1963年J.P.romualdi和G.B.Batson發表了關于鋼纖維約束混凝土裂縫發展機理的論文,
并提出了鋼纖維增強混凝土的抗裂強度取決于鋼纖維平均間距,而鋼纖維平均間距在拉應力中起有效作用
(纖維間距理論)的結論,從而開啟了這種新型復合材料的實用化發展階段。
目前,隨著鋼纖維增強混凝土的推廣應用,由于混凝土中纖維分布的不同,主要有鋼纖維增強混凝土、
混雜纖維增強混凝土、層布式鋼纖維增強混凝土和層布式混雜纖維增強混凝土四種類型。
2. 鋼纖維增強混凝土的增強機理
(1)復合力學理論。復合力學理論以連續纖維復合材料理論為基礎,結合鋼纖維在混凝土中的分布特點。
該理論將復合材料視為以纖維為一相、基體為另一相的雙相復合材料。
(2)纖維間距理論。纖維間距理論,又稱抗裂理論,是基于線彈性斷裂力學提出的。該理論認為,
纖維的增強效果僅與均勻分布的纖維間距(最小間距)有關。
三、鋼纖維增強混凝土發展現狀分析
1.鋼纖維增強混凝土。鋼纖維增強混凝土是在普通混凝土中添加少量低碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼纖維,
形成一種相對均勻、多向增強的混凝土。鋼纖維摻量一般為體積分數的1%~2%,
每立方米混凝土按重量計摻入70~100kg鋼纖維。鋼纖維長度宜為25~60mm,
直徑宜為0.25~1.25mm,最佳長徑比為50~700。與普通混凝土相比,
它不但能提高混凝土的抗拉、抗剪、抗彎、耐磨、抗裂性能,
而且能大幅度增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能,
明顯提高結構的抗疲勞性能和耐久性,特別是韌性可提高10~20倍。
國內對鋼纖維混凝土與普通混凝土的力學性能進行了比較,
當鋼纖維摻量為15%~20%,水灰比為0.45時,抗拉強度提高50%~70%,抗彎強度提高120%~180%,
抗沖擊強度提高10~20倍,沖擊疲勞強度提高15~20倍,抗彎韌性提高14~20倍,耐磨性也有明顯提高。
因此,鋼纖維混凝土比普通混凝土具有更優良的物理力學性能。