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    加入不同纖維會使混凝土性能產生怎樣的變化?

    發布時間:2022.05.17
    信息摘要:
    介紹常見的幾種纖維混凝土,不同纖維加入混凝土之后給混凝土性能帶來哪些變化,以及它們各自的優缺點。


    混凝土中摻入纖維是提升高性能混凝土質量的重要方法。纖維混凝土通常是以水泥凈漿、砂漿或者混凝土為基材,以非連續的短纖維或者連續的長纖維作增強材料所組成的水泥基復合材料,主要作用是通過橋接作用來限制外觀裂縫的發展,從而改善混凝土的性能。

    一、纖維在水泥基體中的作用


    1. 阻裂:阻止水泥基體中原有缺陷擴展并有效延緩新裂縫出現。
    2. 防滲:通過阻裂提高水泥基體的密實性,防止外界水分侵入。
    3. 耐久:改善水泥基體抗凍、抗疲勞等性能,提高其耐久性。
    4. 抗沖擊:提高水泥基體的耐受變形的能力,從而改善其韌性和抗沖擊性。
    5. 抗拉:在使用高彈性模量纖維前提下,可以起到提高基體的抗拉強度的作用。
    6. 美觀:改善水泥構造物的表觀形態,使其更加致密、細潤、平整、美觀。

    二、常見纖維的種類和優缺點


    1、鋼纖維

    混凝土中使用的鋼纖維

    鋼纖維混凝土的技術特點是能提高混凝土的韌性和抗拉強度,但是鋼纖維攪拌時易結團,混凝土和易性差,泵送困難,難以施工且易銹蝕,鋼纖維混凝土的自重大、在制造方面使用大量的鋼材,加大了對鋼材的消耗,增加成本較多。鋼纖維在使用過程中破壞形態主要是被拔出,而不會被拉斷,這說明鋼纖維的與混凝土的粘附性不足,這會影響提高混凝土抗拉強度的效果。它增韌增強的原理是當裂縫產生后由于鋼材的高模量和單根的高抗拉強度,阻止了裂縫的進一步開展。但由于數量有限,對微觀裂縫約束效果不大,對抗滲、凍融等性能提高并不明顯。另外,施工中鋼纖維密度大,振搗澆注時往往會沉于混凝土下部,不容易均勻分布,導致理論研究結論較好而實際應用效果差異很大。


    2、玻璃纖維

    盡管玻璃纖維已用于鋪設混凝土路面,但是玻璃纖維在使用中暴露出很大的缺點,如玻璃纖維混凝土暴露于大氣中一段時間后,其強度和韌性會大幅度下降,由早期高強度、高韌性向普通混凝土退化。普通玻璃纖維還有一個致命的弱點,就是不耐堿,因此,普通玻璃纖維是不能用作水泥混凝土基增強材料,即使是耐堿玻璃纖維也不適宜與普通波特蘭水泥復合,最好與低堿度水泥復合,而且耐堿玻璃纖維在外觀上很難與普通玻璃纖維相區別,所以幾十年來一直難以大面積推廣。

    3、合成纖維


    混凝土中使用的合成纖維

    合成纖維包括聚丙烯纖維、聚酯和聚丙烯腈纖維等,它與鋼纖維的相似點是不受水化產物的侵蝕,有一定的抗拉強度,可三維亂向分布于混凝土基體中。其阻裂原理是充分發揮了纖維數量優勢,具有很大的表面積,對微裂縫約束,使之不至于連通,效果顯著。但是合成纖維密度小,單絲直徑較小,存在增稠效應,不利于混凝土的震動密實,由于合成纖維的抗拉強度較低,在使用過程中其破壞形態主要是纖維被拉斷,且在抗老化、耐堿方面也不夠好。

    4、碳纖維

    碳纖維是20世紀60年代開發研制的一種高性能纖維,具有抗拉強度和彈性模量高、化學性質穩定,與混凝土粘結良好的優點,但由于碳纖維價格昂貴,工程應用中受到很大的限制。

    從以上幾種纖維混凝土的性能可以看出,這幾種纖維都存在一些缺陷,在滿足高性能混凝土方面都是不太理想,無法很好地解決現存的一些問題。

    三、新型玄武巖纖維混凝土


    連續玄武巖纖維是近幾年來才時有報道的新纖維,它是一種無機纖維材料,用純天然火山噴出巖為原料,經1450~1500℃高溫熔融后快速拉制而成的連續纖維,其外觀為金褐色,具有卓越的綜合性能和較低的價格。

    玄武巖纖維除了具有強度高、防滲抗裂、耐高溫、耐酸堿腐蝕能力強、抗沖擊性好等一系列優點外,試驗證明玄武巖纖維對混凝土性能有很好的改善作用,與鋼纖維和合成纖維相比,玄武巖纖維的結合性更好,玄武巖纖維抗腐蝕耐銹蝕性均好于其它纖維。因此,玄武巖纖維用于水泥混凝土中,相比鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、合成纖維混凝土和碳纖維混凝土較有明顯的性能、價格等綜合優勢,替代潛力巨大。


        

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    普通混凝土

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