技术报告——钢纤维混凝土ppt课件.ppt
华北水利水电大学：赵顺波,钢纤维混凝土,技术报告,技术报告：钢纤维混凝土,提纲：,1.现行规范2.钢纤维混凝土的特性3.钢纤维4.钢纤维混凝土的配制5.钢纤维混凝土结构设计方法6.钢纤维混凝土的工程应用,技术报告：钢纤维混凝土,1.现行规范,钢纤维混凝土（ steel fiber reinforced concreteSFRC）：在水泥基混凝土中均匀掺入乱向分布的短钢纤维形成的复合材料。钢纤维混凝土JG/T3064-1999纤维混凝土试验方法标准CECS13:2009纤维混凝土结构技术规程CECS38:2004纤维混凝土应用技术规程JGJ/T221-2010,技术报告：钢纤维混凝土,2.钢纤维混凝土的特性,增强、增韧、阻裂；钢纤维做为微筋材,防止和减少早期收缩裂缝，同时提高抗裂性和降低荷载裂缝宽度,影响纤维增强效果的因素有：基体强度纤维体积率纤维长径比纤维与基体的粘结强度：纤维形状、基体强度纤维排列方向：与应力方向的角度纤维分布的均匀性：骨料粒径影响、拌合均匀性,钢纤维混凝土增强随体积率、长径比提高,长径比3080，纤维体积率02.0：抗压强度015抗拉强度080弯拉强度0150,收缩、徐变性能,Swamy试验，f=1.0%、l/d=50,28天、180天 收缩降低50左右。,持荷80天，在0.55弯拉强度下,受拉面徐变降低5869，受压面降低1217。,纤维分布均匀性的影响很大，确保混凝土拌合物的均匀性和施工性能，防止纤维结团和分布不均十分重要。,弯曲韧性,冲击性能,抗冲磨性能,抗冻性能,耐腐蚀性能,改变钢筋混凝土电化锈蚀状态，降低裂缝宽度，对防止钢筋锈蚀有利；海滨暴露10年，碳化深度小于5mm，钢纤维锈蚀限于表面，不胀裂，强度不降低；日本钢铁俱乐部用钢纤维混凝土做海中钢管桩保护层，10年无锈，相同条件下钢筋混凝土已锈；大水灰比、低强度混凝土钢纤维锈蚀后强度降低。,技术报告：钢纤维混凝土,3.钢纤维,类型生产工艺,b）按材质：碳钢型、低合金钢型和不锈钢型。c）按形状：平直形和异形。异形钢纤维可分为压痕形、波形、端钩形、大头形和不规则麻面形等。d）按抗拉强度：400级（抗拉强度不小于400MPa，小于700MPa）、700级（抗拉强度不小于700MPa，小于1000MPa）、1000级（抗拉强度不小于1000MPa，小于1300MPa）、1300级（抗拉强度不小于1300MPa，小于1700MPa）、1700级（抗拉强度不小于1700MPa）。,尺寸：a）钢纤维的长度或标称长度宜为2060mm， 钢纤维的直径或等效直径宜为0.31.2mm， 钢纤维的长径比宜为30100。b）在高速铁路、工业地坪等工程领域，也可采用标称长度在10mm15mm或100mm120mm的钢纤维或其他规格型号产品，但应根据工程对钢纤维混凝土性能的要求，通过必要的试验确定其配合比和施工工艺。,技术报告：钢纤维混凝土,4.钢纤维混凝土的配制,钢纤维几何参数参考范围,钢纤维混凝土应采用连续级配粗骨料，其最大粒径不宜大于26.5mm和钢纤维长度的3/4。,钢纤维品种、掺量选择主要从以下两个方面考虑：,施工性能：钢纤维分散性、拌合物的和易性、流动性纤维混凝土力学性能：阻裂、增强、增韧,光、直、粗、短，对施工性能有利麻、钩、细、长，对阻裂、增强、增韧有利需要综合考虑,钢纤维体积率应根据设计要求确定，且不应小于0.35%。使用高强度（700级）异形钢纤维时，钢纤维体积率一般不应小于0.25%，应用于工业地坪时，钢纤维体积率不应低于0.20%。,按假定质量密度法确定钢纤维混凝土配合比材料用量时，可按下列公式计算：,搅拌时，可采用将钢纤维和粗细骨料、水泥先干拌，而后加水湿拌的方法或采用在混合料拌合过程中加入钢纤维拌合的方法。 当钢纤维体积率较高或混凝土强度等级在C50以上时，可适当延长 搅拌时间。,技术报告：钢纤维混凝土,5.钢纤维混凝土结构设计方法,钢纤维对混凝土抗拉强度、弯拉强度的影响系数,耐疲劳性能,Ne标准轴载作用下的等效疲劳循环次数,（1）,（2）,（3）,（4）,上述公式适用：（1）民用机场、（2）军用机场 （3）公路路面、（4）码头铺面,1钢纤维普通混凝土，2层布式，3二级配3钢纤维高强混凝土，3钢纤维超高强混凝土,第一类结构设计方法：不改变混凝土结构计算模式，将混凝土参数用钢纤维参数代替 式中 R（）构件承载力函数，按有关混凝土结构设计规范的规定采用； ff钢纤维混凝土的强度设计值； ak几何参数标准值；,例：配筋构件受弯正截面抗裂计算,结构设计方法第二类：按混凝土结构模式稍作修改，引入考虑钢纤维影响的修正项 Rf（）以有关混凝土结构设计规范规定的承载力函数为基础，并考虑钢纤维影响的钢纤维混凝土构件的承载力函数； fc据钢纤维混凝土强度等级按有关混凝土结构设计规范确定的混凝土强度设计值； fs钢筋强度设计值； f钢纤维对承载力的影响系数。,构件正截面承载力计算：基本计算模型可采用有关混凝土结构设计规范的规定，但应考虑极限状态时受拉区钢纤维混凝土的残余拉应力。截面上受拉区钢纤维混凝土的残余拉应力可简化为等效矩形应力分布图形，受拉区高度xt和残余拉应力fftu分别按下别公式计算： 式中x截面受压区高度； 1等效矩形应力图形受压区高度与中性轴到受压边缘距离的比值，按（GB50010）确定； tu钢纤维对受拉区钢纤维混凝土抗拉作用的 影响系数,矩形截面受弯承载力计算,钢纤维对梁受剪承载力提高主要来自下列因素：斜裂缝上钢纤维作为微筋材的桥架作用，保持一定拉力并增大了骨料的咬合力，降低了箍筋的拉应力。钢纤维使纵筋和箍筋的粘结力和握裹力提高，延缓了裂缝附近钢筋的粘结滑移，增大了纵筋的销栓作用，特别是钢纤维的存在可以延缓甚至避免纵筋保护层剥离，使销栓作用得以维持。增大了受压区混凝土的极限压应变，提高了压区的抗压能力和直剪能力。,钢纤维对梁抗剪的影响,rf=0,rf=1.0%,钢纤维混凝土梁剪切破坏延性提高,构件受剪承载力计算,V构件斜截面上最大剪力设计值；Vfcs 构件斜截面上钢纤维混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；Vp由预应力所提高的构件受剪承载力设计值；Np0 计算截面积上混凝土法向预应力等于零时的纵向预应力及非预应力筋的合力，按(GB50010)规定计算。,冲切强度计算 h截面高度影响系数，当h80mm时，取h=1.0；当h2000mm时，h=0.9；中间内插； um临界截面的周长，取为距局部荷载或集中荷载作 用面积周边h0/2处的周长； p钢纤维对冲切承载力的影响系数，对于剪切平直 型纤维可取p=0.45，当采用粘结性能好的纤维并有试 验依据时，可提高p的值。,抗冲切钢纤维混凝土配置范围,裂缝宽度跨越裂缝的纤维承担拉力减低钢筋应力增加钢筋与混凝土间的粘结力，增大钢筋应力传递长度，减小钢筋与混凝土的应变差促使主裂缝间产生次裂缝，减小主裂缝宽度降低混凝土的收缩,技术报告：钢纤维混凝土,6.钢纤维混凝土的工程应用,提高抗裂性（例：高预应力度构件反拱受拉面、大管 桩）降低裂缝宽度（例：筒仓、高层转换梁、悬挑结构、桥梁薄壁 箱梁、拱顶拱脚）提高构件抗剪强度（例：高层转换梁、剪力墙联梁、短柱、悬 挑结构、牛腿、桩基承台）提高板柱结构抗冲切强度提高局部抗压强度（例：轨道梁垫层、大吨位预应力锚固区、重型机械基础）,提高抗震、抗爆能力（例：地震区一、二级框架节 点、剪力墙连梁；动力机械基础、防护门、军事其他防爆工程）提高构件抗冲击强度（预制桩桩顶、桩尖管桩桩顶、重型机械基础）提高预应力构件抗裂度、构件承载力（预应力箱梁桥梁结构）提高抗弯、抗剪疲劳（铁路预应力混凝土轨枕）提高抗冲磨、抗气蚀能力（水工结构受水流冲磨的区域）,框架节点破坏形态,SFRC框架节点试件设计,节点试验装置,钢纤维掺加范围,加载制度,滞回曲线, 钢纤维混凝土框架节点受剪和抗震性能研究,剪力墙破坏形态,钢纤维混凝土剪力墙试件设计,加载装置与加载制度,滞回曲线, 钢纤维混凝土剪力墙结构承载能力和抗震性能研究, 钢纤维局部增强高强混凝土板冲切性能研究,试件尺寸及试验装置,破坏形态,钢筋钢纤维混凝土短柱在低周反复荷载作用下的压弯性能研究,筒仓应用实例,山西金沙滩筒仓：内径21m 高61.87m在22.6334.63的12m范围内掺1.0钢纤维，壁厚由450mm350mm,桥梁应用实例,重庆市大足县珠溪拱桥，是世界上第一座用钢纤维混凝土建造的拱桥，主拱净跨长60m，高跨比1/8。桥面宽（7+1.52）m，设计荷载汽-20，挂-100，箱形截面拱肋如图8-45所示，箱高1.35m，箱宽1.85m，肋宽150mm，上下底板厚140mm，混凝土为C40。,桥梁应用实例,乌江吊拉组合桥布置简图,桥梁应用实例,箱梁截面简图,自应力钢纤维混凝土-钢筋混凝土叠合T梁简支转连续体系,模拟桥梁加固试验,辽宁（简支变连续梁桥）,路面、跑道、桥面、码头铺面,钢纤维体积率：0.31.2；强度等级：CF30CF50；SFRC板厚度：为普通混凝土板厚的6080；接缝间距延长：为普通混凝土板接缝间距的23倍；经济效益：一次性投资略有提高，使用寿命延长，维修周期延长，总的费用降低。,工业建筑地面,充分发挥钢纤维混凝土弯曲韧性高的特点，采用塑性屈服线理论,Mt、Mr单位板宽上的板底切向弯矩、板顶径向弯矩的设计值；W单位板宽的截面抵抗矩；fftm,cr钢纤维混凝土初裂弯拉强度标准值；Re钢纤维混凝土的弯曲韧度比。,刚性防水屋面,厚度：3040mm；粗骨料粒径：10mm；分缝间距：不宜大于10m；膨胀剂：水泥重815，湿养护重要。,直接式,柔性防水材料嵌缝,隔离式,柔性防水材料嵌缝,预制桩,取消铸铁桩靴、桩顶钢板；钢纤维混凝土配置范围，桩顶1.21.4b，桩尖1.61.8b，箍筋间距100mm；桩尖网片、螺旋箍取消，桩顶网片可设13片；可节省桩顶桩尖钢材7080；贯入度提高40左右，减少锤击次数2030。, 钢纤维混凝土圆形薄壁结构离心成型技术,技术难点,优化钢纤维混凝土配合比与离心成型工艺控制参数，使钢纤维沿圆筒面均匀分布.,高度27m杆塔室内真型试验,双杆对拉试验, 离心成型钢纤维混凝土杆塔计算理论、设计方法,电杆在最后一级荷载下的变形,室外立式试验,杆塔在最后一级荷载下的变形,钢纤维混凝土的应用实例,广州市解放路大桥新建桥面铺装层 ZP305 40公斤/方 无钢筋网秦-沈铁路台安大桥新建桥面铺装层 ZP305 40公斤/方 无钢筋网山西省侯-运线高速公路新建桥面铺装层 RC-65/60-BN 35公斤/方 无钢筋网山西省太-祁线高速晋祠高架桥新建桥面铺装层 RC-65/60-BN 35公斤/方 无钢筋网山西省繁峙县公路桥梁新建桥面铺装层 RC-65/60-BN 35公斤/方 无钢筋网山西省祁-临线高速洪洞大桥新建桥面铺装层 RC-65/60-BN 35公斤/方 无钢筋网山西省祁-临线高速新村大桥新建桥面铺装层 RC-65/60-BN 35公斤/方 无钢筋网,沈阳贝卡尔特钢帘线厂 5000平米厂房地面结构层 RC65/60BN上海外高桥港区二期工程 5760平米集装箱库地面结构层 RC65/60BN常熟亚太纸业 20000平米浆板仓库地面结构层 ZC60/1.00上海华虹NEC电子厂房 30000平米地面和楼面面层 ZP305、RC65/60BN佳禄科技 3000平米厂房地面结构层 RC65/60BN三得利啤酒上海有限公司 13200平米仓库地面结构层 RC65/60BNGE通用塑料上海有限公司 2000平米仓库地面结构层厂区道路结构层 RC65/60BNGE东芝有机硅 2000平米停车场、厂房地面 RC65/60BN,21. 法国道达尔润滑油制造厂 12000平米厂房地面结构层 RC65/60BN22. 大唐电信成都光缆厂 15000平米厂房地面结构层 RC65/60BN23. 福州中华映像管厂 20000平米厂房地面结构层 RC65/60BN24. 江苏法尔胜光子有限公司 8000平米厂房地面结构层 RC65/60BN25. 江阴法尔胜贝卡尔特光缆钢制品有限公司 8000平米厂房地面结构层 RC65/60BN26. 江阴贝卡尔特钢丝制品有限公司 25000平米厂房地面结构层厂区道路 RC80/60BN27. 武汉长飞光纤光缆有限公司 20000平米厂房地面结构层 RC65/60BN28. 武汉安凯电缆制品厂 5000平米厂房地面结构层 RC65/60BN,小浪底进口高边坡 (最大坡高120m),三峡船闸(开挖边坡最大高度170m),上海世博会中轴线工程,高层建筑结构转换层,上海外环立交,河南信南高速,山西黄河大桥,钢筋钢纤维混凝土飞机掩蔽库火箭弹冲击爆炸性能,
