纖維混凝土技術論文

　　纖維混凝土是提高混凝土抗裂效能的有效技術措施之一。下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　淺議纖維混凝土

　　【摘要】本文通過介紹纖維的種類、應用及優缺點，簡單論述了纖維在混凝土中的作用機理及其對混凝土各項效能的影響。

　　【關鍵字】混凝土;纖維;機理;效能

　　混凝土一般是由水泥、粗骨料、細骨料和水經過凝結硬化而形成，有時也包含活性摻合料、惰性摻合料、外加劑等組分。由於混凝土是彈性模量較高而抗拉強度較低的材料，所以若混凝土在受約束條件下發生收縮而產生的拉應力大於其抗拉強度，則會導致產生裂縫。近代科學關於混凝土強度的微觀研究以及大量工程實踐所提供的經驗都說明，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徵，科學的要求應是將其有害程度控制在允許範圍內。

　　纖維增強混凝土***下面簡稱纖維混凝土***是提高混凝土抗裂效能的有效技術措施之一。纖維混凝土可以看作是混凝土與相對較短的、離散的、不連續纖維複合而成。纖維的摻入並不能從根本上提高混凝土強度，其主要作用是控制纖維混凝土的開裂，並在水泥基體開裂後，改善材料的效能。纖維在開裂期間通過橋接作用，為纖維混凝土提供開裂後的延性。儘管纖維混凝土與整個混凝土生產市場相比所佔份額仍然較小，但它在北美仍然具有20%的年增長率，每年世界上混凝土使用的纖維已達到300000噸以上。目前纖維混凝土主要應用於混凝土路面***60%***、噴射混凝土***25%***、預製構件***5%***和其它一些特殊結構中。

　　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、長度不連續、長徑比大約20-100、有多種截面形狀的鋼質纖維。它可以由割斷鋼絲、切削鋼片或鋼材經加熱熔融後抽絲而成。鋼纖維通過沿著長度或在末端呈現特形狀態，以此加強水泥基材和纖維的粘結力。

　　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和紡織工業發展而產生的人造纖維。用於水泥混凝土中的合成纖維型別有丙烯酸纖維、芳族聚醯胺纖維、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，有助於改善混凝土斷裂後的效能。

　　1.3.1 聚丙烯纖維

　　聚丙烯纖維是最常用的合成纖維之一，它具有化學惰性、不溶於水且比水輕的特點。一般將聚丙烯纖維製作成一定長度的圓柱狀纖維束，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，減少毛細管通道。混凝土遭遇火災時，聚丙烯纖維可減少混凝土剝落。

　　1.3.2 丙烯酸纖維

　　丙烯酸纖維可用於取代石棉纖維生產水泥板和屋面瓦。丙烯酸纖維混凝土複合材料開裂後具有較高韌性和延性。

　　1.3.3 芳族聚醯胺纖維

　　芳族聚醯胺纖維具有高的抗拉強度和拉伸彈性模量，還具有高達160℃的強度保持力、200℃高溫的尺寸穩定性、優越的抗靜力、抗動力疲勞和抗徐變性。可用來生產具有各種直徑的纖維束。

　　1.3.4 碳纖維

　　碳纖維具有高強度、高彈性模量及高硬度等特點。碳纖維對大部分化學物質是惰性的，其典型產品是纖維束，在摻入混凝土之前，碳纖維束一般應預先分散、以利於水泥漿滲透，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製得，然後通過擠、拉加熱轉化形成一種定向、結晶的纖維結構。尼龍纖維具有高抗拉強度、高韌性和良好的彈性恢復力。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作用。

　　1.4 天然纖維

　　在上個世紀60年代末期，人們開始對天然纖維以及其製作的混凝土特性進行研究，結果表明椰子纖維、劍麻纖維、竹纖維等植物纖維可用於生產混凝土製品。但是未經處理的天然纖維，其配製的混凝土容易發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理

　　纖維在混凝土中的作用受纖維的種類、長短、體積含量、分佈方式等影響。混凝土一般需要較大數量的短纖維來橋接大量微觀裂縫以避免較大的應力集中，短纖維的均勻分佈能夠增加材料的強度和韌性。在更高荷載作用下需要長纖維來橋接巨集觀裂縫，長纖維的存在顯著降低拌合物的工作性且其摻量應小心確定。低體積含量***<1%***的纖維用於減少收縮裂縫，它們一般用於易產生較大收縮裂縫並且具有較大暴露面積的板和路面中。中等體積含量***介於1-2%***的纖維能增加斷裂模量、斷裂韌性及抗衝擊性。可用於噴射混凝土或其它需要吸收能量的建築物，用來提高抗分層、分裂和疲勞的能力。高體積含量***>2%***的纖維導致複合材料的應變硬化。

　　纖維一般在混凝土中沿整個截面分佈，纖維分佈方式受成型方式影響。通常噴射成型時纖維多是二維分佈，而預拌混凝土施工成型時纖維是三維分佈。纖維混凝土的力學效能不僅取決於纖維和混凝土的性質，而且還取決於它們間的粘結。對於合理設計的纖維混凝土，其破壞的主要模式是內部的纖維被拔出，這會比纖維斷裂消耗更大的通量，並使纖維的效能得到充分發揮。

　　不同纖維與混凝土的粘結作用並不相同。鋼纖維的粘結主要由粘結力、摩擦力和機械齧合力組合而成。很多玻璃纖維和水泥反應，受到鹼的侵蝕而導致粘結力的減弱。有機纖維的粘結主要表面為機械齧合力。增加纖維-基體的粘結力的最常用方式是使纖維沿長度方向異型或末端呈現異型結構。

　　3、纖維對混凝土效能的影響

　　配製纖維混凝土必須確保纖維在混凝土中分散均勻，避免纖維隔離或團聚成球。當纖維長徑比、使用體積和粗集料粒徑都較大時，這個問題更加嚴重。纖維對混凝土的工作效能、力學效能、耐久效能和長期效能均有一定的影響。

　　3.1 纖維對混凝土工作效能的影響

　　眾所周知，普通混凝土加入任何種類纖維都會降低其工作性。工作效能的損失與混凝土中纖維體積濃度幾乎成正比。通常可以通過增加砂率、提高膠凝材料用量和增加火山灰材料來補償混凝土工作效能。必須通過反覆試驗才能確定。具有較低坍落度的纖維混凝土在現場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聚力，明顯增加新拌混凝土的體積穩定性。

　　3.2 纖維對混凝土力學效能的影響

　　使用纖維的目的不是為了提高混凝土的強度，纖維對力學效能的最重要影響是提高裂縫後期的延性，即韌性，從而提高混凝土的抗衝擊性能。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。研究人員發現纖維可提高混凝土結構的抗地震能力，也可提高混凝土樑柱的抗剪效能。

　　3.3 纖維對混凝土耐久效能的影響

　　纖維體積摻入量較少對混凝土的徐變特性或乾燥收縮影響很小，但是纖維在減少塑性收縮方面很有效果。由於纖維混凝土一般具有較高水泥用量和低水灰比，所以充分振搗密實和養護的混凝土，只要纖維能被水泥漿體保護，那麼將具有很好的耐久性。

　　作者簡介：

　　趙增華，男，1977-，漢族;山東省臨沂市人，現就職於臨沂市蘭山區建築工程質量檢測站

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