摘要：纖維的特性及纖維混凝土在使用過程中應(yīng)注意的地方。
關(guān)鍵詞：纖維 纖維混凝土
一、前言
庫爾勒市座落于歐亞大陸和新疆腹心地帶，塔里木盆地東北邊緣，北倚天山支脈庫魯克山和霍拉山，南臨世界第二大沙漠-塔克拉瑪干沙漠?！皫鞝柪铡笔蔷S吾爾語，意思是“眺望”。庫爾勒市是華夏第一大州——巴音郭楞蒙古自治州的首府，是全州政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，全市總面積7117平方公里，總?cè)丝?3.8萬，有漢、維、蒙、回等23個(gè)民族。
庫爾勒市現(xiàn)有兩家商品混凝土攪拌站，分別是新疆西部建設(shè)股份有限公司巴州分公司和天山神州攪拌站。兩家攪拌站年生產(chǎn)商品混凝土45萬立方左右。
庫爾勒市常年干旱少雨，市域內(nèi)植被稀少、風(fēng)沙大。因當(dāng)?shù)靥厥獾臍夂蛟?，庫爾勒市商品混凝土澆筑完畢后出現(xiàn)裂縫的可能性較大，不僅影響結(jié)構(gòu)的安全性，而且嚴(yán)重危害混凝土的耐久性。
混凝土裂縫的成因眾多：（1）配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)。（2）骨料級(jí)配不良。（3）模板支撐剛度不足。（4）風(fēng)吹日曬，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或不足。（5）混凝土塑性過大，沉陷不均勻等。
針對(duì)不同的成因，應(yīng)采取不同的解決方法，來提高混凝土的防裂性能。而在混凝土中摻入纖維，充分發(fā)揮纖維的抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大的作用來改善混凝土的性能正逐漸成為一種被廣泛認(rèn)可并使用的方法。
二、纖維混凝土的研究與應(yīng)用
纖維混凝土是指在混凝土中摻入某些非連續(xù)性的短纖維或連續(xù)的長纖維作增強(qiáng)材所組成的混凝土的總稱。纖維可減少因荷載在基體混凝土引起的細(xì)裂縫端部的應(yīng)力集中，控制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，而且混凝土與纖維界面間粘結(jié)力較大，把混凝土承受的外力傳到抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大的纖維上來，增強(qiáng)了混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊韌性。目前在實(shí)際工程中使用的纖維混凝土的品種主要有綱纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土、尼龍纖維混凝土以及碳纖維混凝土。
本文重點(diǎn)闡述聚丙烯纖維混凝土和鋼纖維混凝土。
三、聚丙烯纖維混凝土
聚丙烯纖維混凝土最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的美國，用于軍事工程以解決混凝土受炮擊后易碎的問題。我國是90年代才開始研究并使用的。
聚丙烯纖維是一種束狀或網(wǎng)狀的合成的高分子碳?xì)浠衔?，由聚丙烯薄膜?jīng)高倍拉伸或抽絲后制得。
聚丙烯纖維混凝土的配制、攪拌、澆筑過程應(yīng)注意的事項(xiàng)：
?。?）適用于機(jī)械攪拌，不適宜人工攪拌，以防止聚丙烯纖維分布不均勻，甚至結(jié)團(tuán)。
?。?）宜先將骨料、水、水泥攪拌均勻后，再加入聚丙烯纖維攪拌均勻。也可先將聚丙烯纖維、水泥、骨料干拌后，再加入水濕拌均勻。通常情況下，干拌法有利于聚丙烯纖維在混凝土中均勻分散，其效果較濕拌好。但應(yīng)注意，混凝土攪拌時(shí)間不宜過長，混凝土均勻即可，否則會(huì)造成聚丙烯纖維損傷而降低強(qiáng)度。
（3）聚丙烯纖維混凝土應(yīng)采用機(jī)械振搗，不宜人工插搗，混凝土宜在接近終凝時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，防止纖維外露。
聚丙烯纖維混凝土的主要性能：
?。?）聚丙烯纖維減少了混凝土泌水，抑制了混凝土的塑性收縮，因纖維的網(wǎng)架作用阻止了混凝土中各組分的不均勻沉陷，使得混凝土的干縮降低60%，減少了裂縫的產(chǎn)生，增加了混凝土的致密性，提高了混凝土的抗?jié)B性和抗凍融性。
(2)混凝土的抗折強(qiáng)度提高了10%-20%，抗沖擊強(qiáng)度提高了40%-60%，抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度雖無明顯提高，但混凝土破壞前有較高的延伸率?；炷恋淖冃文芰τ泻艽筇岣?，達(dá)到最大荷載后仍不破碎，這對(duì)受地震破壞的建筑物中的人員安全有著重大的意義。
新疆西部建設(shè)股份有限公司巴州分公司在218國道庫爾勒——尉犁段改造第二合同段的收費(fèi)島項(xiàng)目的路面工程中使用了聚丙烯纖維混凝土，取得了良好的效果。C30的混凝土中摻入體積率為0.2%的聚丙烯纖維后，混凝土的抗折強(qiáng)度提高了31%，抗?jié)B能力提高了14%。完全符合設(shè)計(jì)要求。
四、鋼纖維混凝土
鋼纖維混凝土在我國也是90年代初開始研究、應(yīng)用的。鋼纖維一般是由鋼錠切削、鋼絲冷拔、薄鋼板剪切或熔鋼抽取而成，從材質(zhì)上可分為碳鋼纖維和不銹鋼纖維兩種。
鋼纖維混凝土的配制、攪拌、澆筑過程應(yīng)注意的情況：
?。?）鋼纖維混凝土宜采用機(jī)械強(qiáng)制攪拌，不適于人工攪拌，防止鋼纖維攪拌不均勻。
（2）宜優(yōu)先將鋼纖維、水泥、骨料干拌均勻后，再加水濕拌。也可先攪拌骨料、水、水泥，再用鋼纖維分散機(jī)布料，然后攪拌均勻。
?。?）鋼纖維混凝土在運(yùn)輸過程中應(yīng)防止離析，必須采用機(jī)械振搗，不得采用人工插搗?；炷帘砻娴匿摾w維必須壓入混凝土內(nèi)，不得外露，以免生銹。
鋼纖維混凝土的主要性能：
（1）鋼纖維使混凝土的干縮降低了10－30%，抑制了裂縫的產(chǎn)生，提高了混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性。
（2）鋼纖維在適宜摻量范圍內(nèi)，鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度隨鋼纖維摻量的增加而提高，可達(dá)30%，達(dá)到最大拉應(yīng)力仍具有一定的承載與變形能力?？拐蹚?qiáng)度可提高50%-70%。抗沖擊韌性、耐疲勞性可增強(qiáng)幾倍。但抗壓強(qiáng)度增加不大。
新疆西部建設(shè)股份有限公司巴州分公司在南疆鐵路K453+968.6米公鐵立交橋橋面板上應(yīng)用了鋼纖維混凝土，C30混凝土的抗壓強(qiáng)度增加了11%，抗折強(qiáng)度增加了51%，抗沖擊韌性、耐疲勞性均有很大的提高。達(dá)到了預(yù)期的效果，取得了優(yōu)異的效益。
五、纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理：
摻入混凝土中的纖維在混凝土內(nèi)部各個(gè)方向上亂排，起到了“次要增強(qiáng)筋”的作用：
（1）提高了混凝土基體的抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度。
（2）延緩并阻止混凝土基體裂縫的擴(kuò)展，提高了混凝土的抗?jié)B性。
（3）提高了混凝土基體的變形能力，從而改善其抗沖擊韌性的能力。
?。?）提高了混凝土基體的抗凍融性，增強(qiáng)了混凝土的耐久性。
但不是所有的纖維對(duì)混凝土都有增強(qiáng)作用，能起到增強(qiáng)作用的纖維必須符合的要求：
（1）纖維比水泥基體的抗拉強(qiáng)度至少要高2個(gè)等級(jí)。
?。?）纖維的彈性模量要足夠大。
?。?）纖維的延伸率要比水泥基體高1個(gè)等級(jí)。
?。?）纖維與水泥基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度不應(yīng)低于1 Mpa。
?。?）纖維的長徑比要大于臨界值，纖維的體積率必須達(dá)到一定的范圍，才能充分發(fā)揮增強(qiáng)作用。
?。?）纖維要耐水泥水化堿性產(chǎn)物的侵蝕。
六、纖維混凝土的應(yīng)用前景
混凝土中摻入特定的纖維后，抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性、抗凍融性都得到了顯著提高，提高了工程的效益和耐久性，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。目前，聚丙烯纖維混凝土在水工混凝土、路面、河堤、停車場(chǎng)等工程中得到了大量使用，鋼纖維混凝土在隧道加固、高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁面板、鐵路軌枕中得到了應(yīng)用，都取得了良好的效果。聚丙烯釬維的價(jià)格低廉，用途廣泛，聚丙烯釬維混凝土的發(fā)展前景較好。但鋼纖維的成本較高，是大量推廣鋼纖維混凝土的不利之處。
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