就增加3%
据报道,使用4%的纤维,其抗弯强度可提高2.5倍。FRC的韧性大约是普通混凝土的10到40倍。
据报道,3%体积纤维的存在可使砂浆的劈裂抗拉强度增加约2.5倍于未加筋砂浆
用荷载-挠度曲线下的面积来测量纤维吸收的总能量,纤维增强混凝土比普通混凝土至少高10到40倍。在常规加固梁中加入纤维可以提高疲劳寿命,减小疲劳载荷下的裂缝宽度。在较高的温度下,它的抗拉和抗压强度都更大。成本比传统混凝土系统节省10-30%。
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