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1、纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料纖維增強(qiáng)型水泥基復(fù)合材料一、纖維增強(qiáng)型水泥基復(fù)合材料的概述纖維增強(qiáng)型水泥基復(fù)合材料是以水泥與水發(fā)生水化、硬化后形成的硬化水泥漿體作為基體，以不連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長(zhǎng)纖維作增強(qiáng)材料組合而成的一種復(fù)合材料。普通混凝土是脆性材料，在受荷載之前內(nèi)部己有大量微觀裂縫，在不斷增加的外力作用下，這些微裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)展，并最終形成宏觀裂縫，導(dǎo)致材料破壞。加入適量的纖維之后，纖維對(duì)微裂縫的擴(kuò)展起阻止和抑制作用，因而使復(fù)合材料的抗拉與抗折強(qiáng)度以及斷裂能較未增強(qiáng)的水泥基體有明顯的提高。二、纖維增強(qiáng)型水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能具體表現(xiàn)在提高復(fù)
2、合材料的抗拉、抗裂、抗?jié)B及抗沖擊、抗凍性等。？2.1抗拉強(qiáng)度?在水泥基復(fù)合材料受力過(guò)程中纖維與基體共同受力變形，纖維的牽連作用使基體裂而不斷并能進(jìn)一步承受載荷，可使水泥基材料的抗拉強(qiáng)度得到充分保證；當(dāng)所用纖維的力學(xué)性能、兒何尺寸與摻量等合適時(shí)，可使復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度有明顯的提高?！?2.2抗裂性在水泥基復(fù)合材料新拌的初期，產(chǎn)生冇效的二級(jí)加強(qiáng)效果，從而冇效的減少材料的內(nèi)分層和毛細(xì)腔的產(chǎn)生；在硬化過(guò)程屮，當(dāng)基體內(nèi)出現(xiàn)第一條隱微裂縫并進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，如果纖維的拉出抵抗力大于出現(xiàn)第一條裂縫時(shí)的荷載，則纖維能承受更大的荷載，纖維的存在就阻止了隱微裂
3、縫發(fā)展成宏觀裂縫的可能。?2.3抗?jié)B性纖維作為增強(qiáng)材料，離析裂紋的產(chǎn)生及發(fā)展，減少材料的收縮裂縫尤其是連通裂縫的產(chǎn)生。另外，纖維起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水現(xiàn)象與集料的離析，冇效地降低了材料中的孔隙率，避免了連通毛細(xì)孔的形成，提高了水泥基復(fù)合材料的抗?jié)B性。2.4抗沖擊及抗變形性能2.5抗凍性纖維可以緩解溫度變化而引起的水泥基復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力的作用，從而防止水泥固化過(guò)程中微裂紋的形成和擴(kuò)散，提高材料的抗凍性；同時(shí)，水泥基復(fù)合材料抗?jié)B能力的提高也有利T*其抗凍能力的提高。?纖維的纖維摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響很大?合成纖維可有效地控
4、制由混凝土內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，使混凝土早期收縮裂縫減少50?90%,顯著提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性，使混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕時(shí)間推遲2.5倍。除抗裂外，合成纖維還能提高混凝土的粘聚性和抗碎裂性。?以聚丙烯合成纖維為例?摻入聚丙烯合成纖維后，混凝土的性能將發(fā)生變化，當(dāng)纖維含量適當(dāng)時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等均冇不同程度的提高。纖維摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響見(jiàn)下表。三、幾種主要增強(qiáng)型水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，常用于增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的纖維，主要包括鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維，聚乙烯醇纖維等。鋼纖維1910年美國(guó)Porter就提出了把鋼纖維均勻地撒入
5、混凝土中以強(qiáng)化材料的設(shè)想，隨后俄國(guó)學(xué)者伏?波?涅克拉索夫首先提出了鋼纖維增強(qiáng)混凝土的概念。1963年美國(guó)學(xué)者發(fā)表了一系列研究成果，從理論上闡述了鋼纖維對(duì)水泥基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理。我國(guó)對(duì)鋼纖維的應(yīng)用研究相對(duì)■于其它幾種纖維也比較早。冃前，鋼纖維水泥基復(fù)合材料因其具冇高抗拉強(qiáng)度和彈性模量而得到廣泛應(yīng)用，但其價(jià)格較貴、且在基體中不易于分散。碳纖維是20世紀(jì)60有超高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、與水泥基復(fù)合材料粘結(jié)良好等優(yōu)點(diǎn)。與鋼纖維相比較，碳纖維具有勝過(guò)鋼材的剛度和強(qiáng)度的優(yōu)良性能，碳纖維體積摻量為3%的水泥基復(fù)合材料與基準(zhǔn)水泥基復(fù)合材
6、料相比，彈性模量增加2倍，拉伸強(qiáng)度增加5倍。碳纖維的主要缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，最近幾年開(kāi)發(fā)的瀝青基短碳纖維己使它們的價(jià)格大為下降，但是與英它纖維比較，其價(jià)格仍然高得多，限制了英應(yīng)用。玻璃纖維因其具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高的特點(diǎn)，被廣泛用于鋪設(shè)水泥基復(fù)合材料路面等方面，在20世紀(jì)70年代，玻璃纖維在混凝土中的應(yīng)用就已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，但關(guān)于玻璃纖維混凝土的物理性能方面開(kāi)展的研究較少，這是因?yàn)椴ＡЮw維水泥基復(fù)合材料在新拌水泥基復(fù)合材料屮不易亂向分散且易受損傷，從而降低了材料強(qiáng)度，同時(shí)也存在污染環(huán)境的問(wèn)題。氣中一段時(shí)間后，其強(qiáng)度和韌性會(huì)有大幅度下降。纖
7、維水泥基復(fù)合材料會(huì)由早期的高強(qiáng)度、高韌性向普通水泥基復(fù)合材料退化，長(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)使得水泥基復(fù)合材料強(qiáng)度下降。冃前，玻璃纖維水泥基復(fù)合材料多應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固等方面。PVA纖維是指聚乙烯醇纖維，也稱之為維綸。以PVA為主要原料,運(yùn)用新型紡絲工業(yè)開(kāi)發(fā)制成的高強(qiáng)高彈模PVA纖維和水溶性PVA纖維，通常稱為新型PVA纖維?，F(xiàn)階段研究的PVA纖維不只增加強(qiáng)度,而且對(duì)混凝土還具有粘接性，使得耐震性和耐沖擊性提高，混凝土的斷裂和片狀剝落現(xiàn)象這些弱點(diǎn)也難以發(fā)生。而且,具有防止水向混凝土內(nèi)的浸入性質(zhì)，防止混凝土中性化，對(duì)防止鋼筋的腐蝕也有很大效果。
