ACI 544.4R-1988
鋼纖維混凝土的設計注意事項

Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete

被代替

標準號

ACI 544.4R-1988

發布

1988年

發布單位

ACI - American Concrete Institute

替代標準

ACI 544.4R-2018

當前最新

ACI 544.4R-2018

 

 

適用范圍

引言 本報告考慮了由水凝水泥制成、含有細骨料或細骨料和粗骨料以及不連續離散鋼纖維的鋼纖維混凝土 (SFRC) 和砂漿。目前這些材料通常僅用于少數類型的應用（1988）@，但 ACI 委員會 544 相信，一旦工程師意識到材料的有益特性并能夠采用適當的設計程序，就會開發出許多其他應用。本報告的內容反映了委員會目前使用的設計程序的經驗。混合物中使用的混凝土是普通類型@，但應改變比例以獲得良好的和易性并充分利用纖維。這可能需要限制骨料尺寸@優化級配@增加水泥含量@并可能添加粉煤灰或其他混合物以提高和易性。纖維可以采取多種形狀。它們的橫截面包括圓形@矩形@半圓形@和不規則或變化的橫截面。它們可以是直的或彎曲的，并且有不同的長度。稱為縱橫比的方便的數值參數用于描述幾何形狀。該比率是纖維長度除以直徑。如果橫截面不是圓形@，則使用具有相同面積的圓形橫截面的直徑。設計師最好將纖維增強混凝土視為具有增加的應變能力@抗沖擊性@能量吸收@和抗拉強度的混凝土。然而，這些性能的增加將根據所用纖維的數量和類型從顯著到為零不等；此外，性能不會以與添加纖維相同的速度增加。有幾種設計鋼纖維混凝土（SFRC）構件的方法，這些方法基于傳統的設計方法，并輔以特殊的纖維貢獻程序。這些方法通常修改構件中的內力以解決來自纖維的附加張力。當得到全面測試數據的支持時，這些方法可以提供令人滿意的設計。所提出的方法的主要區別在于纖維引起的拉伸應力增加的大小的確定以及總力的計算方式。已使用的其他方法通常是經驗性的，并且它們可能僅適用于已獲得有限支持測試數據的某些情況。僅在經過充分調查后，才應在新應用中謹慎使用它們。一般來說，對于結構應用，鋼纖維應用作鋼筋的補充。鋼纖維可以可靠地抑制開裂，并提高材料對因疲勞@沖擊@和收縮@或熱應力而劣化的抵抗力。對于發生彎曲或拉伸載荷的結構構件，例如梁@柱@或高架板（即@屋頂@地板@或不在坡度上的板）@，一種保守但合理的方法是必須使用鋼筋來支撐總結構。拉伸載荷。這是因為纖維分布的可變性可能使得關鍵區域的低纖維含量可能導致強度的不可接受的降低。在連續鋼筋的存在對于結構的安全性和完整性并不重要的應用中@例如@等級地板@路面@覆蓋物@和噴射混凝土襯砌@與纖維相關的彎曲強度@抗沖擊性@和疲勞性能的改進可用于減少截面厚度@提高性能@或兩者兼而有之。 ACI 318 沒有規定在建筑設計中使用混凝土的附加抗拉強度，因此鋼筋設計必須遵循通常的程序。其他應用提供了更多自由，可以充分利用 SFRC 的改進特性。在某些應用中，使用鋼纖維而不用桿來承載彎曲載荷。這些是短跨高架板@例如@希思羅機場的一個停車場，板厚為 3 英尺-6 英寸（1.07 m）見方，厚 2l/2 英寸（10 厘米）@由四個側面支撐（匿名 1971） 。在這種情況下@構件的可靠性應通過全尺寸負載測試來證明@并且制造應采用嚴格的質量控制。一些全面的測試表明，鋼纖維可以有效地補充或替代梁中的箍筋（Williamson 1978；Craig 1983；Sharma 1986）。雖然目前這還不是一種公認的做法，但其他全尺寸試驗表明，鋼纖維與鋼筋的結合可以提高鋼筋混凝土梁的彎矩能力（Henager 和 Doherty 1976；Henager 1977a）。當使用補償收縮水泥時，鋼纖維還可以提供足夠的內部約束機制，使得即使不提供傳統鋼筋的約束，混凝土系統也能發揮其裂縫控制功能。纖維和補償收縮水泥不僅相容，而且在組合使用時可以相互補充（Paul et al. 1981）。 ACI 223.1R 中提供了有關補償收縮水泥的指南。 ASTM A 820 涵蓋用于纖維增強混凝土的鋼纖維。本報告中討論的設計程序基于滿足該規范的光纖。有關設計的其他信息來源，請參見 Hoff (1976-l982)@ 在 ACI 出版物 SP-44 (1974) 和 SP-81 (1984)@ 中編寫的選定參考書目，該參考書目收錄于 1985 年美國-瑞典聯合研討會的會議記錄中，由Shah 和 Skarendahl (1986)@ 以及最近由 Shah 和 Batson (1987) 編輯的 ACI 出版物 SP-105。有關配比@混合@放置@精加工@和鋼纖維混凝土和易性測試@的指導，設計者應參考ACI 544.3R。

專題

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