1824年英國建筑工人約瑟夫·阿斯普?。↗oseph Aspdin)發(fā)明了水泥并取得了波特蘭水泥的專利權(quán),水泥混凝土應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過近二百年的發(fā)展,水泥混凝土已成為土木工程各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的材料。眾所周知,水泥混凝土不僅原材料來源廣泛,而且具有良好的抗壓性能,可很好地滿足工程結(jié)構(gòu)抗壓承載的要求,但其抗拉強(qiáng)度低、韌性較差、容易出現(xiàn)開裂,從而限制了其在一些特殊工程中的應(yīng)用。為了克服混凝土抗拉性能差的缺點(diǎn),促使了一種復(fù)合材料“纖維混凝土”的產(chǎn)生。 纖維混凝土,又稱纖維增強(qiáng)混凝土(英文名為Fiber Reinforced Concrete,簡稱FRC),通常以水泥凈漿、砂漿或混凝土作為基材,摻入適量的非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維增強(qiáng)材料,形成的一種新型增強(qiáng)建筑材料。相關(guān)研究表明:纖維混凝土不僅具有傳統(tǒng)混凝土的優(yōu)良特性,而且還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)混凝土的眾多缺陷。我國纖維混凝土的強(qiáng)度等級通常采用CF表示,如CF30,即表示強(qiáng)度等級為30的纖維混凝土。 1 FRC發(fā)展概況及工作機(jī)理 1.1 FRC發(fā)展概況 FRC的發(fā)展可追溯到20 世紀(jì)初,鋼纖維混凝土(SFRC)是最早出現(xiàn)在人們視野中的FRC。早在1910年,美國學(xué)者Porter就著力于SFRC的理論研究,并最早發(fā)表了關(guān)于SFRC的論文。不久后,美國學(xué)者Graham將SFRC應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中,驗(yàn)證了其優(yōu)良特性。20世紀(jì)40年代,各國學(xué)者開始關(guān)注和研究FRC,并取得了一定成果。20世紀(jì)70年代,F(xiàn)RC得到了快速發(fā)展,并出現(xiàn)了碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維和植物纖維等新型FRC。20世紀(jì)90年代,F(xiàn)RC的研究與應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。我國關(guān)于FRC的研究起步較晚。1992年,中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會頒布了《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS38∶92),標(biāo)志著我國FRC在工程實(shí)踐中正式推廣與應(yīng)用。目前,F(xiàn)RC已廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、地鐵、隧道、港口、水利等土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。我國常用的幾種纖維如圖1~圖5所示,其中,玄武巖纖維(basalt fiber)是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)并得到國家大力支持而發(fā)展起來的一種纖維材料。 圖1 常用鋼纖維 圖2a 碳纖維短絲 圖2b 碳纖維長絲 圖3 聚丙烯纖維 圖4 玄武巖纖維 圖5a 玻璃纖維切紗 圖5b 玻璃纖維 1.2 FRC的工作機(jī)理 FRC問世以來,關(guān)于其增強(qiáng)機(jī)理的理論研究一直受到各國學(xué)者的密切關(guān)注。目前,關(guān)于增強(qiáng)機(jī)理較成熟的理論有兩種:其一,美國J.P.Romualdi提出的“纖維間距理論”(fiber spacing theory)。該理論利用線彈性斷裂力學(xué)解釋纖維對混凝土性能的改善作用。它認(rèn)為:混凝土內(nèi)部存在孔隙和缺陷,在外力作用下會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,導(dǎo)致混凝土開裂。采用間距緊密的纖維作為阻裂體加入混凝土中,可以減小混凝土內(nèi)部裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子,抑制裂紋的擴(kuò)展,從而提高初裂強(qiáng)度。并提出纖維混凝土的初裂強(qiáng)度與纖維間距平方根成反比關(guān)系的結(jié)論。由此可見,纖維彌補(bǔ)了混凝土內(nèi)部的缺陷,提高了混凝土的韌性,極大地減少了應(yīng)力集中,改善了混凝土性能。纖維間距理論是在假定纖維與基體材料完全粘合的基礎(chǔ)上得出的,而實(shí)際情況并不能滿足該假定條件,因此存在一定缺陷。其二,英國Swamy Mamgat等提出了“復(fù)合材料機(jī)理”(composite materials mechanism)。它根據(jù)復(fù)合材料力學(xué)的受力機(jī)理來說明FRC的增強(qiáng)機(jī)理。該理論認(rèn)為纖維混凝土的強(qiáng)度是由纖維和基體的體積比和應(yīng)力來決定的。 2 FRC特性 近些年來,關(guān)于纖維混凝土的理論研究及工程實(shí)際應(yīng)用均取得了長足進(jìn)展。隨著合成纖維材料的創(chuàng)新,出現(xiàn)了多種纖維混凝土。目前,比較成熟的有鋼纖維、聚丙烯纖維、碳纖維和玻璃纖維等組成的纖維混凝土。 2.1 鋼纖維混凝土(SFRC) SFRC是指在混凝土中摻入適量的鋼纖維形成的一種新型復(fù)合材料。與普通混凝土相比,其抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、耐磨、耐沖擊、耐疲勞、韌性、抗裂和抗爆等性能都得到很大提高。 總括而言,SFRC具有的優(yōu)良性能主要體現(xiàn)在: ①較高的抗拉、抗剪強(qiáng)度。鋼纖維具有良好的抗拉性能,與混凝土的抗壓性能形成互補(bǔ),使SFRC具有較高的抗拉和抗剪強(qiáng)度。 ②抗彎性能較好。SFRC兼有鋼纖維和混凝土優(yōu)良性能并形成互補(bǔ)。鋼纖維在混凝土內(nèi)部呈不規(guī)則分布,能有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎性能。研究表明:SFRC的抗彎性能比混凝土提高0.5~1.5倍。 ③具有卓越的抗沖擊性能和耐疲勞性能。鋼纖維混凝土在抵抗沖擊或振動(dòng)荷載作用時(shí),鋼纖維會吸收較多能量,提高其沖擊韌性。相關(guān)研究表明:SFRC的抗沖擊性能約為素混凝土的5~10 倍。鋼纖維無規(guī)則地分布在混凝土內(nèi)部,極大地提高了其抗疲勞性能。 ④耐腐蝕性能得到改善。SFRC可能出現(xiàn)的腐蝕性問題與鋼筋混凝土一樣,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是混凝土自身損傷破壞;二是鋼材銹蝕。因鋼纖維具有良好的抗拉性能,阻礙了混凝土裂縫的形成與發(fā)展,使得腐蝕介質(zhì)難以進(jìn)入混凝土內(nèi)部,故SFRC耐腐蝕性能得到很好的改善。 2.2 聚丙烯纖維混凝土(PFRC) 聚丙烯纖維混凝土是將切成一定長度的聚丙烯纖維(polypropylene fiber)均勻地分布在水泥砂漿或普通混凝土的基材中,用以增強(qiáng)基材的物理力學(xué)性能的一種復(fù)合材料。它具有輕質(zhì)、抗拉強(qiáng)度高、抗沖擊、抗裂、耐酸和耐堿等優(yōu)良特性。 聚丙烯纖維混凝土是研究與應(yīng)用最多的合成纖維混凝土。隨結(jié)晶度不同,聚丙烯纖維的密度范圍為0.90~0.92 g/cm3,熔點(diǎn)低,一般在165~173℃之間。根據(jù)纖維形狀和構(gòu)造不同,聚丙烯纖維可分為單絲纖維、并行的原纖化纖維束和薄膜纖維。單絲纖維有較高的長徑比,并行的原纖化纖維束能方便地在水泥基體中分散,雖化學(xué)鍵連接有限,但機(jī)械粘結(jié)好,可使纖維受力時(shí)不被拔出。 研究表明,聚丙烯纖維混凝土有以下優(yōu)越性能: ①提高混凝土的抗裂性能。在混凝土攪拌過程中,聚丙烯纖維受到水泥和集料的沖擊就會散開,均勻分布于混凝土中,約束了混凝土的顆粒下沉,降低了由于混凝土中水溢出形成的毛細(xì)通道數(shù)量,降低了混凝土體積的變化和泌水現(xiàn)象,從而抑制了混凝土微裂縫的產(chǎn)生,提高混凝土的抗裂性能。 ②提高混凝土的抗?jié)B性能。聚丙烯纖維的摻入能有效抑制混凝土的塑性收縮,阻止原有裂縫的發(fā)展和延伸,減緩混凝土和受力鋼筋被潮濕氣體、氯化物等有害物質(zhì)的侵蝕,采用聚丙烯纖維混凝土的建筑物,其使用壽命得以延長。同時(shí),抗?jié)B能力的提高也間接地提高了聚丙烯纖維混凝土的抗凍能力。 ③增強(qiáng)了混凝土的強(qiáng)度和沖擊韌性。素混凝土試件在抗壓試驗(yàn)過程中,當(dāng)荷載施加到一定程度時(shí),壓裂后立即完全破碎。聚丙烯纖維混凝土試件在抗壓試驗(yàn)過程中,壓裂后并不破碎,由于摻入的聚丙烯纖維均勻分布于混凝土中,能顯著提高聚丙烯纖維混凝土的變形性能,使得荷載加至最大后仍不破碎。建筑結(jié)構(gòu)中使用聚丙烯纖維混凝土,在遭受地震破壞時(shí)能提高人員和財(cái)產(chǎn)的安全性。 ④提高混凝土的抗凍融性能。混凝土的抗凍融性能也是耐久性的一種體現(xiàn),北方寒冷地區(qū)混凝土的抗凍融性能是最基本的材料性能之一。有研究者將摻入較低摻量短切聚丙烯纖維的混凝土試件進(jìn)行凍融試驗(yàn),經(jīng)過二十五次反復(fù)凍融循環(huán)后,沒有發(fā)現(xiàn)分層、龜裂等現(xiàn)象。事實(shí)上,聚丙烯纖維隨機(jī)均勻分布于混凝土內(nèi)部各個(gè)方向,類似于混凝土內(nèi)部微加筋的作用,減緩了混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力作用和溫度裂縫的發(fā)展。 ⑤提高混凝土的耐磨損性能。聚丙烯纖維的摻入提高了混凝土的抗沖磨強(qiáng)度。研究者對聚丙烯纖維混凝土采用不同的試驗(yàn)方法進(jìn)行抗沖磨試驗(yàn),均證實(shí)聚丙烯纖維混凝土的耐磨損性能較素混凝土有顯著提高。 ⑥提高混凝土的彎曲疲勞性能。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土一樣具有較好的抗壓強(qiáng)度,且其抗彎曲強(qiáng)度較素混凝土有所提高,提高程度與聚丙烯纖維的摻量有關(guān)。某試驗(yàn)研究顯示,聚丙烯纖維混凝土中聚丙烯纖維的摻入量為0.8kg/m3時(shí),其抗彎強(qiáng)度僅提高7.6%,表明低摻量的聚丙烯纖維對提高混凝土抗彎曲強(qiáng)度的影響效果甚微。 除此之外,聚丙烯纖維在酸性、堿性環(huán)境下基本上不發(fā)生變化,使得摻入聚丙烯纖維的混凝土在海水環(huán)境下的耐腐蝕性較好。聚丙烯纖維的熔點(diǎn)低,火災(zāi)高溫下能迅速熔化,在混凝土內(nèi)形成氣體通道,可有效防止高強(qiáng)度混凝土的爆炸。 2.3 碳纖維混凝土(CFRC) 碳纖維混凝土是指在普通混凝土的原材料中按一定用量和方式摻入短(或長)碳纖維(carbon fiber),在攪拌機(jī)的拌和過程中,使纖維在水泥和骨料的沖擊混合作用下,隨機(jī)分布于混凝土中而形成的新型混凝土復(fù)合材料。 碳纖維混凝土具有以下優(yōu)良性能: ①碳纖維改善了混凝土的力學(xué)性能。在碳纖維混凝土中隨機(jī)分布的碳纖維能阻止混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展,并阻滯宏觀裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)大,從而改善其抗裂、抗?jié)B、沖擊韌性等性能,更符合現(xiàn)代高新建筑對工程材料的要求。 ②碳纖維混凝土具有良好的電學(xué)性能。混凝土中碳纖維之間未水化的水泥顆粒水化產(chǎn)物、缺陷裂紋等阻隔所形成的勢壘(Potential Energy Barrier)構(gòu)成了具有一定電阻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),可使其電阻率急劇下降,具有顯著的導(dǎo)電性能。國內(nèi)外研究者先后提出在水泥凈漿、砂漿或混凝土中摻入各種碳纖維材料制備具有典型壓敏效應(yīng)的水泥基智能材料,包括普通短切碳纖維、碳納米管、納米碳纖維三種碳材料?;诓牧闲阅芘c成本分析,納米碳纖維最具有推廣應(yīng)用前景。 2.4 玻璃纖維混凝土(GFRC) 玻璃纖維增強(qiáng)混凝土(Glass Fiber Reinforced Concrete),簡稱GFRC(本文用此簡寫)或GRC,是將彈性模量較大的抗堿玻璃纖維,均勻地分布于水泥砂漿、普通混凝土基材中而制得的一種復(fù)合材料。由于玻璃纖維的直徑一般在20μm以內(nèi),幾乎與水泥的顆粒相接近,使用玻璃纖維時(shí),所用的結(jié)合材料為水泥漿,或者在其中摻入細(xì)砂來使用,較少使用粒徑大的粗骨料,用這種素材制作而成的復(fù)合材料,又稱為增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)水泥。 由于硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物對中堿與無堿玻璃纖維有強(qiáng)烈的侵蝕,致使玻璃纖維抗拉強(qiáng)度大幅度下降、失去韌性而變脆,因此,采用抗堿玻璃纖維制備玻璃纖維混凝土。為大幅度提高玻璃纖維混凝土的使用壽命,可使用硫鋁酸鹽水泥。自20世紀(jì)90年代以來,低堿度水泥和超抗堿玻璃纖維的相繼出現(xiàn),把玻璃纖維混凝土技術(shù)引向新的發(fā)展階段。GFRC采用特種低堿水泥與特種玻璃纖維復(fù)合材料經(jīng)過多種工序精制而成,其具有高強(qiáng)度、抗老化、質(zhì)量輕、成型多樣化、施工簡單、耐火、耐酸堿等優(yōu)點(diǎn)。如此制成的GFRC與混凝土有同等性能及壽命,使其成為歐陸式建筑外觀造型及景觀等工程的新寵。 歸納起來,GFRC具有如下特點(diǎn): ①防裂抗?jié)B。由于耐堿玻璃纖維的單絲直徑僅為11μm~15μm,與其他纖維相比具有較大的比表面積,因而同等質(zhì)量的耐堿玻璃纖維可以握裹更多的水泥基材料,與水泥基體有更緊的結(jié)合力,同時(shí)纖維在水泥基體內(nèi)部形成一種均勻的三維亂向分布支撐體系,從而產(chǎn)生一種有效的加強(qiáng)效果,防止微裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展,達(dá)到抗?jié)B防滲的目的,典型的應(yīng)用為玻璃纖維噴射混凝土。 ②力學(xué)性能好。用耐堿玻璃纖維增強(qiáng)的混凝土,可使GFRC的抗拉、抗彎、抗沖擊、耐磨性、抗彎曲疲勞等性能得到較大改善。 ③耐火抗凍。耐堿玻璃纖維是一種完全不燃燒的材料,軟化點(diǎn)約為860℃,其使用環(huán)境溫度范圍大,可抗凍融循環(huán)100次以上,有適應(yīng)驟冷驟熱、干濕交替的能力。 ④綠色環(huán)保。耐堿玻璃纖維原材料來源于硅酸鹽類礦物質(zhì),不產(chǎn)生有害氣體,對人體、大氣無害;生產(chǎn)玻璃纖維混凝土的工廠和建筑工地廢料可直接加以利用,也可用作混凝土中的人工集料,尤其是在沒有足夠或合適集料的地區(qū)。 3 纖維混凝土的工程應(yīng)用 纖維混凝土由于其優(yōu)良特性已廣泛應(yīng)用于工程之中,利用鋼纖維、聚丙烯纖維、碳纖維、耐堿玻璃纖維等制成的纖維混凝土在工程中廣泛應(yīng)用。 3.1 鋼纖維混凝土的工程應(yīng)用 隨著經(jīng)濟(jì)和社會的迅速發(fā)展,車輛數(shù)量不斷增多,載重加大,人們對道橋的依賴性日益提高,這就要求道橋有更好的耐久性、安全性和適用性。普通水泥混凝土路面脆性大、容易開裂、路面板塊容易受彎折而產(chǎn)生斷裂,無法滿足日益增加的交通流量對道橋的要求。鑒于鋼纖維混凝土較普通混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能、韌性及抗裂性能都有顯著改善,在道橋中的應(yīng)用前景不可限量,是路面、橋面及機(jī)場跑道的理想材料。 在新建道橋工程中,鋼纖維混凝土主要用于路面施工和橋面鋪裝。對于損壞的普通混凝土路面可以采用鋼纖維混凝土進(jìn)行修復(fù)。在新建路面工程中采用鋼纖維混凝土可使雙車道的路面不設(shè)縱縫,延長路面使用壽命。在橋面鋪裝中應(yīng)用鋼纖維混凝土,可大幅度提高橋面的抗裂性能、耐磨性能以及舒適度,從而確保橋梁工程的施工質(zhì)量。在橋梁結(jié)構(gòu)加固過程中,針對受動(dòng)載影響而產(chǎn)生的橋梁表面損壞、裂縫出現(xiàn)以及橋梁墩臺的情況,采用噴射機(jī)噴射一定厚度的鋼纖維混凝土,能改善橋梁受力狀況,起到加固橋梁整體結(jié)構(gòu)的作用。除了在道橋中的應(yīng)用,鋼纖維混凝土也可用于隧道和邊坡的防護(hù)加固等。 3.2 聚丙烯纖維混凝土在工程中的應(yīng)用 聚丙烯纖維混凝土在公路工程和水利工程中的應(yīng)用十分廣泛。在公路路面、機(jī)場跑道中應(yīng)用聚丙烯纖維混凝土,其塑性龜裂能得以有效控制,可提高其抗疲勞性能、耐沖擊破碎性能和耐磨損能力,延長路面的使用壽命。在國外,停機(jī)坪、機(jī)庫、機(jī)場跑道、地下傳輸管道等工程的綜合加固措施中已廣泛應(yīng)用聚丙烯纖維混凝土。在水利工程中應(yīng)用聚丙烯纖維混凝土,可顯著改善現(xiàn)代水利工程對水工混凝土的抗?jié)B、防裂、耐磨、抗沖擊韌性和耐久性等高性能的要求。在大中型水利水電工程的施工期內(nèi),對裝備重型或超重型汽車的需求量較大,現(xiàn)場施工道路路面要滿足施工運(yùn)輸?shù)囊?,鑒于用鋼纖維鋪設(shè)的路面造價(jià)較高且存在磨損輪胎問題,以及聚丙烯纖維混凝土良好的耐磨損和抗沖擊疲勞特點(diǎn),可采用聚丙烯纖維混凝土鋪設(shè)路面。 3.3 碳纖維混凝土在工程中的應(yīng)用 與普通混凝土相比,碳纖維混凝土不僅保持了抗壓性能,還改善了混凝土的力學(xué)性能和電學(xué)性能,從而在工程中得以廣泛的應(yīng)用。碳纖維混凝土用作混凝土的增強(qiáng)材料,其抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度比混凝土提高5~10倍,在同等強(qiáng)度下,質(zhì)量更輕,更為經(jīng)濟(jì)。土木工程中大量基礎(chǔ)性設(shè)施暴露于空氣中,鋼筋銹蝕膨脹和混凝土自身收縮易產(chǎn)生裂縫,碳纖維混凝土可以有效遏制開裂,并解決鋼筋腐蝕問題。碳纖維混凝土可以用于修復(fù)加固混凝土結(jié)構(gòu),由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、適應(yīng)變形能力強(qiáng)、施工方便,目前碳纖維修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在工程中應(yīng)用廣泛。碳纖維導(dǎo)熱系數(shù)比混凝土大,熱傳導(dǎo)性能都比較好,在其纖維方向具有負(fù)的熱膨脹系數(shù),纖維受熱收縮對混凝土產(chǎn)生壓力,混凝土的膨脹就會受到纖維的抑制,混凝土中摻入碳纖維后,就可以有效控制混凝土的溫度變形。 在智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研發(fā)過程中,碳纖維混凝土良好的導(dǎo)電性能使其在大型混凝土健康監(jiān)測技術(shù)中得以廣泛應(yīng)用。美國D D L Chung等在1989年首先對摻短切碳纖維水泥基材料的機(jī)敏特性展開試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)碳纖維水泥基材料具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和損傷程度的功能。摻適量短切碳纖維可使水泥砂漿或混凝土的力學(xué)、電學(xué)性能顯著改善,可以用于制作結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的傳感元件。我國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)碳纖維混凝土的電阻變化率三向受壓時(shí)是單軸受壓條件下的兩倍,且所得的壓敏特性比單軸受壓時(shí)更理想?;诖耍蓪⑻祭w維混凝土作為傳感器,用于監(jiān)測高速公路上過往車輛載重的情況,及時(shí)掌控道路的服役狀態(tài)。 3.4 玻璃維混凝土在工程中的應(yīng)用 作為一種具有經(jīng)濟(jì)潛力和多種良好性能的建筑材料,GFRC在土木建筑領(lǐng)域得到了較快的推廣和應(yīng)用,在道橋工程、建筑工程、市政工程、農(nóng)業(yè)水利工程、建筑輔助材料等領(lǐng)域都得到了較為廣泛的應(yīng)用。 補(bǔ)強(qiáng)加固。一般砌體的水泥砂漿抹面層在墻體受力變形,沿砌筑灰縫剪切破壞時(shí),將發(fā)生脆性的粗大裂縫而無法承擔(dān)剪切抗力。因此,在設(shè)計(jì)計(jì)算中不能考慮抗剪承載力。而GFRC抹面層,由于其優(yōu)良的抗拉性能及阻裂作用,不但能延緩裂縫的出現(xiàn),控制裂縫的寬度,還能分擔(dān)砌體的剪切荷載,延緩剪切破壞的過程。因此提高了砌體的抗剪強(qiáng)度并使其具有一定的延性。亦可用于破損路面、橋面的補(bǔ)強(qiáng)加固等。 防水處理。在地下工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面作防水砂漿抹面防水,是我國傳統(tǒng)簡便有效的防水方法,至今仍廣為采用,特別是結(jié)構(gòu)自防水或外貼卷材防水失敗后,往往采用這種方法進(jìn)行補(bǔ)救。GFRC的抗?jié)B性能正好能滿足防水砂漿的要求,用玻璃纖維摻量2~3%的玻璃纖維砂漿代替普通砂漿,既能防止砂漿開裂,又能增強(qiáng)抗?jié)B性能,可獲得更好的防水效果。 管道系統(tǒng)。地下工程需要通風(fēng)設(shè)備,但傳統(tǒng)的鋼材通風(fēng)管道自重大、安裝施工復(fù)雜,而GFRC通風(fēng)管道以其重量輕、占地面積小、安裝施工方便等優(yōu)點(diǎn),近年來發(fā)展十分迅猛,在北京、大連等地應(yīng)用十分廣泛。GFRC良好的輕質(zhì)、抗腐蝕性能使其在給排水管道中也得到了應(yīng)用。 ![]() 4 纖維混凝土工程應(yīng)用實(shí)例 廣東佛山東平大橋位于佛山市禪城區(qū)南部,跨越東平河,是佛山市中央組團(tuán)新城區(qū)的重要橋梁(見圖6)。該橋由四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),于2006年9月18日竣工。大橋全長1427米,道路等級為城市主干道Ⅰ級(雙向八車道);設(shè)計(jì)速度60km/h;橋梁寬度48.6m;設(shè)計(jì)基本風(fēng)速27.9m/s;通航凈空:通航凈高大于18m,雙向通航孔凈寬180m;地震烈度Ⅵ度(主橋按Ⅶ度設(shè)防)。橋型采用了造型別致、線形優(yōu)美的組合體系,主孔跨徑300m、邊跨跨徑為95.5m的鋼拱—連續(xù)梁協(xié)作體系橋。橋面梁由三道主縱梁(即鋼系桿)、兩道次縱梁和主、次橫梁組成格子橋面梁;橋面梁上設(shè)置8mm厚鋼板,再現(xiàn)澆12cm厚鋼纖維混凝土,形成鋼—鋼纖維混凝土組合橋面板。組合橋面板已服役10余年,狀態(tài)良好。 ![]() 圖6 廣東佛山東平大橋(采用鋼—SFRC組合橋面板) 京航運(yùn)河邳州高架橋—SFRC斜拉桁架連續(xù)梁橋于2001年建成通車。該橋全長1912 m,其中主橋長163m,主孔結(jié)構(gòu)采用43.5 76 43.5m三跨一聯(lián)的雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力特種CF55現(xiàn)澆SFRC斜拉下承式連續(xù)梁橋,如圖7所示。 ![]() 圖7 京航運(yùn)河邳州高架橋—SFRC斜拉桁架連續(xù)梁橋 南京青奧會會議中心(見圖8)由大名鼎鼎的英國建筑大師扎哈·哈迪德所設(shè)計(jì),該項(xiàng)目地上總面積逾四十萬平米,包括了二棟超高層建筑,分別為258m的58層和315m的68層。會議中心高約47m,內(nèi)部包含一個(gè)二千座的大會議廳,一個(gè)五百座的音樂廳,三個(gè)多功能廳,以及中小會議室、貴賓室等配套設(shè)施。 該項(xiàng)目外觀的一大特點(diǎn)是外墻的材料采用GFRC,通過GFRC板的預(yù)制,扎哈得以在建筑形體上展現(xiàn)大量的雙曲面,其復(fù)雜度甚至超過了北京的鳥巢。 ![]() 圖8 南京青奧會會議中心 |
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