在国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省教育厅科技计划重点项目的资助下，对定向钢纤维混凝土的基本原理、制备方法、力学性能、增强机理、应用技术等方面进行了系统深入研究。定向钢纤维混凝土可以用于道路、桥梁、隧道、港口码头、能源等工程领域。传统钢纤维混凝土中，钢纤维随机乱向分布，任意方向的增强作用相同。而实际工程中混凝土构件的应力方向一般保持恒定，如梁和板构件底部始终为纵向受拉。如果采用随机乱向钢纤维混凝土，只有与拉应力方向接近或一致的钢纤维发挥增强作用。理论上，发挥作用的纤维量只有三分之一左右。定向钢纤维混凝土是根据指南针原理，对钢纤维混凝土拌合物施加定向磁场，驱动其中的钢纤维转动到设计方向，硬化后即制备出定向钢纤维混凝土，其中钢纤维方向与拉应力方向一致，所有纤维都能发挥作用，钢纤维方向有效系数达到0.90以上，增强效果大幅度提高，从而使混凝土的力学性能得到极大改善。钢纤维体积掺量0.5-2.0%范围内，如果保持钢纤维掺量相同，相对于传统随机乱向钢纤维混凝土，定向钢纤维混凝土的抗折强度提高50-100%，单轴拉伸强度提高20-40%，弯曲韧性提高80-150%，抗剪强度提高40-60%，断裂能提高20-50%，弯曲疲劳次数提高1-2个数量级。如果保持力学性能相同，采用定向钢纤维混凝土，钢纤维掺量可降低40%以上。定向钢纤维混凝土是将电磁学原理与混凝土技术结合，控制混凝土中的钢纤维分布方向。材料的细观和微观结构决定其性质，对材料进行细观、微观、甚至分子结构设计是材料科学家的梦想。通过该项目研究，实现了混凝土材料中关键组分钢纤维分布方向的细观设计，促进了钢纤维混凝土技术的发展。项目成果成功应用于桥梁、隧道、能源、物流等工程，混凝土力学性能提高的同时，钢纤维用量下降，不仅提升了工程质量，同时节约了原材料成本。近年来中国及“一带一路”沿线国家的高速铁路、高速公路、桥梁工程、港口码头、核电站、水电站、隧道、地铁、高层建筑、仓储物流等基础设施工程项目众多。基础设施工程的安全性至关重要，要求混凝土材料具有更高的抗裂性和韧性。另外，近年来地震自然灾害频发，造成巨大损失。从混凝土材料角度，提高韧性是提高抗震能力的关键。钢纤维混凝土的抗裂性、韧性具有明显优势，定向钢纤维混凝土的抗裂性和韧性较传统随机乱向钢纤维混凝土大幅度提高。因此，该项目研究的定向钢纤维混凝土应用前景十分广阔。该项目研究的定向钢纤维混凝土经权威机构检测，抗折强度较传统钢纤维混凝土提高40%以上。经国内外查新，国内外未见与该项目技术特点相同的文献报道。河北省科技成果转化服务中心组织专家对该项目成果进行了评价，项目整体研究成果达到国际领先水平。

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