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钢纤维是指以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为40~80的纤维。不同的制取方式产出的钢纤维性能也不一样。虽然钢纤维问世不久,但应用已经越来越广泛,种类也越来越多钢纤维是一种新、高性能的钢纤维品种。钢纤维道路的配合比设计方法大体与普通混凝土相同,不同点为:强度双控标准(抗压强度和弯拉强度);钢纤维掺量根据设计要求的弯拉强度确定;单位用水量和砂率与纤维掺量有关,每掺加0.5%(体积率)钢纤维,单位用水量增加6kg,砂率增大2%。钢纤维混凝土具有与普通混凝土一样的搅拌、运转和施工性能,纤维在混凝土中不会结球,分布均匀,可在商品混凝土搅拌站进行生产并能用于泵送施工。此外,高强钢钎维混凝土在铁道轨枕预制、高速公路伸缩缝、水泥砼道面等预制、现浇、生产施工等方面均已得到大量应用,其优良性能完全可以取得良好的技术经济和社会环境效益。
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钢纤维混凝土配合比设计步骤
钢纤维混凝土配合比设计与普通混凝土配合比设计一样,一般采用计算法。可按下列步骤进行:
(1)根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。
(2)按试配抗压强度计算水灰比,一般应控制在0.45-0.50之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。
(3)根据试验抗折强度,按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.0~1.5%。
(4)根据施工要求通过试验确定单位体积用水量(掺用外加剂时应考虑外加剂的影响)。
(5)根据试验确定合理砂率(现场应根据材料品种,钢纤维纤维体积率,水灰比等适当调整),一般应控制在1.1-1.6%之间.
(6)按体积法计算材料用量确定试验配合比。
(7)按配合比进行拌和物性能检测,调整确定施工配合比。
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4.对钢纤维表面涂覆环氧树脂和表面锈化处理。这种方法对界面粘结强度的提高不如前几种方法,但也有一定的增强效果。
小林一辅、比利时列日大学和章文纲等的试脸都证明有弯钩的钢纤维比平直钢纤维的增强效果提高约一倍,小林一辅的试验说明压棱钢纤维的效果接近有弯钩的钢纤维。这些异形钢纤维不但提高了钢纤维的强度,并且提高了韧度。波形钢纤维虽然对提高钢纤维混凝土强度的作用不大,但是能成倍地提高韧度。
二、硬度
无论哪一种加工方法制造的钢纤维,在加工过程中都遇到高热和急剧冷却,相当于淬火状态。因此钢纤维的表面硬度都较高。用于混凝土补强进行搅拌时很少发生弯曲现象。如果钢纤维过硬过脆,搅拌时也易折断,影响增强效果。在熔抽法生产钢纤维时,从熔抽轮下离心喷出的钢纤维仍处于高温状态,用滚筒或振动输送方法分散并进行冷却。否则钢纤维聚集,热量难以散发,反而起退火作用。
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⑵波形法:在切断钢丝前,用进给钢丝的夹送辊将钢丝压
成波形后再切断(如图2-1,c)。弯钩法:在切断钢丝前,用进给钢丝的夹送辊等距离地压出弯钩状再切断(如图2-1,d)
图2.e所示的钢纤维,国外产品名称为“DRAMⅨ"。生产时常用水溶性粘结剂将其集束粘结在一起,从而起到缩小长径比的作用(图2-1,h)。这种集束钢纤维投入混凝土搅拌机后,粘结剂很快溶解于水,钢纤维则均匀分布在混凝土中。.薄板剪切法
薄板剪切法是吧冷轧薄钢板切成钢纤维的方法,剪切前用特制的小型纵剪机将薄冷轧卷板剪成带钢卷,带钢卷的宽度和钢纤维的长度相同,然后将带钢卷连续不断地送入旋转刀具或普通冲床切断(如图2-3,b),旋转刀具的轴与薄板进给方向互相垂直。原材料一般采用退火的冷轧钢板,为提高强度也可以使用未退火的冷轧钢板。.钢锭铣削法
所用原材料为厚钢板或钢锭,用旋转的平刃铁刀进行切削制成的钢纤维(如图2-3)。切削时,钢纤维将产生很的塑性变形,轴间发生扭曲,可以增大与混凝土等基体的粘结力。若以普通低碳钢为原材料时,切削成的钢纤维经加工硬化后,其弧度约为母材的两倍半,成为一种高强度、高硬度的钢纤维。.熔钢抽丝法