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钢纤维对混凝土物理力学性能及耐久性研究综述
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Abstract:
素混凝土结构由于延性不足，受压区混凝土易被压碎而使结构提前失效，所以在素混凝土结构受压区采用钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC)替代素混凝土，合理利用钢纤维粘结的作用，非常有效地控制了混凝土裂缝的产生和发展。所以，钢纤维混凝土力学性能的研究对推广钢纤维混凝土结构的应用具有非常重要的意义。本文对钢纤维混凝土国内外研究现状和发展趋势做了相关陈述，对于不同掺量的钢纤维对混凝土力学性能的影响进行了讨论，得到比较合适的钢纤维掺量，对钢纤维的长度、长径比对混凝土的影响进行了探讨，得到较合适的钢纤维长度和长径比，对钢纤维分散、定向对混凝土的影响进行了研究，找到比较合适的钢纤维取向。深入探讨了钢纤维对混凝土耐久性性能的影响。
Due to the insufficient ductility of plain concrete structure, the concrete in the compression zone is easy to be crushed and the structure fails in advance. Therefore, Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) is used to replace plain concrete in the compression zone of plain concrete structure, and the bonding effect of steel fiber is rationally utilized. It is very effective to control the generation and development of concrete cracks. Therefore, the study of the mechanical properties of steel fiber-reinforced concrete is very important to popularize the application of steel fiber-reinforced concrete structures. In this paper, the research status and development trend of steel fiber coagulation at home and abroad are stated. The influence of different dosages of steel fiber on the mechanical properties of concrete is discussed and the appropriate dosage of steel fiber is obtained. The influence of the length and length-diameter ratio of steel fiber on concrete is discussed and the appropriate length and length-diameter ratio of steel fiber is obtained. The influence of steel fiber dispersion and orientation on concrete is studied and the suitable orientation of steel fiber is found. The influence of steel fibers on the durability performance of concrete is explored in depth.
| [1] | 时冬冬. 钢纤维混凝土劈拉与弯曲性能的试验研究[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连理工大学, 2006. |
| [2] | 杨保存. 南疆盐渍土路基盐-冻胀变形特性研究[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆大学, 2008. |
| [3] | 王飞. 季冻区盐渍土环境作用对道路水稳层破坏效应的试验研究[D]: [硕士学位论文]. 阿拉尔: 塔里木大学, 2018. |
| [4] | 黄承逵. 纤维混凝土结构[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004: 10. |
| [5] | 赵国藩, 黄承逵. 钢纤维混凝土的性能和应用[J]. 工业建筑, 1989(10): 2-9. |
| [6] | 樊俊江, 於林锋, 韩建军, 王琼. 不同种类粗纤维混凝土基本力学性能及弯曲韧性试验研究[J]. 施工技术, 2018, 47(20): 1-5. |
| [7] | 陈立福, 何伟, 杨建新, 等. 低掺量纤维混凝土增强抗裂性能试验研究[J]. 混凝土, 2008(7): 75-77. |
| [8] | 张远鹏. 高强钢纤维混凝土抗弯韧性及弯曲疲劳性能的研究[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连理工大学, 1998. |
| [9] | 黄瑞源, 王志亮, 李永池, 等. 钢纤维混凝土力学特性与本构模型研究[J]. 低温建筑技术, 2009, 31(8): 32-34. |
| [10] | 柳艳杰, 周世杰, 高凯, 等. 钢纤维混凝土抗压性能试验研究[J]. 黑龙江大学工程学报, 2018, 9(2): 13-18. |
| [11] | 钟晨, 叶中豹, 王颖. 钢纤维混凝土增强增韧机理和力学分析[J]. 河北北方学院学报(自然科学版), 2019, 35(7): 37-42+49. |
| [12] | 杨松霖, 刁波, 叶英华. 钢筋超高性能混合纤维混凝土梁力学性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2011, 32(2): 17-23. |
| [13] | 张晓燕, 李长永, 袁浩, 潘丽云. 混合纤维增强全轻混凝土弯曲韧性试验研究[J]. 水力发电, 2013, 39(5): 87-89. |
| [14] | 胡锐, 方志, 许宝丹. 不同配箍率和钢纤维掺量UHPC柱抗震性能试验[J]. 中国公路学报, 2021, 34(8): 65-77. |
| [15] | 韩建平, 文旭皓, 韩维丽. 钢-PVA混杂纤维增强混凝土轴压力学性能试验研究[J]. 混凝土, 2021(9): 45-49. |
| [16] | Khaloo, A.R. and Kim, N. (1996) Mechanical Properties of Normal to High-Strength Steel Fiber-Reinforced Concrete. Cement, Concrete, and Aggregates, 18, 92-97. https://doi.org/10.1520/CCA10156J |
| [17] | Marar, K. (2001) Relationship between Impact Energy and Compression Toughness Energy of High-Strength Fiber-Reinforced Concrete. Materials Letters, 5, 297-304. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(00)00253-6 |
| [18] | Bencardino, F. and Rizzuti, L. (2008) Stress-Strain Behavior of Steel Fiber-Reinforced Concrete in Compression. Journal of Materials in Civil Engineering, 20, 255-263. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2008)20:3(255) |
| [19] | 崔涛, 何浩祥, 闫维明, 等. 混杂纤维混凝土单轴受压本构模型[J]. 北京工业大学学报, 2019, 45(10): 967-977. |
| [20] | 张常安. 不同种类纤维对混凝土性能的影响[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2019, 15(8): 32-34. |
| [21] | 蔡鹏飞, 钱斌. 纤维混凝土立方体抗压性能试验研究[J]. 四川建材, 2021, 47(3): 31+35. |
| [22] | 郑辉. 钢-PVA混杂纤维增强混凝土的力学性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 武汉: 湖北工业大学, 2020. |
| [23] | 张仓. 钢纤维混凝土基本力学性能试验研究[J]. 山西建筑, 2020, 46(22): 83-85. |
| [24] | 杨艳敏, 陈宇, 王勃, 龚玉宝, 田锌如. 钢纤维全轻混凝土力学性能试验研究[J]. 混凝土, 2020(2): 114-117. |
| [25] | 牛龙龙, 张士萍, 韦有信. 钢纤维掺量对混凝土力学性能的影响[J]. 混凝土与水泥制品, 2019(3): 51-54. |
| [26] | 张雪梅, 周美容. 钢纤维和碳纤维的混合效应对高性能混凝土力学性能的影响[J]. 功能材料, 2021, 52(1): 1208-1213. |
| [27] | 张振雷. 混杂纤维混凝土力学性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(6): 43-48. |
| [28] | 谢雨霏, 盛梦, 吕一帆. 钢纤维混凝土力学性能试验研究[J]. 四川水泥, 2020(7): 14-15. |
| [29] | 王贤栋. 竹纤维和钢纤维混杂纤维混凝土的抗冲击性能试验研究与分析[D]: [硕士学位论文]. 上海: 上海交通大学, 2014. |
| [30] | Wang, Z.L., Shi, Z.M. and Wang, J.G. (2011) On the Strength and Toughness Properties of SFRC under Static-Dynamic Compression. Composites Part B: Engineering, 42, 1285-1290. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.01.027 |
| [31] | Yoo, D.Y., Yoon, Y.S. and Banthia, N. (2015) Flexural Response of Steel-Fiber-Reinforced Concrete Beams: Effects of Strength, Fiber Content, and Strain-Rate. Cement and Concrete Composites, 64, 84-92.
https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2015.10.001 |
| [32] | 梁一鸣, 贺锋, 李季, 耿民. 钢纤维高强混凝土抗冲击压缩力学性能研究[J]. 粉煤灰综合利用, 2018(5): 70-76. |
| [33] | Lee, S.C., Oh, J.H. and Cho, J.Y. (2015) Compressive Behavior of Fiber-Reinforced Concrete with End-Hooked Steel Fibers. Materials, 8, 1442-1458. https://doi.org/10.3390/ma8041442 |
| [34] | 李川川. 钢纤维混凝土立方体与圆柱体试件力学性能及其关系研究[D]: [硕士学位论文]. 郑州: 郑州大学, 2016. |
| [35] | 李世超, 黄瑞源. 钢纤维混凝土增韧效果研究[J]. 混凝土, 2017(12): 63-66+74. |
| [36] | 李悦, 王兴雷, 丁庆军. 钢纤维长度与掺量对混凝土力学性能的影响[J]. 混凝土, 2017(7): 62-65+69. |
| [37] | 张裕显. 玄武岩-聚丙烯混杂纤维透水混凝土性能研究[D]: [硕士学位论文]. 赣州: 江西理工大学, 2021. |
| [38] | 于晓伟, 谢群, 于卫涛, 林明强, 王欣. 混杂纤维高韧性水泥基复合材料抗压性能研究[J]. 武汉理工大学学报, 2021, 43(5): 68-74. |
| [39] | 马恺泽, 刘亮, 刘超, 刘伯权. 高强混合钢纤维混凝土的力学性能[J]. 建筑材料学报, 2017, 20(2): 261-265. |
| [40] | 戴涛. 定向钢纤维RPC弯曲性能及其单轴受压应力-应变曲线研究[D]: [硕士学位论文]. 温州: 温州大学, 2019. |
| [41] | 马煜东, 马恺泽, 魏慧, 刘伯权. 掺入不同尺寸钢纤维的高强混凝土深梁抗剪性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(4): 20-27+38. |
| [42] | 张亚芳, 李琳. 不同尺寸钢纤维混杂增强混凝土弯曲性能数值分析[J]. 广州大学学报(自然科学版), 2012, 11(1): 49-52. |
| [43] | Alberti, M.G., Enfedaque, A. and Gálvez, J.C. (2017) On the Prediction of the Orientation Factor and Fibre Distribution of Steel and Macro-Synthetic Fibres for Fibre-Reinforced Concrete. Cement and Concrete Composites, 77, 29-48.
https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2016.11.008 |
| [44] | 丁亚红, 卢山, 李一凡, 等. 钢纤维掺入方式对混凝土流动性及力学性能的影响[J]. 混凝土, 2018(10): 90-93. |
| [45] | 田稳苓, 刘博雄, 卿龙邦, 慕儒. 钢纤维定向对水泥基复合材料等效断裂韧度的影响[J]. 混凝土, 2018(7): 58-61. |
| [46] | 魏磊磊, 卿龙邦, 杨卓凡, 曹国瑞, 慕儒. 基于DDM方法的定向钢纤维混凝土断裂特性研究[J]. 混凝土, 2021(9): 7-11. |
| [47] | 苟鸿翔, 朱洪波, 周海云, 杨正宏. 定向分布钢纤维对超高性能混凝土的增强作用[J]. 硅酸盐学报, 2020, 48(11): 1756-1764. |
| [48] | Kosa, K. and Naaman, A.E. (1990) Corrosion of Steel Fiber Reinforced Concrete. ACI Materials Journal, 87, 27-37.
https://doi.org/10.14359/2337 |
| [49] | 宫巍. 聚丙烯-玄武岩混杂纤维混凝土氯盐侵蚀耐久性试验研究[J]. 中国水能及电气化, 2021(6): 35-38. |
| [50] | 余红发, 孙伟, 李美丹. 荷载对混凝土在腐蚀-冻融作用下强度的影响[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2010, 42(2): 297-301. |
| [51] | 韩铁生. 钢纤维混凝土硫酸盐侵蚀长期性能研究[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆交通大学, 2020. |
| [52] | 纪泳丞, 徐文文, 张秦源, 等. 冻融和化学侵蚀下钢纤维混凝土劣化性能研究[J]. 森林工程, 2021, 37(6): 99-108. |
| [53] | Yoo, D.Y., Shin, W. and Banthia, N. (2021) Corrosion of Partially and Fully Debonded Steel Fibers from Ultra-High-Performance Concrete and Its Influence on Pullout Resistance. Cement and Concrete Composites, 124, Article ID: 104269. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104269 |
| [54] | Nam, J., Kim, G., Lee, B., et al. (2016) Frost Resistance of Polyvinyl Alcohol Fiber and Polypropylene Fiber Rein-Forced Cementitious Composites under Freeze Thaw Cycling. Composites Part B: Engineering, 90, 241-250.
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.12.009 |
| [55] | 姜锦磊, 孙敏, 李风雷. 海水腐蚀环境下PVA-钢混杂纤维混凝土弯曲韧性研究[J]. 混凝土与水泥制品, 2018(12): 53-56. |
| [56] | 杨全兵. 钢纤维对混凝土抗盐冻剥蚀性能的影响[J]. 建筑材料学报, 2004, 7(4): 375-378. |
| [57] | 牛荻涛, 姜磊, 白敏. 钢纤维混凝土抗冻性能试验研究[J]. 土木建筑与环境工程, 2012, 34(4): 80-84+98. |
| [58] | 姜磊. 钢纤维混凝土抗冻融性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 西安: 西安建筑科技大学, 2010. |
| [59] | Lawler, J.S., Shah, S.P. and Zampini, D. (2002) Permeability of Cracked Hybrid Fiber-Reinforced Mortar under Load. ACI Materials Journal, 99, 379-385. https://doi.org/10.14359/12220 |
| [60] | 彭书成, 丁志超, 陈美兰, 等. 混合纤维混凝土增强抗裂抗渗性能试验研究[J]. 建筑科学, 2007, 23(3): 56-59. |
| [61] | 周静海, 刘子赫, 李婷婷, 等. 废弃纤维再生混凝土的劈裂抗拉强度试验[J]. 沈阳建筑大学学报, 2013, 29(5): 797-802. |
| [62] | 宋闻辉. 钢纤维轻骨料混凝土抗渗和抗冻性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 郑州: 华北水利水电大学, 2014. |
| [63] | 冯虎. 钢纤维混凝土与既有混凝土粘结劈拉及抗渗性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 郑州: 郑州大学, 2007. |
