纖維混凝土品種及制備與性能

(一)品種 

以水泥漿、砂漿或混凝土作基材,以纖維作增強材料所組成的水泥基復合材料,稱為纖維混凝土。纖維可控制基體混凝土裂紋的進一步發展,從而提高抗裂性。由于纖維的抗拉強度大、延伸率大,使混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊強度及延伸率和韌性得以提高。纖維混凝土的主要品種有石棉水泥、鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土及碳纖維混凝土、植物纖維混凝土和高彈模合成纖維混凝土等。 

(二)制備與性能 

1.鋼纖維混凝土 

(l)材料。制備普通鋼纖維混凝土,主要使用低碳鋼纖維。制備耐火混凝土,則必須使用不銹鋼纖維。圓截面長直形鋼纖維直徑一般為o.25~0. 75mm;扁平形鋼纖維厚度為0. 15~0. 4mm,寬度為0.25~0. 9mm,長度均為20~60mm。為改善界面黏結,還有端部帶彎鉤的鋼纖維等。 

鋼纖維混凝土一般使用425號、525號普通硅酸鹽水泥,高強鋼纖維混凝土可使用625號硅酸鹽水泥或明礬石水泥。使用的粗骨料最大粒徑以不超過15mm為宜。為改善拌和物和易性,必須使用減水劑或高效減水劑;炷恋纳奥室话悴粦陀50%,水泥用量比普通未摻纖維的應高10%左右。 

(2)摻量。為保證纖維能均勻分布于}昆凝土,長徑比不應大于100,一般為60~80。對每種規格的纖維都有一最大摻量的限值,一般為0.5%~2%(體積率)。 

(3)攪拌。鋼纖維混凝土采用強制式攪拌機攪拌,為使纖維能均勻分散于混凝土中,應通過搖篩或分散機加料。攪拌的投料順序與普通混凝土不同。一種方法是先將粗細集料、水泥和水加入攪拌機,攪拌均勻后再將纖維加入攪拌。另一種方法分三步,第一步先將粗細集料攪拌均勻,第二步加入纖維攪拌,最后將水泥和水加入再攪拌。 

(4)搗實。不同的搗實方法,對纖維的取向有很大的影響。采用泵送至倉內,不加插搞,纖維在其中呈三維亂向;如采用插入式振動裝置搗實,則大部分纖維呈三維亂向,少部分為二維亂向;采用平面振動器振搗,則大部分呈二維亂向,少部分為三維亂向;采用噴射方式,纖維在噴射面上呈二維亂向;采用“離心法”或“擠出法”,纖維取向介于一維定向與二維亂向之間;如果在磁場中振搗,纖維則沿磁力線方向分布。 

(5)力學性能。摻入鋼纖維,顯著地改善了混凝土的力學性能。當摻量在許可范圍之內,可提高抗拉強度30%—50%,抗彎強度可提高50%~100%,韌性可提高10~50倍,抗沖擊強度可提高2~9倍,抗壓強度提高較小,可達15%~25%。鋼纖維混凝土還可使干縮率降低10%~30%。 

鋼纖維混凝土成本高,施工難度也比較大,必須用在最應該用的工程上。如重要的隧道、地鐵、機場、高架路床、溢洪道以及防爆防震工程等。 

2.玻璃纖維混凝土 

在玻璃纖維混凝土中使用的纖維必須是抗堿玻璃纖維,以抵抗混凝土中Ca (OH)z的侵蝕?箟A玻璃纖維,在普通硅酸鹽水泥中也只能減緩侵蝕,欲大幅度提高使用壽命,應該使用硫鋁酸鹽水泥。 

玻璃纖維混凝土對粗細骨料及配合比無特殊要求,與鋼纖維混凝土基本類同。玻璃纖維混凝土在力學性能方面肯定比鋼纖維泥凝土低,抗壓強度與未摻纖維的相比,還略有降低。但其韌性很高,可提高30~120倍,而且具有較好的耐火性能。主要用于非承重與次要承重的構件上。 

3.聚丙烯纖維混凝土 

聚丙烯膜裂纖維是一種束狀的合成纖維,拉開后成網絡狀,也可切成長度為19~64mm的短切使用。為防止老化,使用前應裝于黑色包裝容器中。 

施工工藝分為攪拌法與噴射法。纖維的摻量因工藝不同而異。采用攪拌法切短長度為40~70mm,體積摻率為0.4%~1%;采用噴射法切短長度為20~60mm,體積摻率為2%~6%。聚丙烯纖維}昆凝土,力學性能不高,一旦混凝土開裂,纖維混凝土即發生開裂,抗壓強度亦無明顯提高。唯抗沖擊強度較高,可提高2~10倍。收縮率可降低75%?捎糜诜浅兄氐陌、停車場等。