馬婉婷

【摘要】本文以工程中重要的新型材料——纖維混凝土為研究基礎(chǔ)，在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從纖維混凝土的作用機(jī)理、種類、作用等方面進(jìn)行了研究，并在結(jié)語部分對其進(jìn)行了展望。這些都會對今后的工程實(shí)踐起到了重要的借鑒意義。

【關(guān)鍵字】纖維 混凝土 新型

1、引言

纖維混凝土（1）通常是以水泥凈漿、砂漿或者混凝土為基材，以非連續(xù)的短纖維或者連續(xù)的長纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，主要作用是通過橋接作用來限制圍觀裂縫的發(fā)展，從而改善混凝土的性能。

2、作用機(jī)理

阻止水泥基體中原有缺陷的擴(kuò)展并有效延緩新裂縫（2）的出現(xiàn)；通過阻裂提高水泥基體的密實(shí)性，防止外界水分侵入；改善水泥基體抗凍、抗疲勞等性能，提高其耐久性；抗沖擊。提高水泥基體的耐受變形的能力，從而改善其韌性和抗沖擊性；抗拉。在使用高彈性模量纖維前提下，可以起到提高基體的抗拉強(qiáng)度的作用；改善水泥構(gòu)造物的表觀性態(tài)，使其更加致密、細(xì)潤、平整、美觀。

3、種類

3.1鋼纖維混凝土其技術(shù)特點(diǎn)是能提高混凝土的韌性（3）和抗拉強(qiáng)度，但是鋼纖維攪拌時易結(jié)團(tuán)，混凝土和易性差，泵送困難、難以施工且易銹蝕，鋼纖維混凝土的自重大、在制造方面使用大量的鋼材，加大了對鋼材的消耗，增加成本較多。

3.2 盡管玻璃纖維（4）已用于鋪設(shè)混凝土路面，但是玻璃纖維在使用中暴露很大的缺點(diǎn)，如玻璃纖維混凝土暴露于大氣中一段時間后，其強(qiáng)度和韌性會有大幅度下降，即由早期高強(qiáng)度、高韌性向普通混凝土退化。

3.3合成纖維包括聚丙烯纖維、聚酯和聚丙烯腈纖維等，它與鋼纖維的相似點(diǎn)是不受水化產(chǎn)物的侵蝕，有一定的抗拉強(qiáng)度，可三維亂向分布于混凝土基體中，其阻裂原理是充分發(fā)揮了纖維數(shù)量優(yōu)勢，具有很大的表面積，對微裂縫約束，使之不至于連通，效果顯著。

4、作用

4.1非結(jié)構(gòu)性裂縫

由外力所產(chǎn)生應(yīng)力而引起的裂縫可用提高混凝土鋪砌面、板墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加以補(bǔ)償。然而由混凝土本身收縮引起的內(nèi)蘊(yùn)應(yīng)力長期以來是一個需加控制 的問題。沉陷和收縮裂縫初期在一段時間內(nèi)是無法觀察到的，它們常被表面抹光于表面彌合，或者只是不夠?qū)?而看不到，直到混凝土裂縫由于荷載使這些微裂隙薄弱面發(fā)展成可見裂縫。在隨處都有纖維的混凝土中，亦可最大限度減小在有強(qiáng)度狀態(tài)下混凝土可能出現(xiàn)裂縫的寬度和長度。

4.2微觀補(bǔ)強(qiáng)

與鋼絲網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)比較，纖維混凝土除能防止裂縫的集中出現(xiàn)外，還有對混凝土補(bǔ)強(qiáng)防止塑性收縮裂縫的出現(xiàn)，加強(qiáng)抗沖擊、抗磨損、抗破損，具有防銹防蝕，并有安全、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。另外纖維混凝土不必使用吊車、固定鋼絲網(wǎng)等設(shè)備，因而可加快施工進(jìn)度，節(jié)省施工費(fèi)用。合成材料纖維絲是一種惰性材料，并不影響混凝土的成型特性，它能適應(yīng)多種表面處理工藝，如壓實(shí)成型、手抹刀擠抹、動力抹壓、表面涂層處理、涂顏色、干刷、加入液體早強(qiáng)硬化劑和加氣劑等。粘滯性亦即振動時的和易性好，不因加入纖維而影響其和易性。纖維不對水泥的化學(xué)水解作用產(chǎn)生任何影響，它完全是純力學(xué)作用改善其工作和力學(xué)性能。

4.3減少塑性裂縫和滲透性

摻加合成材料纖維的混凝土，明顯增加了混凝土早期抗收縮裂縫和震動引起 裂縫的能力。因為大部分混凝土裂縫在澆筑后第一個24h內(nèi)產(chǎn)生，這時混凝土最敏感產(chǎn)生震動裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發(fā)生，會增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷環(huán)境的表面增加，這使混凝土早期老化，并縮短其使用壽命。在加州大學(xué)伯克利分校和圣荷西州立大學(xué)進(jìn)行板件裂縫試驗表明，纖維絲在控制混凝土 裂縫的作用甚至在不是很好的養(yǎng)護(hù)條件下都十分明顯。試驗采用了很多不同原料和配比，并加和不加纖維摻料兩種情況，無一例外，纖維混凝土在抑制裂縫發(fā)生方面比無纖維的對比試件要少90%～100% 。混凝土板為無纖維摻加料的試板，2.5h就開始有微細(xì)裂縫，大部分裂縫在4h就已出現(xiàn)。而摻纖維的混凝土板在25h，甚至28d后未見裂縫。

4.4增強(qiáng)抗磨損能力

結(jié)果表明，根據(jù)轉(zhuǎn)動切削試驗法纖維混凝土增強(qiáng)抗磨損能力105%。使用纖維后增加的粗糙度，將使混凝土在同樣外露表面磨損試驗條件下，抗磨損能力增加1倍。試驗結(jié)果指出，纖維摻量為0.9kg/m3的板其撓曲強(qiáng)度比有鋼絲網(wǎng)的高2%，比素混凝土板高8%。而荷載-撓度曲線表明纖維混凝土完全可以用于代替焊接鋼絲網(wǎng)混凝土，鋼絲網(wǎng)一般都用于控制干縮裂縫的目的，特別在無鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。

4.5增加抗破損能力

纖維混凝土和素混凝土抗破損能力試驗用壓縮試驗機(jī)測定。試件尺寸為525mm×150 mm ×150 mm，高寬比為3.5∶1，以模擬高層建筑的柱子，壓力強(qiáng)度機(jī)加載速度為0.635 mm/m in。試驗結(jié)果表明，纖維混凝土試件的壓縮變形比素混凝土試件大10%，且并不碎塌，而素混凝土試件在出現(xiàn)第一個裂縫后，很快就碎裂坍塌。這一纖維混凝土的特性對考慮震動荷載下結(jié)構(gòu)對生命財產(chǎn)的影響時是十分重要的。在混凝土劈裂時，纖維就顯露，纖維從混凝土中拉出時，整個長度都和混凝土水泥漿粘結(jié)良好。

4.5增加抗沖擊能力

對有鋼筋的梁和無鋼筋的梁，加入的纖維束對混凝土有明顯增加其能量吸收的作用。纖維束有兩種作用，它們使裂縫間阻止其進(jìn)一步發(fā)展，并在承受應(yīng)力時，于鋼筋周圍加強(qiáng)混凝土和鋼筋的連結(jié)。當(dāng)纖維量達(dá)0.5%時，對有鋼筋的混凝土梁抗沖擊能力有明顯提高。

結(jié) 語

纖維混凝土發(fā)展經(jīng)歷告訴我們：必須在纖維上有所突破，才能使纖維混凝土這種高性能混凝土真正得到廣泛使用。纖維混凝土是一種新型建筑材料，可有效防止混凝土因早期干縮。但對纖維束本身的性能，如纖維絲的直徑強(qiáng)度、拉伸變形等尚未見有詳盡介紹。單價也是涉及應(yīng)用前景的問題。我國某些科研院所和高等學(xué)校也已開始著手進(jìn)行這方面研究，但應(yīng)用于實(shí)際工程，尚有相當(dāng)工作要做。

參考文獻(xiàn)

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