摘 要:對(duì)研究較少的福塔纖維混凝土、鋼絲/ 鋼絲網(wǎng)纖維混凝土、聚乙烯醇纖維混凝土、聚酯纖維混凝土、杜拉纖維混凝土等纖維混凝土的性能及應(yīng)用進(jìn)行了介紹,并簡(jiǎn)單對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望,為工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞:纖維混凝土,特性,物理力學(xué)性能
中圖分類號(hào): TU528. 572
當(dāng)今世界,混凝土仍然是使用量最大的建筑材料,隨著建筑、交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)混凝土性能的要求也越來(lái)越高,從而促進(jìn)了對(duì)混凝土增強(qiáng)材料的研究和應(yīng)用,纖維增強(qiáng)材料便以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能,廣泛地應(yīng)用于混凝土材料中。纖維增強(qiáng)混凝土發(fā)展較早,目前關(guān)于鋼纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土等研究已比較成熟,并廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)踐中。而對(duì)福塔纖維、鋼絲/鋼絲網(wǎng)纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維、杜拉纖維等對(duì)增強(qiáng)混凝土的性能研究和應(yīng)用較少。文中介紹了以上各種纖維增強(qiáng)混凝土的特性及其應(yīng)用,為工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
1 福塔( FORTA) 纖維瀝青混凝土
隨著交通業(yè)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的新型材料用于瀝青混凝土路面中,福塔纖維就是其中的一種;它是由聚丙烯和芳綸按質(zhì)量比3∶1 混合而成,是一種新型的聚合物有機(jī)纖維。國(guó)外在20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始研究纖維對(duì)瀝青混凝土性能的改善,并應(yīng)用于工程實(shí)踐;而我國(guó)關(guān)于此方面的研究較少。在瀝青混合料中加入福塔纖維可改善其低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性及其水穩(wěn)定性;同濟(jì)大學(xué)的袁峻、曹麗萍等人對(duì)福塔纖維在改善瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性方面進(jìn)行了詳盡的研究,得出以下結(jié)論:1) 加入福塔纖維后,提高了混合料的高溫穩(wěn)定性以及整體穩(wěn)定性。2) 加入福塔纖維后,顯著提高了瀝青混凝土的抗永久變形能力,并且當(dāng)福塔纖維摻量為0. 045 %時(shí)效果最佳。福塔纖維的加入,使瀝青混凝土的路用性能得到顯著改善;適應(yīng)當(dāng)前交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,具有廣闊的發(fā)展前景。
2 鋼絲/ 鋼絲網(wǎng)纖維混凝土
混凝土中加入亂向分布的鋼纖維,可以阻止混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展和外部宏觀裂縫的發(fā)生與發(fā)展;增強(qiáng)混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能;提高結(jié)構(gòu)的疲勞性及其耐久性;延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。但其成本昂貴,使其應(yīng)用又受到一定的限制。而鋼絲纖維混凝土是利用廢舊的鋼絲繩,經(jīng)剪切后按一定的用量摻入普通混凝土中;它不僅具有鋼纖維混凝土的各項(xiàng)性能,而且成本低;其僅需要剪切加工費(fèi),因而其經(jīng)濟(jì)效益良好,同時(shí)做到了廢物再利用。
鋼絲網(wǎng)纖維混凝土是在纖維混凝土中加入高強(qiáng)雙向鋼絲網(wǎng)片,提高了混凝土的初裂強(qiáng)度,解決了短纖維取向和摻入量受限的問(wèn)題;有效的防止混凝土由于溫度、干縮和沉降等因素引起的裂縫;特別適用于對(duì)抗裂性能要求較高的工程中。
3 聚乙烯醇纖維混凝土
聚乙烯醇( Polyvinyl Alcohol ,簡(jiǎn)稱PVA) 纖維是一種化學(xué)纖維,最初的主要目的是解決人們的衣著問(wèn)題,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛:漁業(yè)、包裝材料、水溶性材料以及增強(qiáng)材料。作為增強(qiáng)材料的PVA 纖維,其主要的優(yōu)點(diǎn)可見(jiàn)文獻(xiàn)[3] 。將其加入到混凝土中后,其力學(xué)性能的改善主要表現(xiàn)為:1) 由于PVA 纖維的加入,混凝土的抗拉強(qiáng)度提高;而抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較小。2) PVA 纖維的加入,使得混凝土的韌性得到改善;抗沖擊性能明顯提高。3) PVA 纖維的加入,提高了結(jié)構(gòu)的延性和抗破壞能力。4) PVA 纖維的加入,使構(gòu)件的耐久性大大提高。目前,PVA 纖維混凝土已廣泛用于抗震、修復(fù)工程(可用噴吹法) 和提高結(jié)構(gòu)耐久性的工程中。
4 聚酯纖維瀝青混凝土
瀝青混凝土中加入聚酯纖維,有以下性能:1) 具有吸附、穩(wěn)定瀝青作用,從而使瀝青粘聚力增大,提高了混合料的抗車轍性能。2) 低溫抗裂能力、抗水損害能力、抗疲勞性能增強(qiáng)。3) 延長(zhǎng)了路面的使用壽命。聚酯纖維的加入明顯改善了混合料的性能,其必將在以后的養(yǎng)護(hù)工程、新建工程中得到廣泛的應(yīng)用。
5 杜拉纖維混凝土
杜拉纖維是一種以100 %PP 原膠為原料,經(jīng)過(guò)特殊生產(chǎn)工藝而制成的高強(qiáng)度聚丙烯束狀纖維,其具有比重小、抗拉強(qiáng)度高、抗老化、耐侵蝕、與水泥漿粘結(jié)性能好等優(yōu)點(diǎn);將其加入混凝土中可大大改善混凝土的性能。
杜拉纖維的加入:1) 阻止了混凝土的離析,保證了混凝土的均質(zhì)性。2) 使得構(gòu)件抗折強(qiáng)度稍有提高;抗壓性能影響較小。3)提高了混凝土的耐久性、抗?jié)B、抗凍、耐腐蝕、抗沖擊性能。
杜拉纖維混凝土以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能得到了廣泛的應(yīng)用:建筑工程、機(jī)場(chǎng)道路、水利工程中的渡槽、橋梁等各項(xiàng)工程中。
6 芳綸纖維混凝土
芳綸纖維混凝土使用連續(xù)長(zhǎng)絲增強(qiáng)混凝土的又一高性能化學(xué)纖維,早在20 世紀(jì)60 年代美國(guó)就已研制成功,其抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高、低密度以及較好的熱穩(wěn)定性,因而芳綸纖維已用于混凝土復(fù)合材料中以滿足不同的要求。
7 其他類型的纖維混凝土
7. 1 鋼纖維再生混凝土
鋼纖維的加入使再生混凝土的力學(xué)性能都有所改善,使原來(lái)脆性的再生混凝土表現(xiàn)出一定的延性;提高了再生混凝土的韌性性能;并且其綜合效益良好;我國(guó)在“十一五”中將再生混凝土作為重要的發(fā)展研究對(duì)象,鋼纖維再生混凝土具有非常好的發(fā)展前景。
7. 2 鋼纖維輕骨料混凝土
同樣鋼纖維的加入大大改善了輕骨料混凝土各方面的性能,并且應(yīng)用于舊橋的修復(fù)工程中。
7. 3 玄武巖連續(xù)纖維混凝土
文獻(xiàn)[7 ]對(duì)連續(xù)性玄武巖纖維的的特性進(jìn)行了敘述,加入混凝土中以后,可以解決鋼筋銹蝕問(wèn)題,且其價(jià)格合理,市場(chǎng)前景極為廣闊。
8 結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)建筑、交通、水利等各個(gè)行業(yè)混凝土的物理力學(xué)性能提出了更高的要求;單一品種纖維增強(qiáng)混凝土材料已不能滿足現(xiàn)代化的要求,迫切需要研究和應(yīng)用新型的纖維增強(qiáng)材料,擴(kuò)大它們的應(yīng)用范圍。
科學(xué)工作者以及工程界人士應(yīng)加強(qiáng)以上各種纖維增強(qiáng)混凝土的研究和應(yīng)用,并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,以滿足對(duì)混凝土高強(qiáng)、高性能的要求。
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