以下数据摘自德国研究报告:Dipl.-lng. BurkhardWienke
要提高纤维在商品混凝土中的增强效果,一是提高钢纤维的长径比,二是提高钢纤维与基体之间的粘结强度。但是长径比过大,钢纤维商品混凝土的施工性能就变得非常差,商品混凝土和易性降低,还会产生纤维结球现象,破坏拌合物的均匀性,从而影响商品混凝土性能的改善。所以,提高界面的粘结性能是提高钢纤维增强效果又能保证其施工性能的较佳途径,就钢纤维本身而言,则取决于它的形状及表面情况。
截面几何形状异形,握固性能又取决其表面的钢纤维应有两个长径比的值。一方面,和易性考虑的等效直径取决于截面积;而另一方面,钢纤维在构件中的有效性则与纤维的截面周长与截面积的比值有关。从这个思路出发,可以得出下列公式:
截面积:
式中:
图 1 所示为 HAREX 钢锭铣削型钢纤维的横截面简图。由于铣削工艺所致,钢纤维呈稍带弯曲的三角形,具有两个毛面,一个光面。边长 a 和 b 在一固定范围内变化。通过给定的理想化的截面值,可以估算出有关的等效直径。
图 1:HAREX 钢锭铣削型钢纤维横截面及理想化截面示意图
三角形截面积为 A=0.5×a×b。由于毛面测不出有多长,在计算时可估算为 2b,所以用一简化的等式求出其周长为 U≈(3b+a)。由随机抽取的样本计算平均值如下:
b=4mm,a=0.4mm,A=0.5×4×0.4=0.8mm²;U=3×4+0.4=12.4mm。
于是,钢纤维相应的等效直径为:
相关和易性的长径比为 l/d=32/1.01=32,这就解释了铣削型钢纤维即使在高掺量的情况下,也能实现均匀搅拌、不起团。
相关有效性的长径比为 l/d=32/0.26=120,这就证明了铣削型钢纤维与混凝土的粘结面积大,可以把钢纤维在混凝土的作用发挥到最大。
▲工程钻心取样:钢锭铣削型钢纤维分散均匀一致
▲铣削型钢纤维混凝土样块
▲钢丝型钢纤维冒头露尖
▲钢丝型钢纤维混凝土的结团和生锈
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