幾種纖維在增強混凝土中應(yīng)用

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1、第30卷第期4高科技纖維與應(yīng)用Vol.30No.4第20054期年月,8倪敬達于湖生Hi-TechFiber&Application幾種纖維在增強混凝土中的應(yīng)用-Aug.200537-幾種纖維在增強混凝土中的應(yīng)用倪敬達于湖生青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院山東青島266071摘要:介紹了聚丙烯纖維碳纖維鋼纖維和玻璃纖維增強混凝土的基本性能其中聚丙烯纖維有較好的技術(shù)經(jīng)濟性能已在混凝土工程中廣泛應(yīng)用由于碳纖維等后3種纖維有高強高模和韌性可用于次結(jié)構(gòu)甚至主結(jié)構(gòu)的增強或加固用同時簡介了國內(nèi)外研究情況以及一些實際應(yīng)用案例指出今后有待研究的問題和研究的重點及方向關(guān)鍵詞:混凝土纖

2、維混凝土聚丙烯碳纖維鋼纖維玻璃纖維中圖分類號:TU528.572;TU528.58文獻標識碼:A文章編號:1007-9815200504-0037-04引言作用后面3種纖維屬于高模量纖維可以明顯改纖維增強混凝土FiberReinforcedConcrete善硬化水泥漿和混凝土的強度和韌性從而可用簡稱纖維混凝土FRC它是以水泥漿砂漿于各種半承重的制品甚至用于承重結(jié)構(gòu)或混凝土為基體以金屬纖維無機非金屬纖維合成纖維或天然有機纖維為增強材料組成的1聚丙烯纖維增強混凝土復(fù)合材料近幾年來全世界每年的混凝土的用量均在由和PPPE等烯烴單體的均聚物或共聚物制3成的纖維統(tǒng)

3、稱為聚烯烴纖維同其它聚合物纖維50億m以上混凝土已成為使用量最廣的建筑材料也正朝著高強度高性能和多功能的方向相比聚烯烴纖維特別是聚丙烯纖維具有耐發(fā)展這就要求混凝土要具有很好的抗裂能力以化學(xué)腐蝕濕強度高加工性好質(zhì)輕蠕變收及很好的韌性目前國際上基本一致的認識是縮小價格低廉和在低摻量下對混凝土的抗裂FRC是提高混凝土抗裂性能和韌性的有效方法增韌效果顯著等優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟性能因而在建目前國內(nèi)外研究比較多用量比較大且效筑工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用果比較好的FRC主要有聚丙烯碳纖維鋼纖聚丙烯纖維以其優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟性能在對抗維和玻璃纖維的FRC這幾種常用于FRC纖維裂抗

4、沖擊和耐磨等有較高要求的混凝土工程中的基本性能見表1迅速推廣聚丙烯纖維屬低彈性模量合成纖維其中聚丙烯纖維是典型的低模量合成纖當將其摻入水泥基材后依靠纖維與水泥基材的維在混凝土硬化初期對基體有明顯的約束作界面粘結(jié)在未開裂的低應(yīng)力水平下共同承受外用但硬化后FRC一旦開裂如果承受持久的力由于纖維的彈性模量低于水泥基材當受外高應(yīng)力將產(chǎn)生較大的變形從而使復(fù)合體產(chǎn)生部拉力作用時纖維產(chǎn)生的變形大于水泥基材顯著伸長或較大的撓度纖維很難起到微筋材的在水泥基材未開裂前纖維對基材變形難以起到收稿日期:2005-07-27修定日期:2005-08-10作者簡介:1982-倪敬達

5、男山東臨沂人碩士研究生主要從事功能性紡織品開發(fā)與應(yīng)用的研究-38-高科技纖維與應(yīng)用第卷30表1幾種增強纖維的基本性能密度直徑彈性模量抗拉強度極限延伸率纖維品種/(gcm)-3/m/GPa/MPa/%聚丙烯纖維0.9115804927070079碳纖維1.701.90720380240045001.22.5鋼纖維7.8510010002003801300330玻璃纖維2.7081570801500350028限制作用故該纖維水泥基復(fù)合材料PFRC2玻璃纖維增強混凝土初裂抗拉強度難以得到提高若纖維摻量小至其不足以承擔基材開裂而傳遞過來的荷載則極限在玻璃纖維增

6、強混凝土GFRC中玻璃抗拉強度便很難提高抗壓強度抗彎強度同樣纖維的作用是當基材受到的應(yīng)力超過極限應(yīng)變也是如此但當基材開裂后由于纖維跨接于裂時能以盡可能小的間距產(chǎn)生大量微小裂縫從縫兩邊PFRC不會發(fā)生類似基材那樣的脆斷而使水泥基材的抗彎拉強度和抗沖擊強度得到明而是由于纖維拉斷或自基材中的拔出產(chǎn)生破壞顯改善試驗表明少量的短切纖維就足以控制究竟是纖維拉斷還是纖維拔出則主要取決于纖裂縫并提高基材抗沖擊強度纖維摻量超過臨界維與水泥基材間的粘結(jié)力和裂縫中纖維斷面上所含量以上能從本質(zhì)上提高水泥基材的抗拉強能承受拉力大小的比較若前者大于后者則纖度抗彎拉強度和極限應(yīng)變當然

7、因為水泥是維將被拉斷反之則纖維將自基材中拔出短切堿性的因此玻璃纖維用于GFRC方面也有很纖維多屬于纖維拔出破壞當纖維幾何形狀確定大的局限后纖維與水泥基材間的界面抗剪切粘結(jié)強度的玻璃纖維有玻璃絲和玻璃棉兩種只有紡織大小主要決定了FRC開裂后的性能若粘結(jié)強度玻璃纖維才能用于GFRC使用玻璃纖維做為水較高則開裂后的應(yīng)力水平保留率較高反之則泥的加強材料在保持纖維質(zhì)量分數(shù)0.05的條件較低若粘結(jié)強度一定則纖維摻量越大其裂下隨纖維長度的增加材料的力學(xué)性能會逐漸改后應(yīng)力水平保留率也越高善當纖維長度達到一定長時復(fù)合材料的力學(xué)性另外聚丙烯纖維對混凝土抗沖磨性能的改善能將趨

8、于穩(wěn)定因此為了獲得力學(xué)性能相對穩(wěn)定效果并不明顯有關(guān)聚丙烯纖維對混凝土抗沖磨的復(fù)合