《纤维混凝土结构》课件.pptx

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,纤维混凝土结构,研究生专业选修课,1,纤维混凝土结构研究生专业选修课,第一章绪论第二章纤维混凝土的组成材料及其性能第三章纤维混凝土增强机理第四章钢纤维混凝土的配制与施工第五章钢纤维混凝土基本性能第六章钢纤维混凝土本构模型和强度理论第七章钢纤维混凝土结构设计,2,纤维混凝土结构研究生专业选修课,第一章绪论,3,纤维混凝土结构研究生专业选修课,纤维混凝土的定义与分类纤维混凝土的特性纤维混凝土的工程应用纤维混凝土的发展前景WHUT主持和参加的本领域研究项目与研究成果,1.1纤维混凝土的定义与分类,4,纤维混凝土结构研究生专业选修课,定义纤维增强混凝土（FRC,FiberReinforcedConcrete）简称纤维混凝土，它是以水泥、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料。

分类,1.以其基体不同分,纤维水泥（用于建筑制品，如石棉水泥瓦、板，玻璃纤维水泥墙板等）,纤维砂浆,（用于防裂、防渗结构，如聚丙烯纤维抹面砂浆、钢纤维防水,砂浆等）,纤维混凝土（用于各类结构构件）,纤维轻质混凝土纤维膨胀混凝土纤维高强混凝土,依基体混凝土的特征分,5,纤维混凝土结构研究生专业选修课,分类,2.以其纤维弹性模量不同分,高弹模纤维混凝土,混杂（混合）纤维混凝土,金属纤维（钢纤维、不锈钢纤维、钢棉等）,无机非金属纤维（石棉、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维）高弹模合成纤维（芳纶纤维、高弹模聚乙烯纤维等）天然有机纤维,纤维等）,低弹模纤维混凝土两（种纤或维素两纤种维、以麻纤维、草纤维等）上纤合维成复纤维合使用（聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙,6,纤维混凝土结构研究生专业选修课,分类,短纤维增强混凝土（纤维短切、乱向、均匀分布在基体中）连续纤维增强混凝土（纤维以单丝、网、布、束等形式分布于基体中）,7,纤维混凝土结构研究生专业选修课,3.以其纤维在基体中分布形式不同分,分类,Concrete）,FreeCement）,将水泥浆或水泥砂浆渗浇,到钢纤维堆体中的一种高强,4.高性能、高含度量、纤高维韧混性凝复土合材料渍浆纤维混凝土,（SIFCON,SlurryInfil硅tr粉ate、d石Fi英ber粉或石,英细砂和细短钢纤维,或芳纶纤维,活性粉末纤维混凝土（RPFC,ReactivePowderFiberConcrete）纤维增强无宏观缺陷水泥（FRMDFC,FiberReinforcedMa无cr空o-洞Def和ec初t,8,纤维混凝土结构研究生专业选修课,碳化硅纤维始微裂缝等,1.2纤维混凝土的特性,9,纤维混凝土结构研究生专业选修课,混凝土材料的优点：

原材料容易获得耗能和成本相对较低成型和施工相对简便结构坚固耐用、承载力高、稳定性良好（钢筋增强和预应力技术的采用）结构的抗震性能和耐久性可满足要求（有效的抗震设计和防护措施）,延性（ductility）和抗疲劳（fatigue）性能较低存在收缩（shrinkage）和徐变（creep）变形,改性研究,混凝土开裂后继续维持一定抗力的变形能力，通常用与,10,纤维混凝土结构研究生专业选修课,混凝土-材或料p的-弱曲点线：

下的面积有混关凝土的,的参数来衡量抗拉强度低，易开裂韧性差（toughness）,纤维混凝土材料的特性

（1）：

高弹模纤维混凝土用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度、抗冲切强度、局部受压强度和抗扭强度显著提高；延缓裂缝出现，降低裂缝宽度；提高构件裂后刚度，提高构件延性；,11,纤维混凝土结构研究生专业选修课,纤维混凝土材料的特性

（2）：

降低早期收缩裂缝、温度裂缝和长期裂缝裂后变形性能明显改善（弯曲韧性、压缩韧性、极限应变有所提高）收缩变形和徐变变形降低抗压疲劳、抗弯拉疲劳性能提高,12,纤维混凝土结构研究生专业选修课,纤维混凝土材料的特性（3）：

抗冲击、抗爆炸性如能：

显耐著碱提性高环境的碳耐磨性、耐空蚀纤性维、耐石冲棉刷纤性维、抗耐冻碱融玻璃纤维等性和抗渗性有不同程度提高耐腐蚀性和耐老化性与纤维品种和基体特性有关如：

水泥石和细集料料的保护可使基体内部纤维（耐紫外线性能差的合成纤维、易锈蚀的钢纤维）不老化,13,纤维混凝土结构研究生专业选修课,纤维混凝土材料的特性（4）：

某些特殊纤维配置的混凝土，其热学性能、电学性能、耐久性能有所变化。

石棉水泥板的绝热性能、耐久性能优良碳纤维混凝土导电性能优良，具有一定“压阻效应”低熔点合成纤维混凝土在火灾中可降低混凝土的爆裂,14,纤维混凝土结构研究生专业选修课,石棉纤维水泥制品发展历史和应用概况1879年问世，1900年，奥地利人发明哈谢克法生产石棉水泥板标志着石棉水泥走向工业化生产主要用于波纹瓦、平板瓦、贴墙板、隔热板、绝缘板、下水管道、电缆管等需采取控制石棉粉尘污染措施,15,纤维混凝土结构研究生专业选修课,玻璃纤维水泥制品发展历史和概况1957年由前苏联彼尤科维奇提出，1964年出版关于玻璃纤维混凝土的专著。

应用的最大障碍是：

普通玻璃纤维在硅酸盐水泥石的碱环境中易腐蚀而性能下降。

耐碱玻璃纤维的开发、降低水泥基材中的含碱量推动了玻璃纤维水泥制品的应用。

16,纤维混凝土结构研究生专业选修课,玻璃纤维水泥制品主要应用领域玻璃纤维水泥波纹板、平板瓦、玻璃纤维水泥墙板、空心墙板、保温复合墙板、永久模板、玻璃纤维水泥管、管衬、现浇空心楼板的圆孔内模等；中国建材科研院开发的玻璃纤维壳体粮仓结构自重轻、成本低，应用前景良好。

17,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土发展历史用途最广、用量较大1910年，由H.F.Porter提出1963年，J.P.Romualdi和J.B.Batson关于纤维混凝土增强理论研究报告发表（中国最早提出本版观点）,18,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土发展历史在我国的研究和应用开始于20世纪70年代，自1986年至今，已召开九届纤维水泥与纤维混凝土学术会议（武汉、大连、南京、南昌、郑州、重庆等地）；FRC-10会议已于2004年11月在上海同济大学召开,19,纤维混凝土结构研究生专业选修课,1.3纤维混凝土的工程应用,20,纤维混凝土结构研究生专业选修课,石棉纤维水泥制品玻璃纤维水泥制品钢纤维混凝土合成纤维混凝土,钢纤维混凝土相关规程和行业标准

（1）：

钢纤维混凝土试验方法CECS13:

89钢纤维混凝土结构设计与施工规程CECS38:

92纤维混凝土结构技术规程CECS38:

92修订稿，2003.12通过评审，现已颁布,21,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土相关规程和行业标准

（2）：

钢纤维混凝土JG/T3064-1999（中国建筑工业行业标准）铣削钢纤维混凝土应用技术规程DBJ08-59-97（上海市标准）,22,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土主要应用领域

（1）：

铺面工程：

公路路面、桥面、机场道面、码头铺面和工业建筑地面等。

提高面板结构的抗裂性、弯拉强度、弯曲韧性、耐冲击、耐疲劳性能,23,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土主要应用领域

（2）：

房屋和桥梁结构、水工结构、特种结构梁、叠合梁的裂缝控制、抗剪增强复杂应力区（悬挑结构、闸门门槽、大坝孔口）的增强抗震框架节点、牛腿、剪力墙的连梁的抗剪增强筒仓、烟囱的裂缝控制桩基承台的抗剪、抗冲切增强,24,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土主要应用领域（3）：

交通隧道、输水隧洞等钢纤维喷射混凝土衬砌、支护防水防渗结构刚性防水屋面、地下室刚性防水层、储水池等预制构件预制桩桩尖、桩顶，大管桩、铁路轨枕、道路井盖,25,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土主要应用领域（4）：

军事工程掩体、防空洞、防护门等修补加固工程大坝坝面修补，路面局部修补或罩面梁、板、柱、墩的加固,26,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土应用实例

（1）：

高层建筑福州华福大厦地上31层，地下2层，八层顶转换层大梁全部采用钢纤维混凝土500m3，使用剪切扭曲型钢纤维近40吨，钢纤维掺量1%。

建成后，效果良好，抗剪能力约提高45%。

27,纤维混凝土结构研究生专业选修课,福州中美大厦地上28层，地下2层，框架-剪力墙中筒结构，内框架梁高仅270mm，梁宽2000mm，为特型宽扁梁。

为保证柱周边板带的抗冲切能力，设计中将板带梁在柱上交汇的方块处加厚为400mm形成柱帽，柱帽处采用钢纤维混凝土。

28,纤维混凝土结构研究生专业选修课,柱帽（加厚为400mm）,29,纤维混凝土结构研究生专业选修课,特型宽扁梁,270mmx2000mm,框架柱中美大厦SFRC柱帽,钢纤维混凝土应用实例

（2）：

铁路隧道工程西康线椅于山隧道工程采用湿喷钢纤维混凝土钢纤维混凝土抗压、抗拉、抗剪强度大，具有很强的支护功能;施工简便（一台喷射机和搅拌机），机动灵活，可在高空或狭小工作区间向任意方向施工薄壁结构;减少施工粉尘;钢纤维混凝土外有的粗糙具有降低噪音的功能。

30,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土应用实例（3）：

预制构件上海等地预应力管桩和预制方桩的生产在桩头或装尖部分加入钢纤维，增强桩的抗捶击性能和贯穿能力,31,纤维混凝土结构研究生专业选修课,合成纤维混凝土发展历史1965年由S.Goldfein提出用聚丙烯纤维作为混凝土的掺合料，用于美军军工防爆结构1971年英国制定有关聚丙烯纤维混凝土制作管子、管件和薄板的国家标准我国于20世纪90年代初开始研究和应用,32,纤维混凝土结构研究生专业选修课,合成纤维混凝土主要应用领域桥面、路面和地面耐磨性改善外墙抹面、防水屋面、水池、渠道、水工建筑物等抗渗性、抗冻性改善隧洞、护坡的喷射混凝土支护、衬砌高弹模纤维如芳纶纤维、高弹模聚乙烯纤维、高弹模尼龙纤维，用于混凝土的增韧，以提高抗冲击和抗疲劳性能,33,纤维混凝土结构研究生专业选修课,1.4纤维混凝土的发展前景,34,纤维混凝土结构研究生专业选修课,钢纤维混凝土结构（SFRC）钢纤维高性能混凝土（SIFCON,SIMCON等）合成纤维及混杂纤维混凝土碳纤维混凝土及陶瓷纤维混凝土连续纤维和纤维增强聚合物混凝土,纤维增强聚合物混凝土（FRP,FiberReinforcedPolymer）玻璃纤维,碳纤维芳纶纤维,聚合物,连续纤维,组成,环氧树脂其它高强度高粘结性树脂,35,纤维混凝土结构研究生专业选修课,纤维增强聚合物混凝土（FRP,FiberReinforcedPolymer）纤维聚合物布（Cloth）纤维聚合物网（Mesh）分类纤维聚合物板（Board）纤维聚合物筋（Bar）,36,纤维混凝土结构研究生专业选修课,应用独立建造轻型结构,用于混凝土结构和砌体结构的补强加固作为筋材和网材代替钢筋，建造混凝土结构和预应力混凝土结构,如:

过街天桥,如:

碳纤维片材（CFRC）,如:

碳纤维棒材,37,纤维混凝土结构研究生专业选修课,1.5WHUT主持和参加的研究项目与研究成果

（1）,38,纤维混凝土结构研究生专业选修课,碳纤维布加固砌体结构墙片、独立柱的试验研究（2003武汉市重点攻关项目、2003武汉市青年科技晨光计划项目）钢纤维增强钢筋混凝土（SFRC）桩基承台的试验研究和非线性有限元分析（CECS38:

92编制和修订项目）,1.5WHUT主持和参加的研究项目与研究成果

（2）,39,纤维混凝土结构研究生专业选修课,在役历史建筑砌体结构的碳纤维片材抗震加固研究（2004湖北省自然科学基金项目）CFRP加固钢筋砼框架结构的试验研究和非线性有限元动力分析（横向课题）,1.5WHUT主持和参加的研究项目与研究成果（3）,40,纤维混凝土结构研究生专业选修课,上下层布式钢纤维砼路面的应用研究（湖北省交通厅建设项目）纤维聚合