纖維混凝土技術(shù)論文

　　纖維混凝土是提高混凝土抗裂性能的有效技術(shù)措施之一。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的纖維混凝土技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　纖維混凝土技術(shù)論文篇一

　　淺議纖維混凝土

　　【摘要】本文通過介紹纖維的種類、應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)，簡(jiǎn)單論述了纖維在混凝土中的作用機(jī)理及其對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響。

　　【關(guān)鍵字】混凝土;纖維;機(jī)理;性能

　　混凝土一般是由水泥、粗骨料、細(xì)骨料和水經(jīng)過凝結(jié)硬化而形成，有時(shí)也包含活性摻合料、惰性摻合料、外加劑等組分。由于混凝土是彈性模量較高而抗拉強(qiáng)度較低的材料，所以若混凝土在受約束條件下發(fā)生收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的微觀研究以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說明，混凝土的裂縫是不可避免的，裂縫是一種人們可以接受的材料特征，科學(xué)的要求應(yīng)是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。

　　纖維增強(qiáng)混凝土(下面簡(jiǎn)稱纖維混凝土)是提高混凝土抗裂性能的有效技術(shù)措施之一。纖維混凝土可以看作是混凝土與相對(duì)較短的、離散的、不連續(xù)纖維復(fù)合而成。纖維的摻入并不能從根本上提高混凝土強(qiáng)度，其主要作用是控制纖維混凝土的開裂，并在水泥基體開裂后，改善材料的性能。纖維在開裂期間通過橋接作用，為纖維混凝土提供開裂后的延性。盡管纖維混凝土與整個(gè)混凝土生產(chǎn)市場(chǎng)相比所占份額仍然較小，但它在北美仍然具有20%的年增長(zhǎng)率，每年世界上混凝土使用的纖維已達(dá)到300000噸以上。目前纖維混凝土主要應(yīng)用于混凝土路面(60%)、噴射混凝土(25%)、預(yù)制構(gòu)件(5%)和其它一些特殊結(jié)構(gòu)中。

　　1、纖維的種類

　　混凝土摻加的纖維包括:不同形狀和尺寸的鋼纖維、聚合物纖維、玻璃纖維和天然纖維等.

　　1.1 鋼纖維

　　鋼纖維是一種短小、長(zhǎng)度不連續(xù)、長(zhǎng)徑比大約20-100、有多種截面形狀的鋼質(zhì)纖維。它可以由割斷鋼絲、切削鋼片或鋼材經(jīng)加熱熔融后抽絲而成。鋼纖維通過沿著長(zhǎng)度或在末端呈現(xiàn)特形狀態(tài)，以此加強(qiáng)水泥基材和纖維的粘結(jié)力。

　　1.2 玻璃纖維

　　玻璃纖維是從熔化的玻璃中抽絲而得，通過加熱的鉑槽底部或套管抽成細(xì)絲，一般以短切纖維方式使用。

　　1.3 合成纖維

　　合成纖維是隨著石化工業(yè)和紡織工業(yè)發(fā)展而產(chǎn)生的人造纖維。用于水泥混凝土中的合成纖維類型有丙烯酸纖維、芳族聚酰胺纖維、碳纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維和聚丙烯纖維。合成纖維能夠減少塑性收縮裂縫和沉降裂縫，有助于改善混凝土斷裂后的性能。

　　1.3.1 聚丙烯纖維

　　聚丙烯纖維是最常用的合成纖維之一，它具有化學(xué)惰性、不溶于水且比水輕的特點(diǎn)。一般將聚丙烯纖維制作成一定長(zhǎng)度的圓柱狀纖維束，或橫截面為矩形的纖維絲。聚丙烯纖維混凝土可以減少塑性收縮裂縫，阻止混凝土中集料沉降，減少毛細(xì)管通道。混凝土遭遇火災(zāi)時(shí)，聚丙烯纖維可減少混凝土剝落。

　　1.3.2 丙烯酸纖維

　　丙烯酸纖維可用于取代石棉纖維生產(chǎn)水泥板和屋面瓦。丙烯酸纖維混凝土復(fù)合材料開裂后具有較高韌性和延性。

　　1.3.3 芳族聚酰胺纖維

　　芳族聚酰胺纖維具有高的抗拉強(qiáng)度和拉伸彈性模量，還具有高達(dá)160℃的強(qiáng)度保持力、200℃高溫的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)越的抗靜力、抗動(dòng)力疲勞和抗徐變性?？捎脕砩a(chǎn)具有各種直徑的纖維束。

　　1.3.4 碳纖維

　　碳纖維具有高強(qiáng)度、高彈性模量及高硬度等特點(diǎn)。碳纖維對(duì)大部分化學(xué)物質(zhì)是惰性的，其典型產(chǎn)品是纖維束，在摻入混凝土之前，碳纖維束一般應(yīng)預(yù)先分散、以利于水泥漿滲透，最大限度地提高纖維的效率。

　　1.3.5 尼龍纖維

　　尼龍纖維是由尼龍聚合物紡紗制得，然后通過擠、拉加熱轉(zhuǎn)化形成一種定向、結(jié)晶的纖維結(jié)構(gòu)。尼龍纖維具有高抗拉強(qiáng)度、高韌性和良好的彈性恢復(fù)力。低摻量尼龍纖維比聚丙烯纖維和聚脂纖維具有更好的增強(qiáng)作用。

　　1.4 天然纖維

　　在上個(gè)世紀(jì)60年代末期，人們開始對(duì)天然纖維以及其制作的混凝土特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明椰子纖維、劍麻纖維、竹纖維等植物纖維可用于生產(chǎn)混凝土制品。但是未經(jīng)處理的天然纖維，其配制的混凝土容易發(fā)生體積變化從而存在耐久性方面不足。

　　2、混凝土中的纖維及其作用機(jī)理

　　纖維在混凝土中的作用受纖維的種類、長(zhǎng)短、體積含量、分布方式等影響?；炷烈话阈枰^大數(shù)量的短纖維來橋接大量微觀裂縫以避免較大的應(yīng)力集中，短纖維的均勻分布能夠增加材料的強(qiáng)度和韌性。在更高荷載作用下需要長(zhǎng)纖維來橋接宏觀裂縫，長(zhǎng)纖維的存在顯著降低拌合物的工作性且其摻量應(yīng)小心確定。低體積含量(<1%)的纖維用于減少收縮裂縫，它們一般用于易產(chǎn)生較大收縮裂縫并且具有較大暴露面積的板和路面中。中等體積含量(介于1-2%)的纖維能增加斷裂模量、斷裂韌性及抗沖擊性。可用于噴射混凝土或其它需要吸收能量的建筑物，用來提高抗分層、分裂和疲勞的能力。高體積含量(>2%)的纖維導(dǎo)致復(fù)合材料的應(yīng)變硬化。

　　纖維一般在混凝土中沿整個(gè)截面分布，纖維分布方式受成型方式影響。通常噴射成型時(shí)纖維多是二維分布，而預(yù)拌混凝土施工成型時(shí)纖維是三維分布。纖維混凝土的力學(xué)性能不僅取決于纖維和混凝土的性質(zhì)，而且還取決于它們間的粘結(jié)。對(duì)于合理設(shè)計(jì)的纖維混凝土，其破壞的主要模式是內(nèi)部的纖維被拔出，這會(huì)比纖維斷裂消耗更大的通量，并使纖維的性能得到充分發(fā)揮。

　　不同纖維與混凝土的粘結(jié)作用并不相同。鋼纖維的粘結(jié)主要由粘結(jié)力、摩擦力和機(jī)械嚙合力組合而成。很多玻璃纖維和水泥反應(yīng)，受到堿的侵蝕而導(dǎo)致粘結(jié)力的減弱。有機(jī)纖維的粘結(jié)主要表面為機(jī)械嚙合力。增加纖維-基體的粘結(jié)力的最常用方式是使纖維沿長(zhǎng)度方向異型或末端呈現(xiàn)異型結(jié)構(gòu)。

　　3、纖維對(duì)混凝土性能的影響

　　配制纖維混凝土必須確保纖維在混凝土中分散均勻，避免纖維隔離或團(tuán)聚成球。當(dāng)纖維長(zhǎng)徑比、使用體積和粗集料粒徑都較大時(shí)，這個(gè)問題更加嚴(yán)重。纖維對(duì)混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能和長(zhǎng)期性能均有一定的影響。

　　3.1 纖維對(duì)混凝土工作性能的影響

　　眾所周知，普通混凝土加入任何種類纖維都會(huì)降低其工作性。工作性能的損失與混凝土中纖維體積濃度幾乎成正比。通?？梢酝ㄟ^增加砂率、提高膠凝材料用量和增加火山灰材料來補(bǔ)償混凝土工作性能。必須通過反復(fù)試驗(yàn)才能確定。具有較低坍落度的纖維混凝土在現(xiàn)場(chǎng)也可以有很好的工作性。此外纖維還能減少泌水和改善拌合物內(nèi)聚力，明顯增加新拌混凝土的體積穩(wěn)定性。

　　3.2 纖維對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

　　使用纖維的目的不是為了提高混凝土的強(qiáng)度，纖維對(duì)力學(xué)性能的最重要影響是提高裂縫后期的延性，即韌性，從而提高混凝土的抗沖擊性能。此外，纖維的加入也可以提高混凝土抵抗磨損、疲勞和氣穴破壞的能力。研究人員發(fā)現(xiàn)纖維可提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗地震能力，也可提高混凝土梁柱的抗剪性能。

　　3.3 纖維對(duì)混凝土耐久性能的影響

　　纖維體積摻入量較少對(duì)混凝土的徐變特性或干燥收縮影響很小，但是纖維在減少塑性收縮方面很有效果。由于纖維混凝土一般具有較高水泥用量和低水灰比，所以充分振搗密實(shí)和養(yǎng)護(hù)的混凝土，只要纖維能被水泥漿體保護(hù)，那么將具有很好的耐久性。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　趙增華，男，1977-，漢族;山東省臨沂市人，現(xiàn)就職于臨沂市蘭山區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站

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