纤维混凝土范文1
关键词：钢纤维混凝土；技术；应用
中图分类号：TV431+.3文献标识码： A
一 引言
伴随着混凝土在工程方面使用更加广泛，不能满足工程要求的缺点就越来越明显。针对此情况长期以来，国内外许多专家和学者不断探索改善混凝土的性能的各种方法和途径，提出了一种以传统素混凝土为基体的复合材料钢纤维混凝土。
二 钢纤维混凝土的基本性能
钢纤维混凝土的特点是抗裂,抗拉,抗弯,抗剪,耐磨性能,疲劳强度和抗冻融性能均较普通混凝土有大幅提高。而发生这些变化的是因混凝土中掺入了钢纤维，下面我们就其的基本性能和引发的增强机能进行如下分析。
2.1 钢纤维基本性能
2.1.1钢纤维的类型及特征参数
钢纤维按材质分,有普通碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维,其中以普通钢钢纤维用量居多。
2.1.2钢纤维的主要性能
钢纤维的主要性能包括抗拉强度与黏结强度。试验表明,由于普通钢纤维混凝土主要是因钢纤维拔出而破坏,并不是因钢纤维拉断而破坏,因此钢纤维的抗拉强度一般能满足使用要求,而其与混凝土基体界面的黏结强度是钢纤维混凝土性能的主要因素。
2.2钢纤维混凝土的增强机能
目前对于混凝土中均匀而任意分布的短纤维对混凝土的增强机理存在着两种不同的理论解释。其一为美Romualdi提出的“纤维间距机理”;其二为英国的Swamy,mangat等人提出的“复合材料机理”。
三钢纤维混凝土的技术要求
因为不同的纤维类型对混凝土的增韧效果也有差异，还有其他原材料的采用都会影响混凝土的性能，所以我们对其有要求。同时，在一般情况下，纤维掺量影响着纤维对混凝土的增韧效果，而且纤维掺量的增加，会增大经济成本，因此这要求我们按照相关规范进行配合比设计、拌和，按照相关规范进行质量控制和施工。
3.1 原材料的质量要求
钢纤维：表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求。
水泥,骨料,水,外加剂和混合材料应符合国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》中的关规定。
3.2钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维混凝土的配合比是指钢纤维混凝土中各组成材料之间的比例关系。
钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土相比，在水泥混凝土拌合料中掺入钢纤维，主要是为了提高混凝土的抗弯、抗拉、抗疲劳的能力和韧性。
3.3钢纤维混凝土的拌和
对于钢纤维混凝土宜采用机械拌和。当钢纤维体积率高,拌和物稠度较大时,搅拌机一次拌和量不大于其额定拌和量的80%。
3.4钢纤维混凝土的质量控制
钢纤维混凝土的质量检验除应对原材料配合比施工主要环节按现行有关混凝土结构工程施工与验收规范的规定执行外,尚应检验下列项目:对钢纤维进行质量检验。取样制作抗压,抗折强度标准试件,坍落度不大于50mm的钢纤维混凝土用震动台振实;大于50mm的用木槌振实。抗压试块采用边长150mm的立方体为标准试件标准养护28天测定其抗压强度,抗折试件采用150m×150mm×550mm的标准试件经标准养护,在龄期达90天时进行测试。
3.5钢纤维混凝土的设计与施工要求
我国于1996年出版了《钢纤维混凝土试验》CECS13:89和《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS38:92,但本规程只对钢纤维混凝土结构不同于混凝土结构设计与施工的专门要求作出规定。在进行钢纤维混凝土结构设计和施工时,尚应与相应的规范配合使用。
四钢纤维混凝土的应用技术
钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。
4.1钢纤维混凝土在水利工程应用
水利工程钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，水利工程中相关方面使用钢纤维混凝土的有：支护工程、储水、防渗、输水管道工程、高速水流冲刷磨损部位、处于腐蚀环境中的构件、动力荷载作用部位和抗震结构节点、复杂应力部位等。
4.2钢纤维混凝土在道路和桥梁工程应用
钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。
4.3钢纤维混凝土在铁路工程应用
在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。
铁路方面在西康线椅于山隧道工程采用湿喷钢纤维混凝土取得成功，由于钢纤维混凝土的抗压、抗拉和抗剪强度大，具有很强的支护功能。
4.4钢纤维混凝土在港口及海洋应用
钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。
五钢纤维混凝土的经济和社会效益
根据各个工程方面事例，我们从钢纤维混凝土与普通混凝土性能对比上就可以直观的看出产生的经济效益。综合分析，对于旧混凝土路面，若采用钢纤维混凝土进行罩面修复，则一次性投资的费用比挖掉重建混凝土路面要节省许多。同样，从一次性投资、使用年限、维修费用、资金的时间价值来全面评价钢纤维混凝土路面工程的经济效益，与新铺沥青混凝土路面评价综合效益，钢纤维混凝土路面虽一次性投资较前者高，但从其维修费用、使用年限的不同考虑，以及和资金的时间效益，用年成本法计算其等值年金，结果表明钢纤维混凝土路面每年支出的费用比沥青混凝土路面要低35％。采用钢纤维混凝土修补法，不但可使钢纤维混凝土的质量及其增强效果得到保证，而且还可提前开放交通，具有显著的经济效益和社会效益。
由以上可以看出钢纤维混凝的优越性，不仅仅体现在结构性能上，还在经济效益和社会效益上。
六 结语
纤维混凝土范文2
关键词：大体积混凝土 纤维混凝土 裂缝控制
随着科技和工业水平的不断提升，越来越多的新型材料逐渐被应用在现代建筑工程施工中，还有些材料是在传统材料的基础上添加其他物质或利用特殊工艺改良后的新材料，例如纤维混凝土混凝土。由于聚丙烯本身是一种具有很多纤维特性的材料，其在与混凝土结合后可以产生很强的握裹力，能够极大的增强混凝土的抗裂抗拉性能，实现很好的裂缝防治效果。除此之外，纤维混凝土还能改善混凝土的其他性能，且价格较为低廉，因此是一种极具发展潜力的新型建筑材料。以下本文就来分析其在大体积混凝土裂缝防治中的具体应用。
1、纤维混凝土在混凝土中的应用特点
纤维混凝土的主要成为是聚丙烯，其是通过特殊工艺而形成的高分子有机材料。将纤维混凝土应用在混凝土中能够极大的提高混凝土的各项性能，主要可以体现在以下几方面：
1.1增大混凝土的抗裂、抗拉、防渗性能。将纤维混凝土添加到混凝土浆液后，能够利用单丝纤维的作用提高浆液的抗裂能力，经过试验证明，其能够将混凝土的抗裂性能提高70%，将其防渗性能提高65%左右。
1.2增强混凝土的抗冲击性和耐磨性。尽管纤维混凝土的刚度不高，也不能很好的传递荷载，不过其能够吸收一定的冲击力，因而能够在混凝土内部阻止部分应力过于集中从而引起裂缝现象。可以说，纤维混凝土极大的提高了混凝土的抗冲击性与耐磨性。
1.3提高混凝土的耐久性和抗冻性。与增强混凝土的抗冲击性一样，纤维混凝土可以利用其吸收应力的作用来缓解温度应力对混凝土结构的破坏，从而避免温差裂缝的产生。通过改善其抗冻性能和抗疲劳性，很好的提高了混凝土的耐久性。
2、工程实例分析
由上述分析我们可以看出，将纤维混凝土添加到混凝土中能够极大的提高混凝土的品质，改良其多种性能，使混凝土在建筑结构施工中发挥出更好更大的作用。那么纤维混凝土是如何运用到混凝土施工中的呢？以下笔者就通过某大体积混凝土工程实例来详细介绍其具体应用。
2.1工程概况
某工程的基础需要进行大体积混凝土结构施工，该基础的长宽分别为17m、14.5m，要求太高不低于2m，需要的混凝土总量达744m3，已经属于大体积混凝土的施工范畴。目前大体积混凝土结构施工中最需要注意的问题就是混凝土的裂缝防治问题，如何防治混凝土裂缝也是大体积混凝土施工的难点。为了能够有效的解决这一难题，设计人员决定采用在混凝土浆液中掺入一定量的纤维混凝土。纤维混凝土在掺入混凝土中以后，不会对混凝土的化学性质产生任何影响，其主要是通过自身的物理结构来达到提高混凝土防裂性能效果的。本工程所使用的混凝土强度等级为C40。
2.2纤维混凝土的应用方法
纤维混凝土自身的外包装是利用溶解物质来制造的纸袋，所以，在掺入混凝土的过程中并不需要将纸袋打开。目前每袋纤维混凝土的重量为0.9kg。其包装在搅拌机中被绞碎之后，会直接融化，而纤维混凝土在这一过程中则与混凝土充分的拌合，使用方式极为便捷。此外，在将纤维混凝土和砂石水泥进行拌和的时候，要直接加水进行搅拌，搅拌方式与一般混凝土搅拌相同，但是搅拌的时候应当适当的延长1-2分钟，只要纤维混凝土在进行搅拌的过程中完全被绞碎成为单独的丝状即可。
2.3纤维混凝土所起到的效果
纤维混凝土网在混凝土内部形成均匀的乱向支撑体系，能有效阻止混凝土内原生裂缝的产生和发展；减少裂缝的数量和尺寸；有效阻碍骨料的离析，保证泌水均匀；阻碍沉降裂缝的形成。提高抗渗性能：纤维混凝土网可有效抑制混凝土的早期干裂缝及沉降裂缝，尤其可有效地抑制连通裂缝的产生，大大提高混凝土的密实性；从而提高混凝土的抗渗性能；提高耐磨性能和抗冲击性能：纤维混凝土网能够有效的控制混凝土拌合物的泌水现象，降低水泥颗粒的离析作用，改善基体界面的粘结性能，形成更加牢固的混凝土表面。纤维混凝土网同时能吸收冲击能，有效减少裂缝，增强介质材料连续性，减少冲击波被阻断引起的局部应力集中现象。
3、试验研究
防裂、抗渗性能的试验研究。用相同的材料和相同的配合比配制C40的高性能混凝土，分别制备空白混凝土试块（不掺纤维混凝土网，只掺粉煤灰）和粉煤灰+纤维混凝土网试块，检测其拌合物的坍落度及坍落度损失，抗渗以及硬化后的性能，对比试验结果：掺纤维混凝土网的混凝土比不掺纤维混凝土网的拌合物坍落度减小14%，同时1小时后的坍落度损失也减小；掺纤维混凝土网后混凝土的抗压强度有明显的提高，弹性模量有明显的提高；当水压为1.5MPa时粉煤灰+纤维混凝土网拌合物的渗水高度下降63.3%；当水压为2.0MPa时粉煤灰+纤维混凝土网拌合物的渗水高度下降87.5%。同时，表明混凝土在搅拌时不仅消除了离析现象，而且消除了与容器和工具间的粘滞的现象，泵送时不粘泵管。
试验表明，掺入纤维混凝土网可有效的抑制混凝土的早期干缩微裂及离析微裂的产生和发展，极大地减少了混凝土的收缩裂纹，尤其有效的抑制了连通裂缝的产生。均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起到“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水和集料的离析，从而使混凝土中直径>50μm的孔隙的含量大大降低，可以极大的提高抗渗能力。纤维混凝土网与水泥基体有极强的粘结力，可握裹更多的集料，从而更有效地起到抗裂作用，试验结果如下：以相同配合比的空白混凝土和PP网混凝土来进行抗压和抗拉强度试验，结果如表明：空白混凝土的抗压比下降幅度较大，而掺PP网的混凝土则下降幅度较小，其中PP网混凝土的抗压比随龄期的延长而呈小幅增长。掺入PP网混凝土内部形成三维交错支撑网络，纤维的弹性模量高于早期塑性的水泥基材，且纤维直径小，纤维问距较小，具有明显的阻裂效应，有效的抑制混凝土的塑性收缩。
4、结语
综上所述，采用掺入纤维混凝土的混凝土进行大体积混凝土施工是非常可行的，相较于其他大体积混凝土裂缝防治方法而言，这种防裂措施不但简单易行，便于操作，且更加经济合理，也不会受到施工人员技术水平的限制，是一种非常具有实用价值的抗裂技术方法。无论是从工程实例分析还是从试验研究结果来看，都说明了纤维混凝土在大体积混凝土的施工中具有很大的应用推广价值。
参考文献
[1]韦志鹏.纤维混凝土网混凝土桥面铺装的性能研究[J].中国新技术新产品.2010（9）
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关键词：钢纤维混凝土；公路路面；分类；基本性能；施工要点
公路是支持经济发展的骨骼，在“十二五”期间，公路建设必将迎来新的发展机遇和建设高潮。车辆的增多、运量的增加、建筑的造价都为公路提出了一个共同的要求——如何在不多的公路投资中取得更高的综合效益，为经济建设和社会服务，目前，在公路建设中推出钢纤维混凝土路面施工技术作为此项要求的回应。钢纤维混凝土路面具有易施工、长寿命和低成本的优点成为当今公路建筑的主体路面施工技术。公路建设施工应该提高钢纤维混凝土路面施工工作的重视，从钢纤维混凝土的分类入手，明晰钢纤维混凝土的性能和钢纤维混凝土的影响因素，做好钢纤维混凝土施工的关键控制工作，提高钢纤维混凝土公路路面的质量。
1 钢纤维混凝土的概述
1.1钢纤维混凝土的分类
首先，普通钢纤维混凝土，普通钢纤维抗拉强度高，对钢纤维表面进行变形处理可以改善其力学性能。其次，剪切钢纤维混凝土，由剪切冷轧薄板制得，与水泥砂浆的粘结性比较好，其强度非常高。其三，切削钢纤维混凝土，由旋转的铣刀切削软钢锭或厚钢板制得，切削钢纤维混凝土的强度较高，混凝土的粘结较好。最后，熔抽钢纤维混凝土，由熔融的钢水甩制而成，其弹性模量与抗拉强度都比高，方便制成各种变截面形状，自身强度完美。
1.2钢纤维混凝土的优点
首先，钢纤维混凝土强度与重量比值增大。其次，钢纤维混凝土具有较高的抗拉、抗压和抗弯的极限强度。其三，钢纤维混凝土具有良好的抗冲击性能和变形性能。其四，钢纤维混凝土具有较高的抗裂、抗疲劳、抗剪性能和良好的抗冻性与耐磨性能。最后，钢纤维混凝土具有良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝。
1.3钢纤维混凝土的机理
钢纤维在混凝土中可以对抗外力作用下基体中裂缝的扩展，通过形变提高整个钢纤维混凝土复合材料承受荷载的能力。
1.4钢纤维混凝土性能的影响因素
首先，钢纤维类型、钢纤维掺量、钢纤维长径比等。其次，混凝土原料中砂率、粗骨料最大粒径、减水剂、掺和料等因素都是影响钢纤维混凝土性能的主要因素。
1.5钢纤维混凝土在公路路面建设的应用
钢纤维混凝土具有优异的性能，目前在建筑领域已得到广泛应用，特别是在公路建设领域应用钢纤维混凝土作为路面主要材料的做法正逐渐普遍。由于钢纤维混凝土路面缩缝的间距为10m左右，比普通水泥混凝土路面的大，引起错台颠簸的横向缩缝大幅减少，从而明显减少了错台。因此，钢纤维混凝土路面的行车舒适性明显比普通水泥混凝土路面的高。但是，钢纤维混凝土路面的施工较普通混凝土路面复杂，如果在施工过程中控制不好，很容易出现钢钎维结团、拌合物工作性差等问题，反而降低了路面质量。因此，在钢钎维混凝土路面施工中，一定要严格控制各环节的施工质量，从而达到令人满意的效果。
2 钢纤维混凝土路面施工的要点
2.1做好钢纤维的分散控制工作
为使钢纤维充分分散，在搅拌机上安装上振动式钢纤维分散机，切忌人工分散。
2.2规范钢纤维混凝土的搅拌工作
采取先干后湿的工艺。首先，在搅拌机里干拌，再加水湿拌，每次的搅拌量控制在搅拌机容量的1/3以下。其次，采用强制式搅拌机，推荐使用双锥反转出料搅拌机，适当降低搅拌机的输出功率。
2.3做好钢纤维混凝土的运输工作
采用自卸运输车，尽量缩短运输距离，确保混凝土卸料过程中不发生离析现象。同时注意钢纤维混凝土运输时的温度控制。
2.4做好钢纤维混凝土路面的摊铺与振捣
首先，钢纤维混凝土在浇注时，不得有明显的浇注接头确保钢纤维混凝土浇筑的整体连续性。其次，钢纤维混凝土路面采用摊铺机摊铺，辅以人工整平。其三，钢纤维混凝土振捣作业应使用插入式振动棒，振捣持续时间以混凝土停止下沉、不再冒气泡并泛出泥浆为准，同时防止过振。
2.5做好钢纤维混凝土路面的抹面和压纹工作
将外露的钢纤维压入混凝土中，同时在抹平的钢纤维混凝土表面采用滚式压纹机沿路线横断面方向压纹。
2.6做好钢纤维混凝土路面切缝与养护工作
首先，当钢纤维混凝土养生强度达到设计强度的一半时，用切割机切缝。其次，保持施工缝与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝与路中线垂直。其三，混凝土路面采用洒水养生，终凝后用麻袋覆盖。其四，钢纤维混凝土路面应该做的每天洒水养护，保持潮湿状态。最后，钢纤维混凝土路面养生时间在10-15d。
纤维混凝土范文4
关键词：纤维混凝土；高温性能；生产建设
1 纤维混凝土
1.1 纤维混凝土定义
以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延伸率小、性脆，加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。
1.2 分类
所用纤维按其材料性质可分为：①金属纤维。如钢纤维、不锈钢纤维（适用于耐热混凝土）。②无机纤维。主要有天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉等）和人造矿物纤维（抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维）。③有机纤维。主要有合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等）和植物纤维（西沙尔麻、龙舌兰等），合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。以其基体的不同，可分为，①纤维水泥。由纤维与水泥浆或掺有细粉活性材料或填料的水泥浆组成的复合材料，多用于建筑制品，如石棉水泥瓦、玻璃纤维水泥墙板等。②纤维砂浆。在砂浆中掺有纤维，多用于防裂、防渗结构。如聚丙烯纤维抹面砂浆。
1.3 纤维与水泥的作用
1.3.1 纤维的作用
①阻裂作用。纤维可阻止水泥基体中微裂缝的产生与扩展。这种阻裂作用既存在于水泥基体的未硬化的塑性阶段，也存在于水泥基体的硬化阶段。当水泥基体硬化后，内部产生的拉伸应力超过其抗拉强度时，纤维可承载一部分应力，从而减少裂缝的产生。②增强作用。添加纤维可以弥补水泥基体本身的不足，如抗拉强度低、内部缺陷等，在一定程度上提高其强度。③增韧作用。当水泥基体在外荷载作用下，发生开裂，纤维可使材料具有一定的延性，不至发生脆性破坏。
1.3.2 水泥的作用
水泥基体在在纤维混凝土中起着三方面的作用，①粘结纤维。与纤维粘结在一起，成为一体，保护纤维。②承受荷载。水泥基体可使复合材料有较高的抗压强度。③传递应力。在外荷载作用下，最初与纤维共同承受拉应力，复合材料呈现弹性变形，一旦基体发生开裂后，通过与纤维的界面粘结将拉应力传递给纤维，减少了裂缝的产生。
1.3.3 纤维与水泥的相互影响
在纤维混凝土中，纤维与水泥基体通过各种因素，既相互复合、取长补短，又在一定范围内相互影响，相互制约。①纤维的最大掺量。在水泥净浆和砂浆中，纤维的掺量可显著大于混凝土，这是因为混凝土中含有较多的粗集料，是纤维的掺量受到很大的限制。纤维增强水泥的纤维体积率高于纤维混凝土。②纤维的长度。纤维长度必须超过水泥基体中最大粒子的直径才能发挥纤维的增强作用。一般纤维最小长度在水泥净浆和砂浆均低于在混凝土中的长度。但是在混凝土中纤维的最大长度也受到一定限制，不宜大于50mm，否则纤维可能会打团，新拌的混凝土也不宜密实。③纤维的取向。在水泥净浆或砂浆中，纤维增强体可处于一维定向或二维定向或二维乱向，而在混凝土中绝大多数情况下只能限于三维乱向。当纤维体积率相同时，纤维在水泥净浆和砂浆中的利用率显著高于在混凝土中。
2 纤维混凝土高温性能的研究现状
2.1 研究
研究表明，800℃ 时，混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15%，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约6%）；抗压强度剩余率约15% ，与基准混凝土的强度剩余率相当（约15%）； 劈裂抗拉强度剩余率约20%，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约10%）。另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能。20世纪70年代，很多学者对普通混凝土高温性能的研究表明，混凝土结构在火灾受热过程中可能发生毁坏性爆裂， 对于脆性和密度更大、渗透性更低的一般高强高性能混凝土，爆裂更易产生， 导致材料强度损失甚至构件坍塌，而且应力越大， 这种破坏越严重。通过许多学者对混杂纤维改善混凝土高温性能的研究，通常认为混凝土受热爆裂的过程， 就是混凝土中水分从混凝土内部逸出的过程。对于高强度混凝土，由于其密实度高，孔隙率低，蒸发通道不畅，使水不能足够快地逸出，从而产生几乎达到饱和蒸汽压的过高蒸汽分压，远远超过混凝土抗张强度，导致混凝土不能抵御这种过大的内部压力而发生爆裂。高性能混凝土加入混杂纤维后，情况发生了变化。
2.2 现状
针对纤维混凝土的优缺点，学者作了大量研究试验，纤维混凝土的高温性能在逐渐的改善。最近的研究表明，在混凝土内掺入一定量聚丙烯纤维可以起到防爆作用，欧洲一些学者的试验也证明了这点。基于这些研究成果，大量学者采用低熔点（聚丙烯纤维） 及高熔点纤维（钢纤维） 混杂，从增强混凝土高温力学性能及防爆裂方面进行了研究。随着研究的不断深入，技术水平也在不断提升，但是有许多不足有待完善。
3 影响高温性能的因素
钢纤维对混凝土抗压强度和弹性模量的影响较小。在温度升高时， 混凝土试块将产生较多微裂缝，随着钢纤维掺量的增加， 钢纤维对裂缝开展具有一定的抑制作用，从而其高温后强度较素混凝土的高温后强度降低要小。在高温作用下，钢纤维主要是通过阻止混凝土温度裂缝开展、增强抗裂性能起作用，对高温后抗拉强度的降低作用小于抗压强度。
根据聚丙烯纤维对温度的反映不同，不同温度下，聚丙烯纤维均不同程度的降低了混凝土残余抗压强度。当温度超过聚丙烯纤维的熔点，混凝土内的聚丙烯纤维就会挥发逸出，并在混凝土中留下相当于纤维所占体积的均匀孔道，这对于混凝土内由于温度升高所产生的水蒸气和热量的排出都是很有利的，可以降低孔压力，改善混凝土的抗爆裂性能.基于以上特点，聚丙烯纤维被广泛用于提高高温下混凝土的抗爆裂性能。
4 结语
本文通过对已有研究结果的分析，归纳，总结了纤维混凝土高温性能的研究现状以及不同纤维种类对混凝土强度的影响。目前国内对纤维混凝土的认识还需要很大的研究和投入。纤维混凝土高温性能的研究，在以后都生产建设与科学研究中，具有指导性的意义，同时要对该领域不断的进行探索。
参考文献
[1]黄承逵.纤维混凝土结构.机械工业出版社，2004
[2]沈荣熹，王璋水，崔玉忠.纤维增强水泥与纤维增强混凝土.化学工业出版社，2006
[3]陈辉国，刘盈丰，孙波，等.钢纤维掺量对混凝土高温力学性能的影响.重庆交通大学学报，2010
纤维混凝土范文5
在水泥混凝土中掺加纤维可以改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点，提高其抗掺性能、抗冲击性能。本文简要地介绍了纤维混凝土这种新型的建筑材料，就聚丙烯纤维混凝土的抗掺性能、抗拉性能开展试验研究。
关键词：纤维混凝土；物理性能；试验研究
1 纤维混凝土概述
纤维作为建筑材料使用已有相当长的历史，早期人们就把天然纤维，例如稻草、麦秆、棉、麻等添加到墙体材料中，以增加墙体的强度和韧性，防止墙体裂纹[1]。近代关于纤维混凝土的理论研究开始于1910 年，由美国的Porter 首创。1911 年美国的Graham 正式将钢纤维掺到混凝土中，并初步验证了它的优越性。著名的化学公司如杜邦公司、3M 公司、日本帝人公司等都开发出了多种水泥增强用纤维品种，并已经在高速公路、桥梁、摩天大楼、地铁、隧道等土木工程中获得广泛应用。
国内的研究起步较晚，上海合成纤维研究所研究了锦纶短纤维对水泥混凝土的增强效果，安徽皖维公司将高强高模聚乙烯醇短纤维用于增强混凝土。目前的相关标准有YB/T 151—1999《混凝土用钢纤维》、GB/T 21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》、GB/T 23265—2009《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》、GB/T 15231—2008《玻璃纤维增强水泥性能试验方法》等。
纤维混凝土通常是以水泥净浆或者砂浆为基体，以非连续的短纤维或者连续的长纤维做增强材料所组成的水泥基复合材料。纤维在其中起着阻止水泥基体中微裂缝的扩展和跨越裂缝承受拉应力的作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。纤维混凝土增强机理主要有两种理论。一种是纤维间距理论，另一种是复合力学理论。纤维间距理论由 Romualdi 和 Batson 于 1963 年提出，根据线弹性断裂力学来说明纤维对裂缝发生和发展的阻滞作用。该理论认为要增强混凝土的抗裂性和延性，必须尽可能地减小基体内部缺陷的尺寸，降低裂缝端的应力集中程度。而纤维的掺入起到了优化材料内部组织结构和降低裂缝端应力集中的双重效应。后来英国 Swamy mangat 教授提出了“复合材料机理”，从复合材料的混合原理出发，将纤维增强混凝土看作纤维的强化体系，用混合原理推求纤维混凝土的抗拉和抗弯拉强度。
2 用于水泥混凝土的纤维
用于水泥混凝土的纤维按其材质可分为三类。金属纤维：钢纤维、镀铜微丝钢纤维等；无机纤维：又分为天然矿物纤维（如玄武岩纤维）和人造矿物纤维（如耐碱玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维）；有机纤维：又分为植物纤维（如木质素纤维）、动物纤维和合成纤维。几种纤维性能对比见表1。
2.1 钢纤维
钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。它具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲和性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。但是钢纤维搅拌时易结团，混凝土和易性差，泵送困难、难以施工且易锈蚀，钢纤维混凝土的自重大、振捣浇注时往往会沉于混凝土下部，不可能均匀分布。
2.2 耐碱玻璃纤维
耐碱玻璃纤维强度/重量比要比钢大，具有高抗拉强度，延伸性低，很高的抗变形能力。玻璃纤维在道路工程施工中，有很广泛的应用，因为它与路面混合料具有良好的相容性。但玻璃纤维混凝土暴露于大气中一段时间后，其强度和韧性会有大幅度下降，即由早期高强度、高韧性向普通混凝土退化。
2.3 碳纤维
碳纤维是20世纪60年代开发研制的一种高性能纤维，具有抗拉强度和弹性模量高、化学性质稳定，与混凝土粘结良好的优点，但由于碳纤维价格昂贵，工程应用中受到很大限制。
2.4 玄武岩纤维
玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，比重为2.63g/cm3～2.8g/cm3，用它与水泥混凝土和砂浆混合时易于分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、耐久性好，耐酸又耐碱，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。
2.5 合成纤维
常用的大多数合纤，如经机械、表面活性剂、氧氟等表面处理后，其短纤都可用于混凝土的改性，从而提高或改善其物理力学性能，尤其是可大幅度提高其韧性。而且价格低廉，生产工艺先进，且施工方便，被广泛应用于广场、机场等大面积混凝土工程中。采用高弹性模量纤维可大幅度提高混凝土抗拉、抗弯强度。
2.5.1 按弹性模量可分为：
①高弹性模量纤维混凝土（如高强高模聚乙烯醇纤维、芳香族聚酰胺纤维），高弹性模量纤维混凝土在未产生裂纹之前，因纤维弹性模量较高，根据“混合定律”，复合材料的弹性模量随纤维掺量增加而增加，开裂之后主要是纤维受力，只要纤维体积掺量超过临界纤维体积掺量，复合材料承载能力就不会降低，反而增加。采用高弹性模量纤维可大幅度提高混凝土抗拉、抗弯强度，对韧性也有提高，但费用大。
②低弹性模量纤维混凝土（如：聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维）。它们与钢纤维的相似点是不受水化产物的侵蚀，有一定的抗拉强度，可三维乱向分布于混凝土基体中，其阻裂原理是充分发挥了纤维数量（每公斤数千万根）优势，具有很大的表面积，对微裂缝约束，使之不至于连通，效果显著。
2.5.2 按作用方式可分为：
①短纤维，改善纤维在水泥混凝土中的分散性，通过传递应力吸收高能量，有效抗击冲击力和控制裂缝。
②短纤维铺网或网状纤维，增加纤维与基体的接触面积和接触力，有效降低水泥混凝土固化过程中的塑性收缩，提高构件的耐冲击力，延长构件的使用寿命。
③异型化纤维。如V形纤维、Y形纤维、带钩形纤维等，异型化能够增加纤维与基体的接触表面，加强二者之间的有效粘结，提高增强增韧效果。
④表面涂层改性纤维，利用有机或无机化合物处理或涂层，改善纤维在混合过程中的分散性，提高纤维与基体材料的粘结力。
2.5.3 合成纤维加入水泥基体中的作用
①阻裂。阻止水泥基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并有效延缓新裂缝的出现。
②防渗。通过阻裂提高水泥基体的密实性，防止外界水分侵入。
③耐久。改善水泥基体抗冻、抗疲劳等性能，提高其耐久性。
④抗冲击。提高水泥基体的耐受变形的能力，从而改善其韧性和抗冲击性。
⑤抗拉。在使用高弹性模量纤维前提下，可以起到提高基体的抗拉强度的作用。
⑥美观。改善水泥构造物的表观形态，使其更加致密、细润、平整、美观。
大力开发合成纤维在非纺织类领域中的应用，已成为世界合纤市场保持持续发展的应对策略之一。开发我国合成纤维在产业中的应用，潜力巨大，而其中开发合纤在混凝土建材中的大量应用，对扩大合纤在产业中的应用领域，以及改善我国混凝土建材的性能具有重要意义。
3 物理性能试验
3.1 抗渗性能试验
试验依据GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[2]的规定进行。参照生产企业的建议（每方混凝土纤维掺量为0.9kg～1.8kg、长度为12mm～19mm）。试验采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm，掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3。试件共分为5组。每组6个试件。试件上口内部直径为175mm，下口内部直径为185mm，高度为150mm。混凝土配合比为水泥：石子：砂：水=360：1065：720：205。使用同一台搅拌机，纤维加在集料之间，干拌30s左右，然后加水泥和水进行强制搅拌。
试件试验龄期为28d，使用同一台混凝土抗渗仪（HP-4.0自动调压混凝土抗渗仪），采用逐级加压法，每次试验安排一组度件（6个）。试验时由初始0.1MPa开始加压，以后每隔8h增加0.1MPa，随时观察试件端面渗水情况。当6个试件中有3个试件表面出现渗水时，试验结束，记录此时的水压。
抗渗等级计算公式为：P=10H-1。其中：P——混凝土抗渗等级，H——6个试件中有3个试件渗水时的水压力（MPa）。试验结果如表2所示。
试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，大幅度提高了混凝土的抗渗性能，掺量越大，抗渗性能等级越高。
3.2 抗压强度、劈裂抗拉强度试验
试验依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》[3]进行。所用水泥为市售P.O42.5水泥，配制C40混凝土，水灰比为0.41。采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm。试件共分为5组（聚丙烯工程纤维掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3），每组3个试件。
试验结果如表3所示。
试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，对28d抗压强度有一定幅度（1.4%～3.3%）的提高，但对混凝土劈裂抗拉强度的影响明显，最高增幅为27.8%。
3.3 抗冲击试验
试验依据GB/T 21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》附录C[4]规定的混凝土抗冲击性能试验方法进行。所用水泥为市售P.O42.5水泥，配制C40混凝土。采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm。试件共分为5组（聚丙烯工程纤维掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3），每组6个试件。按附录C.1自制冲击装置，方形钢锤重4.5kg，垂直距离为457mm。
试验结果值如表4所示。
试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，对抗冲击性能有明显影响，可提高破坏冲击次数233%。
4 试验结论和建议
1）掺入聚丙烯工程纤维的混凝土抗渗性能改善效果与纤维掺量有关，在一定范围内，掺量越大，效果越好。掺入聚丙烯工程纤维后，对混凝土劈裂抗拉强度的影响明显，增幅为8.3%～27.8%，对抗冲击性能也有明显影响，破坏冲击次数提高2～3倍。综合考虑性能改善与经济成本，建议掺量为1.5kg/m3～1.8kg/m3。
2）相对于低弹性模量的聚丙烯纤维，高弹性模量纤维对混凝土性能的改善更为明显。杜修力[5]等研究表明，随着高强高模聚乙烯醇（PVA）纤维掺量由0.5%增加到1.5%，混凝土劈裂抗拉强度几乎呈线性增长，分别比基体混凝土提高14.695%、35.23%，拉压比提高了56.36%。彭苗[6]等研究表明，当玄武岩纤维掺量为4 kg/m3，28d抗压强度提高率为46.3%。具体纤维掺量和纤维长度等应根据纤维类型、混凝土用途等来确定。
3）日本防灾科学技术研究所与东京工业大学合作，用长度为1.2cm、截面宽度为0.03mm、1.5%比例掺加聚丙烯纤维制成混凝土，用这种混凝土建造的桥墩模型能够抵抗相当于1995年阪神大地震1.5倍的巨大晃动。我国在纤维混凝土的研究和推广应用方面应进一步加强，此外，掺入纤维对混凝土各项性能的长期影响方面的研究还有待深入进行。
参考文献：
[1]徐建军，叶光斗，李守群.用于混凝土增强的化学纤维[J].纺织科技进展，2006（2）：12-14.
[2]GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[S].
[3]GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》[S].
[4]GB/T 21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》[S].
[5]杜修力，田予东，窦国钦.纤维超高强混凝土的制备及力学性能试验研究[J].混凝土与水泥制品.2011（2）：44-48，71.
纤维混凝土范文6
混凝土发展至今已有100多年的历史，由于具有抗压强度高、耐久性好、强度等级范围宽及适用范围广泛等特点，使得混凝土不仅广泛运用于各类土木工程，造船业、机械工业、海洋的开发及地热等工程中。由于混凝土具有抗拉强度低，脆性大，对冲击、疲劳荷载的抵抗能力差，易开裂，且裂缝的存在会引起混凝土中钢筋锈蚀，影响混凝土抗冻融等能力，这些缺陷使得混凝土在工程中的运用受到限制。
合成纤维的出现大大的改善了混凝土的性能，尤其是聚丙烯纤维的运用使得混凝土的运用更为广泛。聚丙烯纤维混凝土是以混凝土为基体，以非连续聚丙烯纤维作为增加材料所组成的水泥复合材料。由于聚丙烯纤维在混凝土中起着减少塑性收缩缝，延缓裂缝扩展以及增进混凝土开裂后承载力与韧性的作用，使其有效的解决了随混凝土抗压强度提高而产生更为突出的收缩和脆性问题。聚丙烯纤维混凝土被大量使用于地下工程防水，工业和民用建筑屋面，墙体，地坪，水池，道路以及桥梁等工程之中。因此，聚丙烯纤维混凝土的耐久性便被人们所关注，以下系统的阐述了聚丙烯纤维的加入如何改善混凝土的性能以及聚丙烯纤维混凝土耐久性的研究现状和发展趋势。
1、国内外聚丙烯纤维混凝土耐久性的研究现状
1.1 国外聚丙烯纤维混凝土耐久性的研究现状
合成纤维混凝土的研究可追溯到20世纪60年代初期，Goldfein探索了用合成纤维作为水泥基体增强材料的可能性，结果表明，粘胶纤维因耐碱性差而不能使用，但聚丙烯、聚乙烯等合成纤维对水泥基体有不同程度的增强效果，尤其有助于提高材料抗冲击性。国外在20世纪70年代初就对聚丙烯纤维作为水泥基体的增强材料开展了较多的研究并已开始用于实际工程中。
1.2国内聚丙烯纤维混凝土耐久性的研究现状
同济大学混凝土材料研究国家重点实验室做了不同弹性模量的纤维对高强混凝土力学性能影响的实验。通过在水灰比为0.3的混凝土中掺入体积掺量为0.4%钢、维纶、聚丙烯纤维，研究掺入不同纤维后混凝土的抗压、劈裂抗拉、断裂等三个力学性能指标的变化。实验结果表明，掺0.4%低弹性模量的聚丙烯纤维使混凝土的28d抗压强度降低18.2%，但劈裂抗拉强度仅降低了5%。
2、聚丙烯纤维及聚丙烯纤维混凝土
2.1 聚丙烯纤维的物理化学性能
聚丙烯是由丙烯（化学式 ）聚合而成的高分子化合物是一种结构规整的晶体性聚合物，乳白色，无味，无嗅，无毒，轻质，是热塑性材料。聚丙烯纤维的物理化学性能也很适合用于建筑材料。
2.2 聚丙烯纤维混凝土的性能
聚丙烯纤维被称为混凝土的“次要增强筋”，是一种新型的混凝土防裂合成纤维，主要功能是抑制混凝土塑性裂纹的产生，同时改善混凝土的均质性，抑制混凝土内部由于失水，水化热，泌水，收缩，温差，自干燥引起的微裂缝隙生成。聚丙烯纤维通过以下效应对混凝土的性能产生影响：增稠效应，阻裂效应，界面效应，荷载传递效应，这其中，阻裂效应尤为明显。
2.2.1 聚丙烯纤维的增稠效应
稠度是指新拌混凝土软硬稀稠程度，是混凝土一项重要的工作指标。当掺入聚丙烯纤维后，新拌混凝土的维勃稠度提高，并随纤维的掺量增大而越趋显著，实验表明惨入聚丙烯纤维后，7、28d抗压强度基准混凝土均出现一定程度的下降，7d抗压强度平均值降幅为11.4%，28d抗压强度平均值降幅为11.3%，不同掺量的混凝土早期强度无明显变化，但后强度出现下降趋势。这是由于聚丙烯纤维本身属于低弹模纤维，无法在混凝土中承担应力，其次混凝土振动密实的难度增大，空隙率增加，最终影响了混凝土的强度。
2.2.2聚丙烯纤维的阻裂效应
聚丙烯纤维的阻裂效应是指对混凝土早起开裂的抑制作用，也是聚丙烯纤维最明显的效应。均匀散布的聚丙烯纤维在混凝土中呈现三维网络结构，起到支撑集料的作用，其作用效果是阻止粗、细集料的沉降，即粗集料首先下沉，然后是细集料。由于聚丙烯纤维的存在，同时也可以减少混凝土表面的析水，其次，纤维间距越小，增强作用越有效。
2.2.3聚丙烯纤维的界面效应
由于聚丙烯纤维的细度高，比表面积大，即使低掺量的聚丙烯纤维也能在混凝土中获得很大的纤维-基材界面，由于聚丙烯纤维的不亲水性，纤维-基材界面往往具有比基材更高的水灰比，这将造成聚丙烯纤维-基材界面效应呈弱界面效应，对混凝土的强度有一定影响。
2.2.4聚丙烯纤维的荷载传递效应
荷载传递效应是纤维增强型复合材料共有的一种纤维增强效应。聚丙烯纤维的荷载传递效应主要表现在早起的阻裂效应中，即能钝化裂缝隙尖端的应力集中，约束裂缝的扩展。但当纤维掺量较低时，荷载传递效应较弱。
3、聚丙烯纤维混凝土的耐久性
3.1聚丙烯纤维混凝土的抗冻融性
抗冻融性是混凝土长期性能和耐久性的重要指标。混凝土的抗冻融性，就是在饱水状态下多次冻融循环时保持混凝土强度的能力. 聚丙烯纤维的加入增加了混凝土的密实度，改变了混凝土的孔结构，打孔的百分含量减少，从而在一定程度上改善了混凝土的抗冻融性能。因此，这方面需要进行更为深入的研究.当然聚丙烯纤维的加入能提高混凝土的抗冻融性能，但也绝不能忽视纤维作用之外的常规因素，例如水灰比等。
3.2聚丙烯纤维抗碳化性
混凝土对钢筋的保护作用主要取决于两方面，一是混凝土的高碱性使钢筋表面形成钝化膜；二是保护层对外界腐蚀介质、氧化以及水分等的阻止作用。聚丙烯纤维在混凝土中的作用，并不是直接影响混凝土碳化的速度，只是由于掺加纤维的原因，使得钢筋保护层变得更加完善，从而间接地起到延缓混凝土碳化的作用。
3.3聚丙烯纤维的抗渗透性
混凝土抵抗水渗透的性能称之为抗渗性。大量实验和工程实践证明，掺加聚丙烯纤维可以起到明显的提高混凝土抗渗性能的作用。中国国家建筑材料测试中心按GBT82-1985对含有体积率为0.05%与0.1%杜拉纤维的混凝土的抗渗性测定结果，台湾荣民工程股份有限公司营建材料实验按Vom测试法，对分别含有体积率为0.098%的聚丙烯纤维混凝土的渗水量的测定结果均表明，掺入聚丙烯纤维有助于大幅度提高水泥基材料的抗渗性。纤维的存在起到了阻止砂浆或混凝土的离析现象，其次，纤维的阻裂作用，可减少裂缝的数量，裂缝的长度和宽度，特别是有效抑制贯通裂纹的产生，降低混凝土的孔隙率，从而提高混凝土的密实度和防水性能，在混凝土中大量散布着均匀的短纤维呈三维乱象分布，可以起到阻断混凝土内毛细作用的效果。
3.4聚丙烯纤维的抗冲磨性
在混凝土中掺入一定量的聚丙烯纤维可以提高混凝土的抗冲磨强度。掺0.6kg/m3聚丙烯纤维时，混凝土的抗冲磨强度可提高37%-40%。许多工程实践也证明，采用聚丙烯纤维混凝土铺设的道路，尤其是在停车场出入口等地段车流量较大的地方，更能表现出其优秀的耐久性能，至于相对柔软的聚丙烯纤维本身，对于严格物理意义伤的“耐磨”来说不可能作出贡献的。
4、结束语
