CN107268887A - 一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件 - Google Patents

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沈俊飞
龚相超
郑华升
黄玄
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    • E04—BUILDING
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    • E04C3/20—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
    • E04C5/04—Mats

Abstract

本发明涉及一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件。技术方案是；在混凝土基体（1）内水平地铺设有钢纤维网格（2），钢纤维网格（2）与混凝土基体（1）下平面的距离ΔH=5~70mm。钢纤维网格（2）与混凝土基体（1）的下平面平行，钢纤维网格（2）的中心线与混凝土基体（1）的中心线在水平面的投影重合。钢纤维网格（2）的长度l=0.95~0.98L，钢纤维网格（2）的宽度b=0.90~0.95B；其中：L表示混凝土基体（1）的长度；B表示混凝土基体（1）的宽度。钢纤维网格（2）呈矩形网状结构，钢纤维网格（2）的每个网格宽度b 0 =1~5mm，长度l=5~10b 0 。本发明具抗弯性能优良、节省钢材和施工简单的特点。

Description

一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件
技术领域
本发明属于混凝土受弯构件。具体涉及一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件。
背景技术
混凝土是现阶段应用最为广泛的建筑材料之一，但存在自重较大、脆性大和抗拉强度低等缺陷。改善混凝土抗拉性能和脆性破坏形式的方法就是在混凝土拌合物中掺入一定量的钢纤维，用以增强混凝土的力学性能，改善其破坏形式。钢纤维混凝土通过在混凝土基体中均匀掺入一定量钢纤维，使得混凝土本身的脆性破坏形式得以改善，抗拉、抗弯强度都有明显的增强。
世界上现有的钢纤维混凝土材料是在普通混凝土中掺入乱相的短切钢纤维形成的一种新型的多相复合材料，显著改善了混凝土的承载能力。但乱相短钢纤维混凝土也有很多技术缺陷，如短钢纤维和混凝土在搅拌时易结团，施工困难。由于钢纤维密度过大，浇注时往往会沉于混凝土底部，不能均匀分布，严重影响工程质量，造成安全隐患。使钢纤维和混凝土均匀混合难度高，严重影响工程质量。
施工的难易程度与建筑材料的成本是影响工程利润的重要因素。建筑材料所消耗的钢材占据成本的很大一部分，施工的难易程度也影响工程进度。在确保工程质量的前提下，应尽可能节约钢材和降低施工难度。乱相短钢纤维混凝土有很多技术困难，所以施工困难并增加工程成本。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供提出了一种节省钢材、抗弯性能优良和施工简单的钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是；所述钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件由混凝土基体和钢纤维网格组成。在所述混凝土基体内水平地铺设有所述钢纤维网格，所述钢纤维网格与所述混凝土基体下平面的距离ΔH=5~70mm。
所述钢纤维网格与混凝土基体的下平面平行，所述钢纤维网格的中心线与所述混凝土基体的中心线在水平面的投影重合。
所述钢纤维网格的长度l=0.95~0.98L，所述钢纤维网格的宽度b=0.90~0.95B；其中：L表示混凝土基体的长度，mm；B表示混凝土基体的宽度，mm。
所述钢纤维网格呈矩形网状结构，所述钢纤维网格的每个网格宽度b 0 =1~5mm，长度l=5~10b 0 。
所述的钢纤维网格为普通钢纤维，所述普通钢纤维的直径为0.10~0.20mm，所述普通钢纤维的抗拉强度大于300MPa。
所述混凝土基体的强度为C20 ~C50的混凝土。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用的钢纤维网格在距离混凝土基体的下平面5~70mm处纵向贯穿整个钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件（以下简称混凝土受弯构件），由于在竖向载荷作用下混凝土受弯构件的下部受拉，钢纤维网格中的纵向钢纤维承载这部分拉力，而横向钢纤维主要起固定作用与承载部分剪力。在混凝土构件截面尺寸相同、钢材料截面面积相同的情况下，在竖向载荷作用下混凝土受弯构件具有更强的承载能力。
由于常见的乱向分布的钢纤维混凝土的钢纤维分布方向是随机的，在构件受力过程中，只有部分与荷载方向一致的钢纤维或夹角较小的钢纤维能充分发挥其增强作用，其他钢纤维由于方向与应力方向不一致而无法发挥其增强效应，从而造成了钢纤维的浪费。并且短切的钢纤维混凝土在制备过程中容易结团，钢纤维无法均匀分布，影响工程质量，造成安全隐患。所以本发明的混凝土受弯构件由于承载拉力的方向与钢纤维网格的纵向网格方向一致，不仅避免了钢纤维的大量浪费、克服了技术上无法解决的难题，使混凝土受弯构件施工简单，避免了钢纤维在混凝土中不均匀分布出现的结构缺陷。
现有技术中，在混凝土中布置钢筋也是一种有效的提高混凝土性能的方法。钢筋混凝土构件中，钢筋承载主要是拉应力，构件的破坏往往是混凝土与钢筋的粘结区先发生破坏。在构件发生破坏前，钢筋与混凝土的粘结力起主要作用。为此，相比于光滑的钢筋，带肋钢筋或螺纹钢筋的粘结应力往往是光滑的钢筋粘结应力的几倍甚至十几倍。而本发明采用的钢纤维网格的钢纤维直径小，仅是现有钢筋混凝土中钢筋直径的百分之几，甚至千分之几。当构件含相同横截面积的钢材时，钢纤维表面积是钢筋表面积的几十倍、甚至几百倍。从而使混凝土受弯构件的粘结力远大于现有钢筋混凝土中钢筋与混凝土的粘结力，当构件含相同横截面积的钢材时，混凝土受弯构件的承载能力显著高于现有钢筋混凝土的承载能力。
因此，本发明抗弯性能优良、节省钢材和施工简单的特点。适用于各种钢筋混凝土梁和钢筋混凝土板等以受弯为主的构件。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为图1中的钢纤维网格2的一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件。如图1所示，所述钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件（以下简称混凝土受弯构件）由混凝土基体（1）和钢纤维网格（2）组成。在所述混凝土基体（1）内水平地铺设有所述钢纤维网格（2），所述钢纤维网格（2）与所述混凝土基体（1）下平面的距离ΔH=5~40mm。
如图1所示，所述钢纤维网格（2）与混凝土基体（1）的下平面平行，所述钢纤维网格（2）的中心线与所述混凝土基体（1）的中心线在水平面的投影重合。
如图2所示，所述钢纤维网格（2）的长度l=0.95~0.97L，所述钢纤维网格（2）的宽度b=0.90~0.93B。其中：L表示混凝土基体（1）的长度，mm；B表示混凝土基体（1）的宽度，mm。
如图2所示，所述钢纤维网格（2）呈矩形网状结构，所述钢纤维网格（2）的每个网格宽度b 0 =1~3mm，长度l=5~8b 0 。
所述的钢纤维网格（2）为普通钢纤维，所述普通钢纤维的直径为0.10~0.20mm，所述普通钢纤维的抗拉强度大于300MPa。
所述混凝土基体（1）的强度为C20 ~C40的混凝土。
实施例2
一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件。除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述钢纤维网格（2）与所述混凝土基体（1）下水平面的距离ΔH=35~70mm；
所述钢纤维网格（2）的长度l=0.96~0.98L；
所述钢纤维网格（2）的长度b=0.92~0.95B；
所述钢纤维网格（2）的每个网格宽度b 0 =3~5mm，长度l=7~10b 0 ；
所述混凝土基体（1）的强度为C30 ~C50的混凝土。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用的钢纤维网格（2）在距离混凝土基体（1）的下平面5~70mm处纵向贯穿整个钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件（以下简称混凝土受弯构件），由于在竖向载荷作用下混凝土受弯构件的下部受拉，钢纤维网格（2）中的纵向钢纤维承载这部分拉力，而横向钢纤维主要起固定作用与承载部分剪力。在混凝土构件截面尺寸相同、钢材料截面面积相同的情况下，在竖向载荷作用下混凝土受弯构件具有更强的承载能力。
由于常见的乱向分布的钢纤维混凝土的钢纤维分布方向是随机的，在构件受力过程中，只有部分与荷载方向一致的钢纤维或夹角较小的钢纤维能充分发挥其增强作用，其他钢纤维由于方向与应力方向不一致而无法发挥其增强效应，从而造成了钢纤维的浪费。并且短切的钢纤维混凝土在制备过程中容易结团，钢纤维无法均匀分布，影响工程质量，造成安全隐患。所以本具体实施方式的混凝土受弯构件由于承载拉力的方向与钢纤维网格（2）的纵向网格方向一致，不仅避免了钢纤维的大量浪费、克服了技术上无法解决的难题，使混凝土受弯构件施工简单，避免了钢纤维在混凝土中不均匀分布出现的结构缺陷。
现有技术中，在混凝土中布置钢筋也是一种有效的提高混凝土性能的方法。钢筋混凝土构件中，钢筋承载主要是拉应力，构件的破坏往往是混凝土与钢筋的粘结区先发生破坏。在构件发生破坏前，钢筋与混凝土的粘结力起主要作用。为此，相比于光滑的钢筋，带肋钢筋或螺纹钢筋的粘结应力往往是光滑的钢筋粘结应力的几倍甚至十几倍。而本具体实施方式采用的钢纤维网格（2）的钢纤维直径小，仅是现有钢筋混凝土中钢筋直径的百分之几，甚至千分之几。当构件含相同横截面积的钢材时，钢纤维表面积是钢筋表面积的几十倍、甚至几百倍。从而使混凝土受弯构件的粘结力远大于现有钢筋混凝土中钢筋与混凝土的粘结力，当构件含相同横截面积的钢材时，混凝土受弯构件的承载能力显著高于现有钢筋混凝土的承载能力。
因此，本具体实施方式抗弯性能优良、节省钢材和施工简单的特点。适用于各种钢筋混凝土梁和钢筋混凝土板等以受弯为主的构件。

Claims (3)

1.一种钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件，其特征在所述混凝土受弯构件由混凝土基体（1）和钢纤维网格（2）组成；在所述混凝土基体（1）内水平地铺设有所述钢纤维网格（2），所述钢纤维网格（2）与所述混凝土基体（1）下平面的距离ΔH=5~70mm；
所述钢纤维网格（2）与混凝土基体（1）的下平面平行，所述钢纤维网格（2）的中心线与所述混凝土基体（1）的中心线在水平面的投影重合；
所述钢纤维网格（2）的长度l=0.95~0.98L，所述钢纤维网格（2）的宽度b=0.90~0.95B；其中：L表示混凝土基体（1）的长度，mm；B表示混凝土基体（1）的宽度，mm；
所述钢纤维网格（2）呈矩形网状结构，所述钢纤维网格（2）的每个网格宽度b 0 =1~5mm，长度l=5~10b 0 。
2.根据权利要求1所述的钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件，其特征在于所述的钢纤维网格（2）为普通钢纤维，所述普通钢纤维的直径为0.10~0.20mm，所述普通钢纤维的抗拉强度大于300MPa。
3.根据权利要求1所述的钢纤维网格铺层增强混凝土受弯构件，其特征在于所述混凝土基体（1）的强度为C20 ~C50的混凝土。
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