钢纤维混凝土的性能综述.doc

附件1：外文资料翻译译文钢纤维混凝土的性能综述Departmentofgeotechnicalengineering摘要钢纤维混凝土（SFRC），作为一种新的土木工程复合材料，近年来已经得到广泛研究。本文对钢纤维混凝土的基本性能作出了简单的介绍，并通过以下几个方面的研究对钢纤维混凝土进行了讨论：钢纤维的含量和尺寸；三轴试验；拉伸和压缩性能；耐疲劳性能；动态力学性能；延性和一些其他性能。本文提出的问题还有待解决，且对高性能钢纤维混凝土的进一步发展前景提出了建议。关键词钢纤维混凝土SFRC性能1引言作为最常用的建筑材料，混凝土具有悠久的历史。在19世纪中期，由于钢筋混凝土（RC）的广泛使用，形成了新的工程结构形式，推动了设计和计算新理论，此外还有新的建筑技术。然而，混凝土有一些固有的缺点，如抗拉强度低，延性差和能量吸收少。随着混凝土的强度增加，这些缺点就越显著。因此，很多专家努力改善混凝土的性能。改善普通混凝土性能的有效方法是在骨料和水泥混合时通过加入一小部分的钢筋（在大多数情况下为0.5％-2％）来实现的。钢纤维混凝土的研究起步于20世纪60年代。这些年来经过广泛研究之后，人们普遍认为，加钢纤维的混凝土可以显著提高混凝土的性能。在钢纤维混凝土中钢筋的作用是限制裂缝的发展。在负载的初期状态，由骨料和钢纤维负荷，前者是主要载体。开裂发生后，靠近裂缝的钢纤维成为主要载体。如果钢纤维的体积分数超过某一临界值时，钢纤维混凝土能够承受较高的载荷和较大的变形，直到钢纤维被破坏或拉出。因此，与传统的普通钢筋混凝土相比，钢纤维混凝土具有较高的抗压强度、抗拉强度以及韧性。2钢纤维混凝土的性能2.1钢纤维的尺寸和含量对于几种不同类型的钢纤维，它们具有不同的长度，直径，形状，以及不同的制造工艺。因此，20世纪90年代末对钢纤维混凝土的研究越来越普遍，而对于研究人员设计的实验室测试，他们关注的第一点就是钢纤维的含量和尺寸。C.X.Qian等人研究了优化的钢纤维尺寸，钢纤维含量等参数。研究结果表明：钢纤维大小不同表现出todifferentmechanicalproperties,atleasttoadifferent不同的力学性能，且至少有一个方面的力学性能是不同的。少量纤维的添加对抗压强度有着显著的影响，influenceonthecompressivestrength,butthesplittingtensile而对抗拉强度只有轻微的影响。大量纤维则会产生相反的力学效应，这一措施可以优化纵横比。这种钢纤维尺寸的影响是由于不同的测试模式引起不同的裂缝密度所引起的。在混合纤维系统中，协同效应可以实现与一个具有较高的总纤维含量的单丝系统所实现的效果相类似，这个系统对提供的不同类型和尺寸的纤维进行了适当的分配。S.J.Pantazopoulou等人在2001年共测试了250个由不同钢纤维和聚丙烯纤维制成的混凝土圆柱体试件。结果表明：超细纤维的添加量＜1%时，可以提高材料的弹性模量和应力-应变刚度峰值，但大量纤维混凝土的浇筑过程对压实度有着不利影响。峰后延展性可以通过加入长纤维来增强。当钢筋是具有轴向刚性的纤维时，纤维的依从性是由于沿纤维锚固长度方向有不可逆的损伤引起的，然而，对于弹性模量低的纤维，是由于它们是交叉裂纹路径可逆伸长的纤维。通过加入纤维影响混凝土的机械性能的变化是类似于被动约束引起的变化，这两者都提供一个对侧向膨胀混凝土的运动学约束，从而降低其发生率和失效率。2.2延性和疲劳W.Yin等人在1995年研究了疲劳强度和普通钢纤维混凝土的性质。72个钢筋混凝土试件，其中有含量为1％（25毫米）的长纤维，在压缩疲劳强度上进行了测试。在0（单轴），0.2，0.5和1.0的应力比下分别得到的SN曲线，从而产生一系列的疲劳应力的纤维混凝土。研究发现，添加纤维不会增加混凝土耐久极限，但是有益于在低周期区域的持久极限。此外，添加纤维的混凝土增加其延展性，改变失效模式的分裂型断层类型。所有这些现象可以通过水泥砂基质的微裂纹发展来观察，并在基体和聚集体之间的粘合面进行说明。ShanhouLu等人在1998年测试了带肋纹钢纤维高性能混凝土的弯曲疲劳强度。结果显示，带肋纹的钢纤维混凝土弯曲疲劳性能有明显提高。当疲劳循环次数达到一百万倍时，带肋纹钢纤维混凝土抗折强度是普通混凝土1.65至约2.25倍。钢纤维混凝土弯曲疲劳强度随着纤维含量的不同而变化，它可以在路面厚度的设计中使用。HandongYan等人在1999年研究了高强度混凝土的性能（HSC），硅灰高强度混凝土（SIFUHSC），钢纤维高强混凝土（SFRHSC），和钢纤维硅粉高强混凝土（SSFHSC）在重复动力荷载的作用下抗冲击和耐疲劳性能，得到两个的结论如下：当将硅粉或钢纤维分别加入到HSC中，在冲击条件下，HSC