纖維混凝土目錄CONTENTS國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀01纖維的分類和在混凝土中的作用02纖維混凝土的性能分析03纖維混凝土在工程中的應(yīng)用04合成纖維混凝土實(shí)例講解05展望061國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀纖維混凝土，是纖維和水泥基料（水泥石、砂漿或混凝土）組成的復(fù)合材料的統(tǒng)稱，以水泥漿、砂漿或混凝土作基材，以纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，稱為纖維混凝土。其發(fā)展可追溯到一千多年前，古埃及人將稻草摻到粘土中來曬干做成磚頭；在我國(guó)民間，建造房屋時(shí)，在泥巴當(dāng)中摻入稻草、用黃土白灰拌合起來抹墻砌磚時(shí)摻入麻刀等由此可見，先人們通過實(shí)際探索發(fā)現(xiàn)，纖維加入無機(jī)膠結(jié)料中有助于降低其脆性并減少開裂。1910年，美國(guó)人Porter建議把短纖維均勻分散在混凝土中用以強(qiáng)化基體材料，這是近代關(guān)于纖維混凝土的理論研究的開端。1964年，丹麥的Krenchel博士論文《纖維增強(qiáng)材料》首次應(yīng)用復(fù)合材料理論研究了纖維增強(qiáng)無機(jī)膠結(jié)材料的機(jī)理。1997年Li和Kanda等人開始將PVA用于ECC（即設(shè)計(jì)水泥基復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱），制成了聚乙烯醇纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)在1970年引入纖維混凝土技術(shù)，在各科研院所和施工單位開展了大量纖維應(yīng)用于混凝土的研究工作，并逐步在實(shí)際工程中取得應(yīng)用。1993年頒布《纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》極大地推動(dòng)了鋼纖維在公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道、橋面、以及各種建筑制品等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。同濟(jì)大學(xué)馬一平認(rèn)為聚丙烯纖維幾何形態(tài)，即分散性越好其抗裂性越強(qiáng),聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土改善了抗彎韌性。武鐵明等人的研究表明，纖維均勻分布在新拌混凝土內(nèi)構(gòu)成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化中微裂縫的發(fā)展遭到纖維的阻擋，從而阻斷裂縫擴(kuò)展達(dá)到抗裂的作用。。1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2纖維分類及其作用摻入混凝土中的纖維按照其用途可分為：抗裂纖維和結(jié)構(gòu)(增強(qiáng))纖維2類：（1）其中結(jié)構(gòu)纖維可提高混凝土的延展性、抗彎強(qiáng)度、韌性以及抗磨損性等，能夠部分甚至全部替代鋼筋用于道路、機(jī)場(chǎng)等工程，實(shí)際應(yīng)用中主要以鋼纖維為主（2）而有機(jī)合成纖維多作為抗裂纖維使用，研究表明，結(jié)構(gòu)纖維的材質(zhì)、外觀、摻量以及方向分布等均會(huì)對(duì)纖維增強(qiáng)混凝土(FRC)的性能產(chǎn)生影響。2纖維分類及其作用（3）混雜纖維組合中，鋼纖維和聚酯纖維的組合可更好地減少塑性收縮裂縫。（4）

碳一鋼纖維由于有相似的彈性模量和協(xié)同交互作用，可有效地提高混凝土強(qiáng)度和彎曲韌性，并且適當(dāng)?shù)幕祀s纖維組合對(duì)斷裂韌性的影響要好于單一的纖維摻雜。（5）當(dāng)纖維摻量低時(shí)(w<2％，W為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，混凝土的抗壓強(qiáng)度不會(huì)明顯改變，但即使摻量非常低(w<0.5％)，也可以改善延展性和抑制裂縫的增大。（6）而纖維摻量變大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土的和易性降低另外，壓實(shí)和澆筑方法很可能會(huì)影響纖維的位置和分布，對(duì)纖維的增強(qiáng)效果產(chǎn)生明顯的作用，較長(zhǎng)的鋼纖維更容易垂直于荷載方向分布，從而更有效地提高彎曲強(qiáng)度而纖維長(zhǎng)徑比的不同也是影響混凝士性能和行為的重要因素3纖維混凝土的特性降低早期收縮裂縫，并可降低溫度裂縫和長(zhǎng)期收縮裂縫。裂后抗變形性能明顯改善，彎曲韌性提高幾倍到幾十倍，極限應(yīng)變有所提高，破壞時(shí)，機(jī)體裂而不碎。而且彎曲疲勞和受壓疲勞顯著提高。具有有優(yōu)良的抗沖擊、抗爆炸及抗侵徹性能?；炷恋哪湍バ浴⒛涂瘴g性、耐沖刷性、抗凍融性和抗?jié)B性均有不同程度的提高。提高混凝土的耐久性。以玄武巖纖維為例，介紹纖維對(duì)混凝土各種性能的影響。2）玄武巖纖維對(duì)高強(qiáng)混凝土的性能影響玄武巖纖維增強(qiáng)HSC彎曲性能彎拉強(qiáng)度反應(yīng)了混凝土梁抗彎能力的大小，是反映混凝土抗拉性能的又一指標(biāo)，尤其能反映纖維混凝土的受拉破壞情況。采用MTS810對(duì)試件進(jìn)行三分點(diǎn)加載小梁試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果不同齡期混凝土的抗彎拉強(qiáng)度如圖所示。與基準(zhǔn)混凝土相比，同齡期(3，7，28d)的玄武巖纖維混凝土的抗彎拉強(qiáng)度均有明顯提高，說明玄武巖纖維能有效地改善混凝土前期的強(qiáng)度和韌性。玄武巖纖維增強(qiáng)HSC收縮性能

參照美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)ACI-544《纖維增強(qiáng)混凝土的性能測(cè)試》中的水泥砂漿及混凝土干燥收縮裂縫測(cè)試方法測(cè)試試樣的抗塑性收縮開裂性能。其試驗(yàn)結(jié)果如下圖所示，與基準(zhǔn)混凝土相比，BFI—18，BFⅡ—18和BFⅢ—18的最大裂寬分別降低了85％，87％和94％。說明摻加玄武巖纖維后的HSC抗裂性能顯著上升，通過比較各組的開裂指數(shù)也可得到該結(jié)論，3組摻纖維的HSC開裂指數(shù)分別為基準(zhǔn)混凝土的6.7％，4.9％和22.8％。同時(shí)也說明直接短切玄武巖纖維對(duì)HSC的抗裂性能提高最大，有捻合股玄武巖纖維次之，無捻合股玄武巖纖維較。4纖維混凝土的工程應(yīng)用公路路面機(jī)場(chǎng)道面橋梁的橋面工業(yè)建筑地面賽場(chǎng)道面

發(fā)揮纖維混凝土抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度高，收縮小、整體性好、耐沖擊、耐疲勞、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，改善結(jié)構(gòu)使用性能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。第一類，彈性基礎(chǔ)板或其他承重結(jié)構(gòu)的板式結(jié)構(gòu)4纖維混凝土的工程應(yīng)用第二類，巖石和土基的維護(hù)結(jié)構(gòu)。水工輸水隧洞鐵路公路交通隧道巖石或土體護(hù)坡纖維混凝土由于抗折強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度高，能承受較大的圍巖和土體的變形作用而保持良好的整體性。在這一領(lǐng)域的應(yīng)用越來越收到工程界的重視。4纖維混凝土的工程應(yīng)用第三類，輸水、儲(chǔ)水和防滲工程

纖維混凝土由于抗裂性能好、收縮率低，因而具有防水防滲性能。為了增強(qiáng)防滲效果，工程中常常采用一些改性措施，摻入防水劑、聚合物等等。游泳池蓄水池剛性防水屋面地下室防滲4纖維混凝土的工程應(yīng)用第四類，耐沖刷、耐磨耗結(jié)構(gòu)：如水工建筑物第五類，水泥制品和預(yù)制構(gòu)件：隔墻板，屋面折板，波形瓦第六類，特殊功能的工程部位：如承受動(dòng)力荷載的重型機(jī)械基礎(chǔ)5.1合成纖維混凝土簡(jiǎn)介高性能混凝土比之普通混凝土的突出優(yōu)點(diǎn)是高耐久性、高體積穩(wěn)定性和高工作性，但是盡管如此，它仍不是完善的混凝土或理想的混凝土,其最為致的弱點(diǎn)是脆性增大，而且隨著高性能混凝土強(qiáng)度的提高，其破壞形式往往呈無征兆的爆炸性破壞，大量研究表明，在混凝土基材中摻加各類纖維是提高混凝土韌性的最有效途徑合成纖維混凝土的基本原理是將一種、兩種、或者更多種纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行不同的搭配加入混凝土基材中，產(chǎn)生一種既能發(fā)揮單一纖維的優(yōu)良性能，又能體現(xiàn)它們之間不同類型纖維搭配作用的新型復(fù)合材料。5.2幾種常見的纖維5.3合成纖維混凝土的形式1常見的幾種纖維混雜形式：

（1）不同性能纖維的混雜，高彈性的模量纖維是可以顯著提高混凝土的開始產(chǎn)生裂縫以及最大的荷載；高延性性能的纖維則可顯著提升混凝土的延展性和韌度。這兩類不同的纖維以一定比例混同可發(fā)揮明顯的增強(qiáng)、增韌作用。（2）不同尺度的纖維的混雜。不同長(zhǎng)度不同形狀的纖維對(duì)混凝土復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行改性。短一點(diǎn)的纖維比較細(xì)，在混凝土結(jié)構(gòu)中分散比較充分，主要的作用是增強(qiáng)水泥基材料的強(qiáng)度，推遲或者杜絕微裂紋在混凝土中的進(jìn)一步發(fā)展而粗一點(diǎn)長(zhǎng)一點(diǎn)的纖維擁有比較高的彈模較高的堅(jiān)硬程度，他們兩種不同類型的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能有效地降低干燥收縮引起的不良作用。5.4合成纖維混凝土實(shí)例分析1采用不同長(zhǎng)度的這種纖維與鋼纖維配制混凝土，并與素混凝土進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)和分析5.4合成纖維混凝土實(shí)例分析1從表1可以看出，素混凝土的稠度值最低，鋼纖維混凝土的次之合成纖維進(jìn)一步增加了稠度，并且隨著合成纖維長(zhǎng)度的增大，稠度增加更明顯。這是由于纖維的加人會(huì)占用部分水泥漿體對(duì)其進(jìn)行包裹，并且阻礙水泥漿體的流動(dòng)有研究，為了保持纖維增強(qiáng)混凝土的工作性，拌合物中應(yīng)保持足夠的漿體量以使纖維更好地分布。因此，混凝土纖維特別是合成結(jié)構(gòu)纖維的產(chǎn)品說明書中一般會(huì)提示應(yīng)比普通混凝土略提高減水劑的用量以抵消纖維對(duì)流動(dòng)性的降低作用。2混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，素混凝土的7d及28d的抗壓強(qiáng)度均最高，纖維的加入則分別降低了20％左右的7d強(qiáng)度和10％～20％的28d強(qiáng)度，鋼纖維降低強(qiáng)度的作用低于合成纖維，而合成纖維的長(zhǎng)度增加會(huì)進(jìn)一步降低強(qiáng)度，只是其降低7d強(qiáng)度的幅度遠(yuǎn)低于對(duì)28d強(qiáng)度的不利影響．5.4合成纖維混凝土實(shí)例分析（1）由于纖維的加入增加了與混凝土基體之間的大量不良界面，降低了混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而引起抗壓強(qiáng)度下降。（2）鋼纖維由于自身的硬度較高，加上磁力振動(dòng)成型時(shí)可能會(huì)誘使其同向分布可相對(duì)降低對(duì)混凝土強(qiáng)度的負(fù)面作用。（3）而合成維的自身硬度較低，并且在混凝土中呈多向異性分布，所以對(duì)強(qiáng)度的影響更大。（4）纖維長(zhǎng)度的增加僅會(huì)導(dǎo)致混凝土中的局部不良界面增大，而且在攪拌過程中更容易團(tuán)聚、形成混凝土內(nèi)部的宏觀結(jié)構(gòu)缺陷。因此長(zhǎng)纖維對(duì)混凝土強(qiáng)度的降低作用更明顯，說明其長(zhǎng)度的不利作用較為突出。5.4合成纖維混凝土實(shí)例分析（5）合成纖維可明顯提高混凝土的斷裂能，其作用高于同體積摻量的鋼纖維，這是因?yàn)樵诒焕龌炷恋倪^程中，合成纖維比鋼纖維受到了更長(zhǎng)周期的較大約束力。6展望

纖維混凝土作為一種新型的高性能建筑材料，其具備了較高的抗壓、抗拉、抗彎、抗沖擊強(qiáng)度及良好的抗凍、耐久等優(yōu)良性能，但是我國(guó)在纖維混凝土的研究目前還處在發(fā)展階段，其待解決的問題有纖維與混凝土的粘結(jié)、配合比、施工以及疲勞等，且隨著工程技術(shù)的發(fā)展，纖維混凝土?xí)辉絹碓綇V泛的使用在各行各業(yè)中。參考文獻(xiàn)1、《市政道路鋼纖維復(fù)合混凝土井座井蓋的應(yīng)用》.韶關(guān)市市政建設(shè)工程有限公司.

20132、《道路橋梁在施工中鋼纖維混凝土的應(yīng)用分析》.魏晨宇.宜春市公路勘察設(shè)計(jì)院.2016

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