钢纤维高强混凝土在抗爆工程中的应用
混凝土结构中高性能纤维材料的应用

混凝土结构中高性能纤维材料的应用混凝土是建筑工程中最常见的材料之一,它广泛应用于各种建筑结构中,如桥梁、建筑物、隧道等。
随着科技的发展和人们对建筑结构安全性的要求不断提高,高性能纤维材料也逐渐应用于混凝土结构中,以提高混凝土结构的性能和安全性。
本文将介绍高性能纤维材料在混凝土结构中的应用以及其优缺点。
1.高性能纤维材料的种类高性能纤维材料通常是指具有优异机械性能的纤维材料,在混凝土中能够增强其抗拉强度、抗压强度、抗冲击性和耐久性等性能。
根据纤维材料的不同,高性能纤维材料可以分为以下几种:(1)钢纤维:钢纤维是将钢条或钢丝加工成一定长度的纤维材料,具有优异的拉伸强度和韧性,能够有效地增强混凝土的抗拉强度和耐久性。
(2)玻璃纤维:玻璃纤维是将玻璃熔体拉制成纤维材料,具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能,能够有效地增强混凝土的抗拉强度和耐久性。
(3)碳纤维:碳纤维是一种由碳纤维束编织而成的材料,具有优异的拉伸强度和刚度,能够有效地增强混凝土的抗拉强度和耐久性。
(4)聚丙烯纤维:聚丙烯纤维是一种由聚丙烯制成的纤维材料,具有优异的耐腐蚀性和耐化学性能,能够有效地增强混凝土的抗裂性和耐久性。
2.高性能纤维材料在混凝土结构中的应用(1)钢纤维的应用钢纤维在混凝土结构中的应用广泛,其主要作用是增强混凝土的抗拉强度和耐久性。
钢纤维的加入能够有效地减少混凝土的裂缝和变形,提高混凝土的抗震性能和耐久性。
钢纤维还能够提高混凝土的抗冲击性能,在地下工程和海洋工程中得到广泛应用。
钢纤维的加入量一般为混凝土体积的0.5%~2.0%。
(2)玻璃纤维的应用玻璃纤维在混凝土结构中的应用主要是增强混凝土的抗拉强度和耐久性。
玻璃纤维的加入能够有效地减少混凝土的裂缝和变形,提高混凝土的抗震性能和耐久性。
玻璃纤维还能够提高混凝土的耐腐蚀性能,在化工厂和海洋工程中得到广泛应用。
玻璃纤维的加入量一般为混凝土体积的0.5%~2.0%。
(3)碳纤维的应用碳纤维在混凝土结构中的应用主要是增强混凝土的抗拉强度和刚度。
混凝土中纤维材料的应用及其优势

混凝土中纤维材料的应用及其优势一、前言混凝土是建筑工程中最常用的一种材料,它的优点在于强度高、施工方便、成本低等。
但是,混凝土也存在着一些问题,例如易开裂、易变形、耐久性差等。
为了解决这些问题,人们开始使用纤维材料来改善混凝土的性能。
本文将介绍混凝土中纤维材料的应用及其优势。
二、纤维材料的种类常见的混凝土纤维材料主要有以下几种:1. 钢纤维:钢纤维是一种高强度、耐腐蚀的纤维材料,主要用于加强混凝土的抗拉强度和冲击性能。
2. 玻璃纤维:玻璃纤维是一种无机非金属材料,具有高强度、耐腐蚀、不导电等特点,主要用于加强混凝土的耐久性和抗裂性能。
3. 聚丙烯纤维:聚丙烯纤维是一种有机热塑性材料,具有较高的韧性和耐腐蚀性,主要用于加强混凝土的抗裂性能。
4. 碳纤维:碳纤维是一种高强度、低密度的材料,主要用于加强混凝土的抗拉强度和耐久性。
5. 天然纤维:天然纤维是指来自植物或动物的天然材料,如竹、麻、木材等。
这些纤维材料通常用于加强混凝土的抗裂性能。
三、纤维材料的应用混凝土中纤维材料的应用方式主要有以下几种:1. 直接掺入混凝土中:将纤维材料直接掺入混凝土中,以增强混凝土的各项性能。
2. 悬挂式应用:在混凝土表面设置钢丝网或钢筋,再将纤维材料悬挂在钢丝网或钢筋上。
3. 打孔式应用:在混凝土表面钻孔,再将纤维材料塞入孔内,以增强混凝土的抗拉强度和冲击性能。
四、纤维材料的优势混凝土中添加纤维材料可以改善混凝土的性能,具体优势如下:1. 提高混凝土的抗裂性能:纤维材料可以控制混凝土的裂缝扩展,并增加混凝土的延展性和韧性。
2. 提高混凝土的抗冲击性能:纤维材料可以增加混凝土的冲击强度和抗震能力,降低混凝土的碎裂和飞溅。
3. 提高混凝土的抗拉强度:纤维材料可以增加混凝土的抗拉强度和韧性,使其更加耐久。
4. 提高混凝土的耐久性:纤维材料可以增加混凝土的耐久性和抗腐蚀能力,降低混凝土的老化和损坏。
五、纤维材料应用案例1. 碳纤维加强混凝土桥梁:在美国,有一座名为“蓝色天使”的桥梁,它是全球第一座采用碳纤维加固技术的混凝土桥梁。
解析钢纤维混凝土在建筑工程的应用

解析钢纤维混凝土在建筑工程的应用随着人民生活水平的不断提升,建筑工程的发展也越来越快速。
在建筑工程中,钢筋混凝土被广泛应用。
而在钢筋混凝土的基础上,钢纤维混凝土的应用越来越受到人们的关注和重视。
本文将从以下三个方面解析钢纤维混凝土在建筑工程中的应用:钢纤维混凝土的概念及其性能、在建筑工程中的应用以及钢纤维混凝土在建筑工程中的优势。
一、钢纤维混凝土的概念及其性能钢纤维混凝土是一种通过向混凝土中添加钢纤维而形成的复合材料。
钢纤维混凝土具有高强度、抗拉强度强、耐磨损、抗裂性能好、抗渗透性能好、抗冲击性能好、耐久性好等优点。
钢纤维混凝土的性能可以适应各种需求,包括耐火等级、采光透气性等方面,具有广泛的应用前景。
二、在建筑工程中的应用钢纤维混凝土在建筑工程中具有很广的应用,主要涉及以下方面:(一)地下室、桥梁、机场跑道、航空器停机坪等工程;(二)楼板、板墙、筒体、烟囱、矿山支架等建筑结构;(三)水利、船舶、机械制造等领域中的结构件。
三、钢纤维混凝土在建筑工程中的优势钢纤维混凝土在建筑工程中的优势可以从以下四个方面来考虑:(一)强度高钢纤维混凝土由于其添加了钢纤维,具有比传统混凝土更高的强度和韧性,能够承受更大的荷载和抗震抗风等能力。
(二)施工方便钢纤维混凝土在施工时不需要增加特殊设备,可以在钢筋混凝土的混凝土搅拌装置中直接添加,减轻了施工强度和工期。
(三)消除破坏因素钢纤维混凝土具有较好的抗裂性能和耐磨损性能,因此在建筑工程中对于裂缝的问题可以得到很好的缓解。
(四)运用范围广钢纤维混凝土适用于各种类型的结构,广泛应用于各种形状的建筑物和设备之中,如墙壁、屋顶、地板、彩板等。
综上所述,钢纤维混凝土在建筑工程中的应用具有广泛的优势和前景。
随着科技的发展和人民生活水平的提升,建筑工程的要求也日益提高。
将来钢纤维混凝土在建筑工程中的应用将更加普及和深入,成为建筑工程中的重要组成部分之一。
钢纤维混凝土的性能及其应用

钢纤维混凝土的性能及其应用钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,简写为SFRC)是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。
它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。
其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维,常用的有:切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。
钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展,从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高,其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善,使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。
一、钢纤维增强混凝土的基本理论(一)复合力学理论复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础,结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。
该理论是将复合材料视为以纤维为一相,基体为另一相的两相复合材料。
(二)纤维间距理论。
纤维间距理论又称纤维阻裂理论,是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。
该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用,认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度,必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸,提高韧性,降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用,故在裂缝处用纤维连接,受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面,使裂缝处材料仍能继续承载,这样,因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和,随着桥接裂缝纤维数目的增多,纤维间距越小,缓和裂缝尖端应力集中程度越大,对裂缝尖端产生的反向应力场也越大,当纤维数量增加到密布于裂缝时,应力集中就会消失,进一步表明纤维的阻裂效应,即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中,有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力,达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。
(三)界面应力传递的剪滞理论。
钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的,即在钢纤维与基体之间存在着界面层。
钢纤维混凝土工程特性及在工程中的应用

杨 龙
中铁五局集团路桥工程有限公司(1 5 ) 51 8 4
摘 要 : 绍 了铜 纤 维 混 凝 土 的基 本 力 学 性 能 及 其 影 响 因 素 , 绍 了其 在 隧 道 、 面 、 枕 以及 水 3 建 筑 等领 介 介 路 轨 -
其 劈 拉 强 度 主要 受 纤 维 含 量 特 征 参 数 的影 响 。 121纤 维 体 积 率 对 劈 拉 强 度 的 影 响 __ 对 于普 通 混凝 土, 的 开 裂 荷 载 与极 限荷 载 几 乎 同时 发 它 生, 而纤 维 混 凝 土 往 往 在 初 裂 荷 载 出 现 后 , 载 还 能上 升 一 荷 段 , 大 荷 载 出 现 时 已有 可 见 裂 缝 存 在 , 裂 荷 载 对 最 大 荷 最 初 载 的 比值 一般 在 08 I , 裂 荷 载 、 限 荷 载 及 韧 性 均 随 钢 .- . 初 0 极 纤 维 体 积 率 的增 加 而增 大 。由此 可 见 , 纤 维 混凝 土 的 劈拉 钢
关键 词 : 纤 维 混 凝 土 ; 铜 工程 特 性 ; 用 应
钢纤维 混凝 土是 近 2 0年 来 发 展 起 来 的 一 种 新 型 复 合
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强 度 随 着 纤 维 掺 量 的增 加 而 提 高 。 1 . 维 长 径 比对 劈 拉 强 度 的 影 响 _ 2纤 2
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C50钢纤维混凝土的优势和施工要点2024

引言概述:C50钢纤维混凝土是一种具有优异性能和特点的新型建筑材料。
它是通过在混凝土中添加一定比例的钢纤维而形成的复合材料。
C50钢纤维混凝土不仅具有传统混凝土的强度和耐久性,还具有钢纤维的增强作用,从而进一步提高了其抗压、抗拉和抗冲击性能。
正文内容:1. C50钢纤维混凝土的优势1.1 抗折性能:钢纤维的加入可以提高混凝土的抗折性能,有效抑制裂缝的发展,并增加混凝土的抗震性能。
1.2 抗冲击性能:C50钢纤维混凝土具有良好的抗冲击性能,能够承受冲击载荷,并降低结构受损的风险。
1.3 耐久性:钢纤维的加入可以有效提高混凝土的耐久性,延长结构的使用寿命,降低维护成本。
1.4 抗渗透性:C50钢纤维混凝土具有较低的渗透性,能够有效抵抗外界侵蚀,提高建筑物的防水性能。
1.5 施工便利性:C50钢纤维混凝土的施工相对简单,相比于传统混凝土,不需要进行钢筋的布置,节省了施工时间和成本。
2. 施工要点2.1 材料准备:合理选择钢纤维和混凝土材料,确保其质量符合标准要求,并进行有效的试验验证。
2.2 配合比设计:根据工程要求和使用环境,合理设计混凝土的配合比,控制材料用量,确保混凝土的各项性能达到设计要求。
2.3 施工工艺:采用适当的施工工艺,确保混凝土的浇筑均匀,充分振捣,排除内部空洞和夹杂物,提高混凝土的密实性和均一性。
2.4 成型和养护:根据结构要求和养护规范,进行合理的成型和养护,保证混凝土的强度和耐久性。
2.5 质量控制:建立健全的质量控制体系,严格按照施工规范和质量验收标准进行监控和检测,确保施工质量符合要求。
3. C50钢纤维混凝土在工程应用中的案例3.1 高速公路桥梁:C50钢纤维混凝土可以有效提高桥梁的抗震性能和耐久性,降低维护成本。
3.2 隧道工程:C50钢纤维混凝土能够增加隧道的抗火性能和抗冲击性能,提高隧道的安全性。
3.3 商业建筑:C50钢纤维混凝土具有优异的抗折性能和耐久性,适用于商业建筑的地下室和地面结构。
钢纤维混凝土

钢纤维混凝土
1.引言
钢纤维混凝土作为一种新型建筑材料,结合了混凝土和钢纤维的优点,在工程实践中得到了广泛应用。
本文将介绍钢纤维混凝土的定义、特点、制备方法以及应用领域等内容。
2.定义
钢纤维混凝土是一种通过在混凝土中添加钢纤维来改善其力学性能和耐久性的混凝土。
钢纤维通常采用高强度、耐腐蚀的钢材制成,可以是直径为0.5mm到1.0mm的钢丝,也可以是形状各异的钢纤维。
3.特点
•高强度:钢纤维可以有效增加混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。
•耐久性好:钢纤维可以提高混凝土的耐久性,延长结构的使用寿命。
•施工方便:与传统钢筋相比,钢纤维不需要进行现场加工和绑扎,简化了施工工艺。
•成本低:相较于传统的钢筋混凝土结构,钢纤维混凝土的施工成本更低。
4.制备方法
制备钢纤维混凝土的方法主要有两种:直接搅拌法和加钢纤维的预制构件。
•直接搅拌法:将钢纤维与水泥、砂、骨料等原材料一同搅拌制成混凝土。
•预制构件法:将钢纤维混合到预制构件中,通过浇灌、振动等工艺制成钢纤维混凝土构件。
5.应用领域
钢纤维混凝土在工程实践中具有广泛应用,主要包括:
•道路桥梁:用于加固桥梁、隧道等工程结构。
•地下工程:用于地下综合管廊、地下车库等地下结构。
•航空航天:用于飞机跑道、坪道等场地。
•水利水电:用于水坝、水电站等基础设施。
6.结论
钢纤维混凝土作为一种新型建筑材料,在提高混凝土结构的抗震、抗裂性能、延长结构使用寿命等方面具有重要意义。
随着技术的进步和应用的不断拓展,相信钢纤维混凝土将在未来的建筑领域中发挥越来越重要的作用。
混凝土中高性能纤维的作用原理

混凝土中高性能纤维的作用原理混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中的材料,其主要成分为水泥、砂子、石子和水。
然而,由于混凝土的强度和韧性存在一定的局限性,为了提高其力学性能,人们引入了高性能纤维作为混凝土的添加剂。
高性能纤维包括钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维等,它们的加入可以显著提升混凝土的抗拉强度、抗冲击性能等。
一、高性能纤维的种类及特点1. 钢纤维:钢纤维是一种由高强度钢丝制成的纤维,其优点在于强度高、耐腐蚀、耐热、不易变形、成本低等。
钢纤维适用于对强度要求较高的混凝土结构,如桥梁、隧道等。
2. 聚丙烯纤维:聚丙烯纤维是一种由聚丙烯制成的纤维,其优点在于耐腐蚀、防火、不导电、不燃等。
聚丙烯纤维适用于对耐久性要求较高的混凝土结构,如地下工程、水利工程等。
3. 玻璃纤维:玻璃纤维是一种由玻璃纤维制成的纤维,其优点在于抗拉强度高、耐腐蚀、耐高温、不导电等。
玻璃纤维适用于对耐久性和防腐要求较高的混凝土结构,如化工厂、污水处理厂等。
二、高性能纤维的作用原理1. 提高混凝土的抗拉强度:混凝土的受力机理是在受压状态下承受荷载,而在受拉状态下往往会出现裂缝。
钢纤维、聚丙烯纤维等高性能纤维的加入可以有效地防止混凝土的裂缝扩展,从而提高混凝土的抗拉强度。
2. 提高混凝土的韧性:高性能纤维的加入可以提高混凝土的韧性,使其在发生裂缝后能够继续承受荷载,延缓混凝土的破坏。
同时,高性能纤维的加入还可以增加混凝土的能量吸收能力,提高其抗冲击性能。
3. 提高混凝土的耐久性:高性能纤维的加入可以增加混凝土的密实性,减少混凝土中的孔隙率,从而提高混凝土的耐久性。
此外,高性能纤维还可以增加混凝土的抗腐蚀性能,在一定程度上延长混凝土的使用寿命。
三、高性能纤维的加入方法高性能纤维的加入方法一般有两种:机械拌和和手工拌和。
1. 机械拌和:机械拌和是指将高性能纤维加入到混凝土搅拌机中与混凝土一起拌和。
这种方法适用于大量生产混凝土的工程,可以保证高性能纤维均匀地分布在混凝土中。
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钢纤维高强混凝土在抗爆工程中的应用焦楚杰1孙伟2高培正2周云1(1广州大学土木工程学院广州510006;2东南大学材料科学与工程学院南京210096)摘要:为了有效地提高我国土木工程在遭遇恐怖爆炸时的安全性能,针对恐怖袭击爆炸的特性,建议采用钢纤维高强混凝土(SFRHSC)加固和新建抗爆工程,介绍了该材料在抗爆方面优越于普通混凝土的物理力学性能与部分试验结果,总结了该材料在抗爆领域的科学研究与工程应用之历史和现状,分析了试验研究、理论分析与工程应用方面存在的问题,提出了本领域研究工作的方向与重点,为SFRHSC工程抗爆科研、建设与设计提供了参考意见。
关键词:钢纤维高强混凝土;加固;新建;抗爆工程APPLICATION OF SFRHSC INBLAST-RESISTANT ENGINEERINGJIAO Chujie1SUN Wei2GAO Peizheng2ZHOU Y un1(1 School of Civil engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006;2School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096)Abstract:In order to effectively improve the safety of civil engineering faced terrorism blasting,, advice of applying steel fiber reinforced high strength concrete (SFRHSC) in reinforcing and building the blasting-resistant engineering was put forward which aimed to the characteristics of terrorism blasting attack. The physics and mechanics performance which SFRHSC prior to the normal concrete and some experiment results were introduced, and the history and present status of the research and engineering application of SFRHSC in blasting-resistant engineering were reviewed, and the problems of blasting experiments, theory analysis, and engineering application of SFRHSC were analyzed. In additional, the directions and keys were brought forward for the researching, building, and designing the SFRHSC blasting-resistant engineering .Key words: steel fiber reinforced high strength concrete; reinforcing; building; blasting-resistant engineering0 爆炸的危险性与工程抗爆研究的必要性近几年来,恐怖分子在公共场所制造的爆炸事件越来越频繁,每年惊动全球的爆炸案例多达数十起,如2002年10月巴厘岛爆炸事件死伤超过500多人[1],2004年9月澳大利亚驻印尼使馆爆炸事件死伤160多人[2],2005年7月伦敦连环爆炸事件死伤700多人[3],2005年11月约旦首都安曼的爆炸事件死伤200多人[4],其中还有3名中国国防大学的学员[5],我国也曾经发生爆炸案,如2001年3月石家庄特大爆炸案,死108人,伤38人[6]。
世界各地层出不穷的恐怖爆炸事件已成为危害人类和平与安全的重大灾害,严重影响全世界社会安定和经济发展。
如何制止和防御恐怖爆炸已成为社会各界的当务之急。
恐怖爆炸往往是发生在建筑物中,建筑物本来是人类安居乐业之必要场所,然而当爆炸发生时,建筑物的倒塌、爆裂碎块的崩飞又成为了灾害的载体,因此对于土木工程界,如何建造抗爆性能优异的建筑物,是科技与设计人员所面临的刻不容缓的研究重点。
本文依托项目:国家自然科学基金重点项目(50708022)、广东省自然科学基金项目(06301038)、建设部科研开发项目(06-K1-37)、建设部科研开发项目(07-K4 -13)、建设部科研开发项目(07-K4 -5)、广州市属高校科技计划项目(62064)。
第一作者简介:焦楚杰(1974 -),男,湖南浏阳人,博士,副教授,硕导,从事高强与高性能混凝土研究(E-mail:jiaochujie@)。
建造抗爆性能优异的工程,或者对现有工程进行提高抗爆性能的加固改造,必然涉及到工程材料的选择。
钢纤维高强混凝土(steel fiber reinforced high strength concrete,以下简称SFRHSC)是在脆性易裂的高强混凝土基体中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种多相、多组分水泥基复合材料,因其具有优异的物理、力学性能,应用前景十分广阔。
尤其在抗爆工程领域,更能够显示出其它材料难以替代的优越性。
1 钢纤维高强混凝土在抗爆工程中应用的优越性1.1 强度和韧性材料的强度和韧性是影响其抗爆性能的主要因素。
乱向分布的钢纤维的在混凝土中的主要作用是阻碍混凝土内部的微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生与发展,显著地提高了混凝土的抗拉强度和主要由主拉应力控制的抗弯、抗剪切、抗扭强度。
当纤维体积率(V f)为0~2%范围内,抗拉强度提高40~80%,抗弯强度提高60~120%,抗剪强度提高50~100%[7]。
韧性是衡量塑性变形性能的重要指标,当V f=0~2%时,抗压韧性可提高2~7倍[8],抗弯韧性可提高几倍至几十倍[9],弯曲冲击韧性可提高2~4倍[10],板式试件落球(锤)法击碎试验所测得的冲击冲击韧性可提高几倍至几十倍[11]。
按照现行规范[12],强度等级≥C50即为高强混凝土,表1为笔者测试的三种SFRHSC抗压、抗弯、劈裂抗拉强度、压缩韧性、弯曲韧性试验结果。
表1 SFRHSC强度与韧性试验结果Fig.1 Experiment Result of Strength and Toughness of SFRHSC基体等级纤维体积率抗压强度(MPa) 抗弯强度(MPa)劈拉强度(MPa)抗压韧度ηm30抗弯韧度ηm30C500 58.7 7.03 5.11 5.76 1 1% 61.1 10.58 7.49 6.74 7.85 2% 63.2 12.16 8.72 8.51 11.41 3% 66.8 15.75 10.70 10.02 17.92C1000 118.2 10.30 6.84 2.10 1 1% 123.5 13.21 10.40 5.53 10.54 2% 138.2 18.44 14.57 6.11 15.07 3% 154.3 24.18 17.90 12.58 22.81RPC2000 158.0 18.59 9.38 2.05 1 3% 208.5 42.38 20.53 9.96 25.31 4% 224.2 50.68 24.68 13.10 36.271.2 受力表现的近似各向同性钢纤维在混凝土中接近均匀分布,构件在各个方向、各个部位的力学性能基本相同,可以有效地克服防护工程中普通钢筋混凝土的如下困难:第一,由于爆炸荷载作用的部位一般不太可能预先知道,因此在设计时不可能很理想地把钢筋布置在构件的受拉区;第二,爆炸作用时,材料的变形往往来不及传递,很可能造成混凝土局部破坏;第三,爆炸作用时,材料内部的应力分布很复杂,应力是以应力波的方式传播的,在混凝土内部及混凝土与钢筋界面上会发生反射,由压缩波变为拉伸波或由拉伸波变为压缩波,因此很难清楚钢筋混凝土构件内的应力分布,这就造成设计时配筋困难,如果按传统的方法在混凝土各个部位都密布钢筋,则成本大大增加,混凝土浇注极其困难。
从上可知,SFRHSC比普通混凝土具有更强的抗爆能力。
2 研究历史与现状抗爆工程研究往往与军事工程联系在一起,据公开可查文献,早在第二次世界大战期间,日本陆军的净法寺博士就曾在混凝土中加入直径为4.2mm、长度为8~10cm的钢纤维,制成构件进行抗爆试验,并与钢筋混凝土构件的抗爆性能进行对比分析,但未达到实用阶段时战争就结束了[13]。
美国在上世纪60年代就进行了钢纤维混凝土的抗爆炸研究,但因钢纤维价格昂贵而应用不多,美国陆军研究员Williamson(1966)[14]通过钢纤维混凝土板和钢筋混凝土板的对比抗爆试验发现,V f=1.25%的钢纤维混凝土板在爆炸作用下,最大碎片速度降低18%,可以很大程度减弱爆炸碎片对人员的杀伤力与对设备的破坏力。
70年代美国Battelle公司开发了熔抽技术,制造出廉价的钢纤维,Battelle公司与陆军工程兵研究所合作,先后将钢纤维混凝土应用于德克萨斯州胡德堡的坦克停车场、丹佛机场和拉斯维加斯机场等工程,这些工程中采用的大多是长钢纤维[15]。
美国M A Ausi (1992)认为,混凝土中加入乱向分布的短钢纤维能够更大幅度提高结构的抗爆能力[16]。
新加坡T S Lok(1999)[17-18]对混凝土与SFRHSC的抗爆性能作了较多的研究,曾对水灰比为0.5、纤维体积率V f =0~1.5%与不同边界条件的SFRHSC板进行了抗爆试验,发现钢纤维对提高混凝土的抗震塌能力起了很大的作用,T. S. Lok将板在爆炸作用下的构件挠度实测值与从单自由度模型计算值作了比较,发现两者基本符合。
上世纪60年代国内开始了钢纤维混凝土的研究,解放军总参谋部第三研究所上世纪70年代开始钢纤维混凝土抗爆性能试验[19]。
解放军空军设计研究局王璋水(1986)[20-21]通过爆破实验发现,基体强度为C80的SFRHSC防爆门的抗力是同样重量的C30普通混凝土门的2.4倍,SFRHSC梁的抗爆力比未掺纤维的同基体强度混凝土梁提高4%~18%。
东南大学孙伟院士(1998)[22-23]系统地进行了钢筋混凝土、V f =1.0~2.5%的SFRHSC、V f =8.0%注浆纤维混凝土(Slurry infiltrated fiber reinforced concrete)以及钢筋--SFRHSC(V f =2.0%)的野外抗爆试验,通过试验结果确定了合理的纤维体积率与基体配合比,认为从经济和施工方便的考虑,V f =2.0%的钢筋--SFRHSC,适当增大板厚和钢筋配筋率,可望获得与高掺量SFRHSC相当的抗爆性能。