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摘要:随着当前科技的发展以及建筑行业技术的不断进步,新型混凝土材料也在我们国家的建筑行业上得到了蓬勃的发展。本文讲究新型混凝土材料,主要是钢纤维混凝土材料在我们国家的发展趋势,进行了详细的探讨。作为最新型的复合混凝土研究成果,钢纤维混凝土最重要的优势就是抗压性能极好,对于拉伸性能的抗性也很高,对于剪力的抗性也达到了一定的标准。在弯曲性能或者是抗冲击性能上也产生了极其重要的作用,对于高层建筑来说,钢纤维的混凝土能够对高层建筑的特殊部位进行弥补,对建筑整体强度起到了很好的提供作用。
关键词:高层;建筑施工;新型混凝土;钢纤维混凝土;高强度
【中图分类号】TU5
在整个建筑施工当中,高层建筑施工对于材料要求是最高的,因为高度的要求,材料所要面对的特殊情况以及受力的大小要远远高过普通的建筑。在这种情况下,高层建筑施工中的新型混凝土材料开发就成了当前建筑设施当中的必然趋势。作为一种复合性质的材料,钢纤维混凝土的做要制作工艺就是在混凝土当中大量增加钢纤维,在特定的条件下经过拌合而制造成的。和传统的混凝土进行比较,钢纤维混凝土在对拉伸的抗性方面表现卓越,对于混凝土构件的抗撕裂以及在耐久性方面也更加强大,对于混凝土本身的延展性有着很好的辅助用处。另外,钢纤维本身对于能量传递方面的阻隔以及吸收功用也很好,对于大楼本身的抗冲击性也有着很大的帮助。这就是这些年以来正在逐步推广的复合材料。
1 性能以及优点
1.1. 钢纤维混凝土抗压性能优良
对钢纤维混凝土产生抗压性影响的主要原因有很多,比如说钢纤维混凝土的体积,钢纤维本身的直径长度,水灰比的配方,水泥的使用分量以及沙子的比率,粗集颗粒径等等。实验表明,对于混凝土来说,其抗压力能力的好坏主要是取决于其基体的抗压性能。只有参数设置在合理的范围之内,对于这种搅拌成型的混凝土才具有相应的优良性能。钢纤维混凝土抗压性能相对于其他的混凝土来说由于其钢丝纤维具有良好的延展力,因此抗压性能极其优良,远超同类型的产品。
1.2 抗剪性能大幅度提高
和普通的混凝土相比,钢纤维制造的混凝土抗剪性能相对于其他传统类型的混凝土来说要高出50%。以上结论是基于这样的一个事实:在发生基体错动的事故之后,钢纤维混凝土所具有的承载能力并没有消失,我们通过对于钢纤维混凝土抗剪强度的各种测试可以表明,钢纤维混凝土本身的抗剪强度是随着水灰比的不断增大而减小,但是却是随着钢纤维体积的不断增大而增大的。
1.3 钢纤维混凝土抗拉能力极强
对于混凝土合成物来说,抗拉性能是直接关系到混凝土本身好坏的一个重要指标。进行针对性的实验可以表明,钢纤维混凝土的相应抗拉的性能要比不同的混凝土高出了将近25%。这就整体提高了混凝土的性能。通常来说,能够直接影响到钢纤维混凝土抗拉性的因素有很多复杂指标,比如纤维分布最大集径等等。同时在单位面积上的荷载方面,钢纤维混凝土的初裂极限要远远大于极限荷载,这一点就直接决定了它要比传统的混凝土优秀。因为传统的混凝土在这个方面基本上是一致的。混凝土当中的钢纤维的体积如果呈现出上升的趋势,相对来说其荷载也能呈现出上升的趋势。一般来说,对于钢纤维混凝土来说,初裂和极限的比值关系能达到0.8-1.0,在正常条件下,钢纤维的长度是和抗拉伸强度呈现出正比例关系的,正是这种可控制可调整的关系,直接决定了钢纤维混凝土比一般混凝土更加优越的地方。
1.4 弯曲性能极其优越
根据对钢纤维混凝土进行的各种测试我们可以知道,钢纤维混凝土的抗弯强度相对于普通的混凝土来说整整提升了40%。对于钢纤维混凝土来说,如果其本身的强度受到弯曲应力的强弱影响越小,则其强度就越高。正是这种优良的特性,直接决定了钢纤维混凝土可以被用在一些比较高端的场合,比如高桥的路面或者是机场跑道等受到压力极大的地方。在这些地方,即使发生了极端的情况造成混凝土的断裂,也只会把钢丝从混凝土当中拔出而不是直接拉断。正是这一点,就决定了在高层当中钢纤维混凝土的用武之地极其广泛。
2 钢纤维混凝土在高层建筑当中的应用
2.1 梁柱节点
根据上个世纪70年代国外的一些专家学者以及研究机构对钢纤维混凝土的梁柱节点进行分析研究得出的结论可以证明,和普通混凝土的性质相比,钢纤维混凝土无论是从哪一个方面,比如钢筋强度或者是钢筋的粘结以及锚固方面,都比传统的混凝土有更大的优勢。在混凝土的框架方面,钢纤维混凝土相比较于传统的混凝土来说在延展程度上整整提高了接近60%,荷载次数则提高了15%,因此在梁柱节点方面,钢纤维混凝土比传统的混凝土所具备的优势更大,不仅提高了混凝土本身的抗震性,还缓解了当前情况下钢筋密度过大不利于施工的窘迫状况。
2.2 联肢墙洞口的连梁
在整个高层的框架体系当中,剪力墙以及框架是属于一个核心的筒状结构,联肢墙洞口的连梁在这种情况下不但可以保证联肢墙的侧向刚度的问题,还能够对地震所产生的能量进行消耗,使得联肢墙本身的抗地震的能力得以提高。通过大量的力学实验,我们可以得出一个结论,如果对连梁的变形性能进行改善,就能够使得结构本身的变形性能得到充分的改善,在这种情况下,对于连梁本身的选材就成了一个重大的难题。经过大量的实验表明,如果在混凝土当中加上大约1.5%左右的钢纤维,就能对混凝土本身的粘结条件进行极大的改善,使得短梁本身的抗剪能力进行提高,大幅度提高其抗击地震损毁的能力。正因为这样,钢纤维混凝土被广泛应用于高层当中,尤其是处于地震多发带的高层当中,这些被应用于高层的钢纤维混凝土连梁在保护建筑物抵御地震的方面表现极其突出,获得了极高的抗地震的能力。
2.3 高层建筑桩基承台
高层建筑桩基承台所受到的力十分复杂,需要经过很多相互作用的力的影响,随着高层建筑所产生的层数的作用影响单独一个桩基的承载力就能达到几百吨,但是总的厚度也就几米。在如此小的体积当中承载如此大的重量,普通的混凝土在耐久性上往往不能达标。但是对于钢纤维混凝土来说其较高的强度以及冲击力就相应地对高层产生了很强的改进作用。
结论:
钢纤维混凝土被人们开发使用的时间并不长,作为一种最新型的复合材料,他在高层当中的地位正在与日俱增。随着我们国家建筑行业发展的不断推进,这种新型混凝土材料的应用也将越来越广泛。
参考文献:
[1] 曹吉星.陈虬 钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法[J]. 土木建筑与环境工程2010(4).
[2] 郭学彬.肖正学.史瑾瑾.刘福生.韩勇 石灰岩冲击损伤实验与破碎特性研究[J]. 爆炸与冲击2007(5).
[3] 李智.卢哲安.陈猛.任志刚.宋秀成 混杂纤维混凝土冲击压缩性能SHPB试验研究[J]. 混凝土2011(4).
关键词:高层;建筑施工;新型混凝土;钢纤维混凝土;高强度
【中图分类号】TU5
在整个建筑施工当中,高层建筑施工对于材料要求是最高的,因为高度的要求,材料所要面对的特殊情况以及受力的大小要远远高过普通的建筑。在这种情况下,高层建筑施工中的新型混凝土材料开发就成了当前建筑设施当中的必然趋势。作为一种复合性质的材料,钢纤维混凝土的做要制作工艺就是在混凝土当中大量增加钢纤维,在特定的条件下经过拌合而制造成的。和传统的混凝土进行比较,钢纤维混凝土在对拉伸的抗性方面表现卓越,对于混凝土构件的抗撕裂以及在耐久性方面也更加强大,对于混凝土本身的延展性有着很好的辅助用处。另外,钢纤维本身对于能量传递方面的阻隔以及吸收功用也很好,对于大楼本身的抗冲击性也有着很大的帮助。这就是这些年以来正在逐步推广的复合材料。
1 性能以及优点
1.1. 钢纤维混凝土抗压性能优良
对钢纤维混凝土产生抗压性影响的主要原因有很多,比如说钢纤维混凝土的体积,钢纤维本身的直径长度,水灰比的配方,水泥的使用分量以及沙子的比率,粗集颗粒径等等。实验表明,对于混凝土来说,其抗压力能力的好坏主要是取决于其基体的抗压性能。只有参数设置在合理的范围之内,对于这种搅拌成型的混凝土才具有相应的优良性能。钢纤维混凝土抗压性能相对于其他的混凝土来说由于其钢丝纤维具有良好的延展力,因此抗压性能极其优良,远超同类型的产品。
1.2 抗剪性能大幅度提高
和普通的混凝土相比,钢纤维制造的混凝土抗剪性能相对于其他传统类型的混凝土来说要高出50%。以上结论是基于这样的一个事实:在发生基体错动的事故之后,钢纤维混凝土所具有的承载能力并没有消失,我们通过对于钢纤维混凝土抗剪强度的各种测试可以表明,钢纤维混凝土本身的抗剪强度是随着水灰比的不断增大而减小,但是却是随着钢纤维体积的不断增大而增大的。
1.3 钢纤维混凝土抗拉能力极强
对于混凝土合成物来说,抗拉性能是直接关系到混凝土本身好坏的一个重要指标。进行针对性的实验可以表明,钢纤维混凝土的相应抗拉的性能要比不同的混凝土高出了将近25%。这就整体提高了混凝土的性能。通常来说,能够直接影响到钢纤维混凝土抗拉性的因素有很多复杂指标,比如纤维分布最大集径等等。同时在单位面积上的荷载方面,钢纤维混凝土的初裂极限要远远大于极限荷载,这一点就直接决定了它要比传统的混凝土优秀。因为传统的混凝土在这个方面基本上是一致的。混凝土当中的钢纤维的体积如果呈现出上升的趋势,相对来说其荷载也能呈现出上升的趋势。一般来说,对于钢纤维混凝土来说,初裂和极限的比值关系能达到0.8-1.0,在正常条件下,钢纤维的长度是和抗拉伸强度呈现出正比例关系的,正是这种可控制可调整的关系,直接决定了钢纤维混凝土比一般混凝土更加优越的地方。
1.4 弯曲性能极其优越
根据对钢纤维混凝土进行的各种测试我们可以知道,钢纤维混凝土的抗弯强度相对于普通的混凝土来说整整提升了40%。对于钢纤维混凝土来说,如果其本身的强度受到弯曲应力的强弱影响越小,则其强度就越高。正是这种优良的特性,直接决定了钢纤维混凝土可以被用在一些比较高端的场合,比如高桥的路面或者是机场跑道等受到压力极大的地方。在这些地方,即使发生了极端的情况造成混凝土的断裂,也只会把钢丝从混凝土当中拔出而不是直接拉断。正是这一点,就决定了在高层当中钢纤维混凝土的用武之地极其广泛。
2 钢纤维混凝土在高层建筑当中的应用
2.1 梁柱节点
根据上个世纪70年代国外的一些专家学者以及研究机构对钢纤维混凝土的梁柱节点进行分析研究得出的结论可以证明,和普通混凝土的性质相比,钢纤维混凝土无论是从哪一个方面,比如钢筋强度或者是钢筋的粘结以及锚固方面,都比传统的混凝土有更大的优勢。在混凝土的框架方面,钢纤维混凝土相比较于传统的混凝土来说在延展程度上整整提高了接近60%,荷载次数则提高了15%,因此在梁柱节点方面,钢纤维混凝土比传统的混凝土所具备的优势更大,不仅提高了混凝土本身的抗震性,还缓解了当前情况下钢筋密度过大不利于施工的窘迫状况。
2.2 联肢墙洞口的连梁
在整个高层的框架体系当中,剪力墙以及框架是属于一个核心的筒状结构,联肢墙洞口的连梁在这种情况下不但可以保证联肢墙的侧向刚度的问题,还能够对地震所产生的能量进行消耗,使得联肢墙本身的抗地震的能力得以提高。通过大量的力学实验,我们可以得出一个结论,如果对连梁的变形性能进行改善,就能够使得结构本身的变形性能得到充分的改善,在这种情况下,对于连梁本身的选材就成了一个重大的难题。经过大量的实验表明,如果在混凝土当中加上大约1.5%左右的钢纤维,就能对混凝土本身的粘结条件进行极大的改善,使得短梁本身的抗剪能力进行提高,大幅度提高其抗击地震损毁的能力。正因为这样,钢纤维混凝土被广泛应用于高层当中,尤其是处于地震多发带的高层当中,这些被应用于高层的钢纤维混凝土连梁在保护建筑物抵御地震的方面表现极其突出,获得了极高的抗地震的能力。
2.3 高层建筑桩基承台
高层建筑桩基承台所受到的力十分复杂,需要经过很多相互作用的力的影响,随着高层建筑所产生的层数的作用影响单独一个桩基的承载力就能达到几百吨,但是总的厚度也就几米。在如此小的体积当中承载如此大的重量,普通的混凝土在耐久性上往往不能达标。但是对于钢纤维混凝土来说其较高的强度以及冲击力就相应地对高层产生了很强的改进作用。
结论:
钢纤维混凝土被人们开发使用的时间并不长,作为一种最新型的复合材料,他在高层当中的地位正在与日俱增。随着我们国家建筑行业发展的不断推进,这种新型混凝土材料的应用也将越来越广泛。
参考文献:
[1] 曹吉星.陈虬 钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法[J]. 土木建筑与环境工程2010(4).
[2] 郭学彬.肖正学.史瑾瑾.刘福生.韩勇 石灰岩冲击损伤实验与破碎特性研究[J]. 爆炸与冲击2007(5).
[3] 李智.卢哲安.陈猛.任志刚.宋秀成 混杂纤维混凝土冲击压缩性能SHPB试验研究[J]. 混凝土2011(4).