軍用新材料技術論文

軍用新材料技術論文

　　新材料是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料，下面是小編為大家精心推薦的軍用新材料技術論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>

　　軍用新材料技術論文篇一

　　新材料新技術

　　摘 要:鋼纖維混凝土是一種新型的復合建筑材料,具有較高的抗拉強度和斷裂韌性、抗疲勞等性能,其物理和力學性能優(yōu)于普通混凝土,在建筑工程界具有很大的實用價值。

　　關鍵詞:鋼纖維;鋼纖維混凝土

　　19世紀上半葉,混凝土的出現(xiàn)使建筑業(yè)經(jīng)歷了一場深刻的革命,盡管混凝土有著抗壓強度高的優(yōu)點,然而它也存在固有的弱點――如構件的自重大、易于塑性干縮開裂、抗疲勞能力低、韌性差、抗拉強度低(一般僅為抗壓強度的7%～14%)、易產(chǎn)生裂紋、抗沖擊碎裂性差等,限制了在工程中的使用范圍。這些弱點隨著混凝土強度的提高顯得尤為突出。因此,長期以來許多專家和學者不斷探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能,增強耐久性)的各種方法和途徑,于是,提出了一種以傳統(tǒng)素混凝土為基體的新型復合材料――鋼纖維混凝土。

　　一、鋼纖維的基本性質(zhì)

　　(一)鋼纖維的類型及特征參數(shù)

　　鋼纖維按材質(zhì)分,有普通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維,其中以普通鋼鋼纖維用量居多;按外形分有長直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形;按截面形狀分有圓形、矩形、月牙形及不規(guī)則形;按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型及熔抽型;按施工用途分有澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維。

　　為滿足鋼纖維的增強效果與施工性能,通常采用鋼纖維長度為15～60mm,直徑或等效直徑為0.3～1.2mm,長徑比為30～100,纖維的體積摻量為0.5%～2%。

　　(二)鋼纖維的主要性能

　　鋼纖維的主要性能包括抗拉強度與黏結(jié)強度。試驗表明,由于普通鋼纖維混凝土主要是因鋼纖維拔出而破壞,并不是因鋼纖維拉斷而破壞,因此鋼纖維的抗拉強度一般能滿足使用要求,而其與混凝土基體界面的黏結(jié)強度是影響鋼纖維混凝土性能的主要因素。黏結(jié)強度除與基體的性能有關外,就鋼纖維本身而言,與鋼纖維的外形和截面形狀有關。

　　二、鋼纖維混凝土

　　鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete簡稱SFRC)是在普通混凝土中摻入少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼的纖維后形成的一種比較均勻而多向配筋的混凝土。鋼纖維的摻入量按體積一般為l%～2%,而按重量計每立方米混凝土中摻70～100Kg左右鋼纖維,鋼纖維的長度宜為25～60mm,直徑為0.25～1.25mm,長度與直徑的最佳比值為50～700。

　　國內(nèi)外對鋼纖維的作用機理和鋼纖維混凝土的基本性能做了大量的研究,現(xiàn)歸納如下:

　　鋼纖維混凝土中亂向分布的短纖維主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴展和阻滯宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展。在受荷(拉、彎)初期,水泥基料與纖維共同承受外力,當混凝土開裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。

　　與普通混凝土相比,不僅能改善抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂性能,而且能大大增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能,顯著提高結(jié)構的疲勞性能及其耐久性。尤其是韌性可增加l0-20倍,美國對鋼纖維混凝土與普通混凝土力學性能比較的試驗結(jié)果見下表:

　　我國對SFRC與普通混凝土力學性能做了比較試驗,當鋼纖維摻入量為15%～20%、水灰比為0.45時:

　　(一)強度和重量比值增大

　　這是鋼纖維混凝土具有優(yōu)越經(jīng)濟性的重要標志。

　　(二)具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強度

　　在混凝土中摻入適量鋼纖維,其抗拉強度提高25%～50%,抗彎強度提高40%～80%,抗剪強度提高50%～100%。

　　(三)具有卓越的抗沖擊性能

　　材料抵抗沖擊或震動荷載作用的性能,稱為沖擊韌性,在通常的纖維摻量下,沖擊抗壓韌性可提高2～7倍,沖擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。

　　(四)收縮性能明顯改善

　　在通常的纖維摻量下,鋼纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%～9%。

　　(五)抗疲勞性能顯著提高

　　鋼纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。當摻有1.5%鋼纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時,應力比為0.68,而普通混凝土僅為0.51;當摻有2%鋼纖維混凝土抗壓疲勞壽命達2×106次時,應力比為0.92,而普通混凝土僅為0.56。

　　(六)耐久性能顯著提高

　　鋼纖維混凝土除抗?jié)B性能與普通混凝土相比沒有明顯變化外,由于鋼纖維混凝土抗裂性、整體性好,因而耐凍融性、耐熱性、耐磨性、抗氣蝕性和抗腐蝕性均有顯著提高。摻有1.5%的鋼纖維混凝土經(jīng)150次凍融循環(huán),其抗壓和抗彎強度下降約20%,而其他條件相同的普通混凝土卻下降60%以上,經(jīng)過200次凍融循環(huán),鋼纖維混凝土試件仍然保持完好。摻量為1%、強度等級為CF35的鋼纖維混凝土耐磨損比普通混凝土降低30%。摻有2%鋼纖維高強混凝土抗氣蝕能力較其他條件相同的高強混凝土提高1.4倍。鋼纖維混凝土在空氣、污水和海水中都呈現(xiàn)良好的耐腐蝕性,暴露在污水和海水中5年后的試件碳化深度小于5mm,只有表層的鋼纖維產(chǎn)生銹斑,內(nèi)部鋼纖維未銹蝕,不像普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕后,銹蝕層體積膨脹而將混凝土脹裂。

　　三、結(jié)束語

　　鋼纖維混凝土在多方面的性能都優(yōu)于普通混凝土,可以解決鋼筋混凝土難以解決的裂縫、耐久性等問題因此,鋼纖維混凝土在建筑工程、水利水電工程中具有廣闊應用前景。目前鋼纖維混凝土在應用中主要的問題是鋼纖維生產(chǎn)成本較高,造成鋼纖維混凝土初始造價較高。為了使鋼纖維混凝土得到廣泛應用:一方面,應努力降低鋼纖維生產(chǎn)成本從而降低鋼纖維混凝土的造價;另一方面,在應用時,不應只計一次性投資,而應考慮鋼纖維混凝土的優(yōu)越使用性能、較低的維修費和使用壽命延長等綜合經(jīng)濟效益。

　　參考文獻:

　　[1]趙國藩,彭少民,黃承逵等.鋼纖維混凝土結(jié)構[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

　　[2]盧良浩.鋼纖維混凝土工程應用三例[C].南京:全國第四屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集,1992.

　　[3]小林一輔.鋼纖維混凝土[M].蔣之峰,譯.北京:冶金部建筑研究總院情報室,1984.

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