種纖維混凝土的特性及前景分析

當今世界,混凝土仍然是使用量最大的建筑材料,隨著建筑、交通運輸業的不斷發展,對混凝土性能的要求也越來越高,從而促進了對混凝土增強材料的研究和應用,纖維增強材料便以其優異的物理力學性能,廣泛地應用于混凝土材料中。纖維增強混凝土發展較早,目前關于鋼纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土等研究已比較成熟,并廣泛地應用于工程實踐中。而對福塔纖維、鋼絲/鋼絲網纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維、杜拉纖維等對增強混凝土的性能研究和應用較少。文中介紹了以上各種纖維增強混凝土的特性及其應用,為工程應用提供了依據。
  

1 福塔(FORTA)纖維瀝青混凝土
   隨著交通業的不斷發展,越來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量比3:1混合而成,是一種新型的聚合物有機纖維。
   國外在20世紀八十年代開始研究纖維對瀝青混凝土性能的改善,并應用于工程實踐;而我國關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、高溫穩定性、抗疲勞性及其水穩定性;同濟大學的袁峻、曹麗萍等人對福塔纖維在改善瀝青混凝土高溫穩定性方面進行了詳盡的研究,得出以下結論:1)加入福塔纖維后,提高了混合料的高溫穩定性以及整體穩定性。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,并且當福塔纖維摻量為0.045%時效果最佳。福塔纖維的加入,使瀝青混凝土的路用性能得到顯著改善;適應當前交通運輸的發展,具有廣闊的發展前景。
  

2 鋼絲/鋼絲網纖維混凝土
   混凝土中加入亂向分布的鋼纖維,可以阻止混凝土內部微裂縫的發展和外部宏觀裂縫的發生與發展;增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能;提高結構的疲勞性及其耐久性;延長結構的使用壽命。但其成本昂貴,使其應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性能,而且成本低;其僅需要剪切加工費,因而其經濟效益良好,同時做到了廢物再利用。
   鋼絲網纖維混凝土是在纖維混凝土中加入高強雙向鋼絲網片,提高了混凝土的初裂強度,解決了短纖維取向和摻入量受限的問題;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,簡稱PVA)纖維是一種化學纖維,最初的主要目的是解決人們的衣著問題,經過幾十年的發展,其應用范圍越來越廣泛:漁業、包裝材料、水溶性材料以及增強材料。作為增強材料PVA纖維,其主要的優點可見文獻[3]。將其加入到混凝土中后,其力學性能的改善主要表現為:1)由于PVA纖維的加入,混凝土的抗拉強度提高;而抗壓強度增長較小。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,提高了結構的延性和抗破壞能力。4)PVA纖維的加入,使構件的耐久性大大提高。
   目前,PVA纖維混凝土已廣泛用于抗震、修復工程(可用噴吹法)和提高結構耐久性的工程中。
  

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。
[Page]
   2)低溫抗裂能力、抗水損害能力、抗疲勞性能增強。3)延長了路面的使用壽命。聚酯纖維的加入明顯改善了混合料的性能,其必將在以后的養護工程、新建工程中得到廣泛的應用。
  

5 杜拉纖維混凝土
   杜拉纖維是一種以100%PP原膠為原料,經過特殊生產工藝而制成的高強度聚丙烯束狀纖維,其具有比重小、抗拉強度高、抗老化、耐侵蝕、與水泥漿粘結性能好等優點;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性。2)使得構件抗折強度稍有提高;抗壓性能影響較小。3)提高了混凝土的耐久性、抗滲、抗凍、耐腐蝕、抗沖擊性能。
   杜拉纖維混凝土以其優異的物理力學性能得到了廣泛的應用:建筑工程、機場道路、水利工程中的渡槽、橋梁等各項工程中。
  

6 芳綸纖維混凝土
   芳綸纖維混凝土使用連續長絲增強混凝土的又一高性能化學纖維,早在20世紀60年代美國就已研制成功,其抗拉強度高、彈性模量高、低密度以及較好的熱穩定性,因而芳綸纖維已用于混凝土復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性能都有所改善,使原來脆性的再生混凝土表現出一定的延性;提高了再生混凝土的韌性性能;并且其綜合效益良好;我國在“十一五”中將再生混凝土作為重要的發展研究對象,鋼纖維再生混凝土具有非常好的發展前景。
   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,并且應用于舊橋的修復工程中。
   7.3玄武巖連續纖維混凝土
   文獻[7]對連續性玄武巖纖維的的特性進行了敘述,加入混凝土中以后,可以解決鋼筋銹蝕問題,且其價格合理,市場前景極為廣闊。
  

8 結語
   隨著我國經濟技術的飛速發展,對建筑、交通、水利等各個行業混凝土的物理力學性能提出了更高的要求;單一品種纖維增強混凝土材料已不能滿足現代化的要求,迫切需要研究和應用新型的纖維增強材料,擴大它們的應用范圍?茖W工作者以及工程界人士應加強以上各種纖維增強混凝土的研究和應用,并制定相應的標準和規范,以滿足對混凝土高強、高性能的要求。
  

參考文獻:
[1]袁峻,曹麗萍,孫立軍/福塔纖維瀝青混凝土高溫性能研究[J].建筑材料學報,2006,9(4):436-441.
[2]陳曉蓮,李鳳桐/鋼絲網纖維混凝土在工程中的應用[J].混凝土,2006,9(3):84-96.
[3]王曉剛,毛新奇,趙鐵軍/聚乙烯醇纖維水泥基復合材料[J].青島建筑工程學院學報,2006,9(4):28-31.
[4]李業剛,安平,王貴美/聚酯纖維在瀝青混合料中的應用及性能[J].江蘇建筑,2006,(1):43-44.
[5]董平/簡述杜拉纖維的性能及在建筑工程中的應用[J].郵電設計技術,2002,(11):53-57.
[6]鄭曉廣,趙安芳,沈新元/化學纖維在建筑領域中的應用———纖維增強、防裂混凝土[J].河南城建高等?茖W校學報,2006,8(2):44-48.

[7]田春竹/玄武巖連續纖維在建筑結構中的應用前景[J].黑龍江水利科技,2006,(3):80-81.



轉自——【中國混凝土與水泥制品網】