合成纤维混凝土材料的发展与应用_周明耀
混凝土新材料的研发与应用
混凝土新材料的研发与应用一、引言混凝土是建筑中最基本的材料之一，它的强度和耐久性直接影响着建筑物的安全性和使用寿命。
近年来，随着科技的不断进步，混凝土新材料的研发和应用也日益增多。
本篇文章将从混凝土新材料的研发和应用两个方面进行阐述，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
二、混凝土新材料的研发1.高性能混凝土高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性、高流动性和高可塑性的混凝土，通常采用高强度水泥、高性能粉煤灰、矿渣粉等掺合材料，以及超级塑化剂和高效减水剂等添加剂进行调配。
高性能混凝土的研发和应用能够提高建筑物的抗震性、耐久性和使用寿命，广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道等重要工程。
2.自修复混凝土自修复混凝土是一种能够在受损处自行修复的混凝土，通常采用微生物、纳米材料、自修复胶凝材料等添加剂进行调配。
当混凝土受到损伤时，这些添加剂就会在混凝土中发挥作用，形成自修复效应。
自修复混凝土的研发和应用能够提高建筑物的耐久性和使用寿命，减少维修费用和工期。
3.高性能减震混凝土高性能减震混凝土是一种具有高强度、高耐久性和高减震性能的混凝土，通常采用高强度水泥、高性能粉煤灰、矿渣粉等掺合材料，以及高效减震剂和超级塑化剂等添加剂进行调配。
高性能减震混凝土的研发和应用能够提高建筑物的抗震性能和人员安全性，广泛应用于地震多发区的建筑和桥梁工程。
三、混凝土新材料的应用1.高速公路桥梁工程高速公路桥梁工程是混凝土新材料的重要应用领域之一。
在高速公路桥梁的建设中，采用高性能混凝土、自修复混凝土、高性能减震混凝土等新材料，能够提高桥梁的抗震性能、耐久性和使用寿命，保障行车安全和公路运营的稳定性。
2.高层建筑工程高层建筑工程是混凝土新材料的另一个重要应用领域。
在高层建筑的建设中，采用高性能混凝土等新材料，能够提高建筑物的抗震性能和耐久性，减少建筑物的维修费用和工期，保障人员安全和建筑物的稳定性。
3.地下隧道工程地下隧道工程也是混凝土新材料的重要应用领域之一。
合成纤维材料的生产及应用研究
合成纤维材料的生产及应用研究随着科技的不断发展，合成纤维材料得到了越来越广泛的应用。
合成纤维是一种由合成纤维素、聚酯、聚酰胺等高分子化合物制成的纤维。
它们具有高强度、高弹性和耐磨损等特点，适合于制作各种织物、非织造布、滤材等材料。
本文将从生产和应用两个方面来探讨合成纤维的研究现状。
一、生产1. 合成纤维的制备方法目前常用的制备方法有溶液纺丝法、螺旋延伸法、熔融纺丝法等。
其中，溶液纺丝法是最常用的制备方法。
这种方法是将高分子溶液注入纺丝模板，使溶液在齿轮泵或气压泵的作用下流经溶液泵头，产生离子作用力，使得纤维在空气中拉伸，并在极端的拉伸条件下经过结晶定向，最终形成纤维。
螺旋延伸法和熔融纺丝法则分别是通过加热熔融高分子或是将其转化为半液态状态后再进行拉丝，从而形成纤维。
2. 生产工艺的发展随着科技不断进步，合成纤维的生产工艺也得到了不断的改进和完善。
如在纺丝过程中引入纳米技术，可大大提高合成纤维的加工性能和使用寿命。
高分子材料的表面处理也越来越重要，如采用化学修饰、表面缩微等方式可以增强其黏附强度和耐化学溶剂腐蚀性能。
同时，生产过程中对环境的污染也被更加关注。
一些环保型生产工艺也逐渐得到广泛应用，如溶剂回收、废气治理等。
二、应用1. 合成纤维在织物中的应用由于合成纤维具有轻质、高强度、高模量等特点，适合于制作各种纺织品。
常用于制作运动服、内衣、紧身衣、泳装、旗袍等。
此外，合成纤维还广泛用于工程纺织品、防弹材料、防护服装等领域。
2. 合成纤维在非织造布上的应用由于合成纤维密度低、柔软性好等特点，在制造非织造布上也得到广泛应用。
常用于制作洁面巾、卫生巾、胶带、滤材等产品。
3. 合成纤维在医疗卫生领域的应用合成纤维在医疗卫生领域的应用也越来越广泛。
如用高分子制成的人造骨和人造血管，可以为患者提供更好的治疗选择。
同时，医疗用具中的高分子耐磨、抗菌等性能也可以通过改变高分子结构来增强。
4. 合成纤维在汽车、飞机等工业制品中的应用合成纤维由于其轻质、强度高、刚性大、阻尼性好等优点，被广泛应用于汽车制造、造船业、飞机制造等重工业领域。
纤维增强混凝土国内外研究现状
纤维增强混凝土国内外研究现状司西安分公司, 西安710061纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete,以下简称FRC）是一种高韧性的混凝土，其设计思想早在民间便有，将稻草混合拌入砂浆中制造土胚或土墙，以改善土坯或墙体的延性，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，还是最近几十年才逐渐创造出来的思路和做法。
目前常用的几种纤维增强混凝土有：钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete）、玻璃纤维混凝土（Glass Fiber Reinforced Concrete）、碳纤维混凝土（Carbon Fiber Reinforced Concrete）以及合成纤维混凝土（Synthetic Fiber Reinforced Concrete），如图1.1所示。
(a) 钢纤维 (b) 玻璃纤维(c) 碳纤维 (d) 合成纤维图1.1 纤维原材料钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。
这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻止混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
国外，钢纤维混凝土的应用始于上世纪70年代，有美国的Battele公司开发的熔抽钢纤维技术为钢纤维混凝土的应用提供了条件，此后在加拿大、英国、瑞典、日本等国家也迅速进行这方面的应用研究。
我国是从上世纪70年代着手对钢纤维混凝土进行材料力学性能的实验研究，并相继颁发了有关钢纤维混凝土的设计与施工规程。
目前钢纤维混凝土在结构工程、铺面工程、地下结构及其他特种结构工程等领域得到了比较广泛的应用[1]。
玻璃纤维混凝土是将弹性模量大的抗碱玻璃纤维材料均匀地分布在水泥砂浆或混凝土中，用以增强基材物理性能的一种复合材料。
与其他纤维相比，玻璃纤维具有高强度、高弹性模量、不燃性及价廉等优点，其存在的缺点之一是耐碱性差，易被水泥水化产物所产生的游离碱所腐蚀，引起强度下降。
纤维混凝土研究和应用(综述)
纤维混凝土研究和应用综述（作者：指导教师：）摘要：本文对纤维混凝土的诞生背景做了简要陈述，介绍了目前国内外研究和应用比较多的纤维混凝土种类和其特点，重点介绍了聚丙烯合成纤维的国内外研究应用状况，对目前有关纤维混凝土阻裂理论进行了简要介绍，最后提出纤维混凝土作为一种新型的复合材料在推广其使用过程中所面临的问题，同时也是纤维混凝土发展中需要解决的问题。
关键词：纤维混凝土，聚丙烯纤维混凝土，阻裂，发展，混杂纤维混凝土，趋势混凝土是土木建筑工程中最主要的材料，混凝土结构广泛应用于各种房屋，然而，在使用过程中混凝土的耐久性正在受到人们的不断重视。
耐久性问题在很大程度上影响了房屋的安全性能和使用功能，如混凝土屋面的渗水现象、严寒地区混凝土的冻融破坏、CL离子侵蚀对沿海建筑的破坏、混凝土碳化对承载力的损失、钢筋锈蚀造成的混凝土裂缝开展等。
这些问题不仅影响了人们的正常使用，缩短了建筑物的使用寿命，由于要经常进行大量维修加固，给经济造成了很大的损失。
为了提高混凝土的耐久性，人们研制出了抗裂能力强、抗渗性好、抗冻融的高性能混凝土，为了达到以上性能，人们往往的做法是在混凝土伴制过程中加入各种外添加剂，如减水剂、膨胀剂等，在一定程度上改善了混凝土的抗渗性，但是只能在局部阶段并在一定条件下才能发挥作用，而且有些外添加剂会对混凝土性能产生副作用。
一、纤维混凝土的诞生自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来，至今已有100多年的历史。
混凝土工程技术总是伴随着工程建设的需要和科学技术的发展而进步。
在开始阶段，人们使用高流动性混凝土，而获得的强度很低。
后来，配制成塑性和流动性混凝土，强度和使用都有所改善。
到20世纪中叶，水泥混凝土技术的进步和设备的进一步改进，使混凝土又向干硬性或半干硬性方向转变，配制的强度更高，施工难度也随之增加。
由于外加剂技术的进步，混凝土拌合物向塑性和流动性方向发展。
混凝土强度和流动度得以兼顾，工程质量和速度同时得到提高。
混凝土结构新材料的发展及应用讲诉
混凝土新材料及其结构的发展及应用混凝土新材料及其结构的发展及应用1.概述混凝土是有填充料、胶凝材料以及各种外加剂组成的复合材料。
并具有取材方便、常温下凝结固化、易于浇筑成型、经济实惠、耐高温性能好、水中生成强度、耐水性能好、维修要求低等优点，至今已成为世界上用量最大、用途最广的材料，成为现代工程结构首选材料。
同时也存在致命弱点，抗拉强度远小于抗压强度，在应用和解决问题的过程中，混凝土结构经历了素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土，素混凝土被称为第一代混凝土而预应力混凝土则被称为第三代混凝土。
随着社会发展以及人们对资源、环境、施工、使用及性能更进一步的需求，例如恶劣环境、高层大跨重载化、经济合理等。
在不断的研究和实验过程中混凝土结构的材料在原有的基础上有了很大的发展。
2新材料及其结构的发展2.1纤维混凝土纤维混凝土的出现是现代建筑材料发展中的一大进步,它与钢筋混凝土、预应力混凝土的出现有同等的重大意义。
,把短纤维均匀地分散在混凝土中来改善普通混凝土的脆性。
纤维混凝土的抗拉强度要比普通混凝土高2/3。
最初使用的纤维材料是石棉纤维,近些年来又采用其它纤维材料,其中钢纤维和玻璃纤维性能最好,最有发展前途。
钢纤维作为增强材料时,其弹性模量比普通混凝土高4倍,其韧性可达一般普通混凝土的30倍以上。
而玻璃纤维的强度相当于高碳冷拔钢丝的强度,约为2500~2500MPa。
目前,各国除了研制纤维混凝土以外,又研究在纤维混凝土中再配以普通钢筋,这样除了明显地增强抗拉强度以外,对抗爆结构更有显著的效果,能大大提高混凝土的抗爆裂强度,并可减少混凝土的飞散速度。
纤维配筋混凝土构件,还可代替普通混凝土构件中的箍筋和辅助钢筋,这对立体结构、落壁空间结构极为有利。
2.1.1技术原理纤维混凝土是指掺加短钢纤维或合成纤维作为增强材料的混凝土，钢纤维的掺入能显著提高混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗疲劳特性及耐久性；合成纤维的掺入可提高混凝土的韧性，特别是可以阻断混凝土内部毛细管通道，因而减少混凝土暴露面的水分蒸发，大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝。
新型环保混凝土材料的研发与应用
新型环保混凝土材料的研发与应用在当今社会，环境保护和可持续发展已经成为全球关注的焦点。
建筑行业作为资源消耗和环境污染的大户，也在积极寻求创新和变革。
其中，新型环保混凝土材料的研发与应用成为了推动建筑行业绿色发展的重要力量。
混凝土作为建筑中最常用的材料之一，其生产和使用过程中对环境产生了诸多负面影响。
传统混凝土的生产需要消耗大量的水泥，而水泥的制造不仅会排放大量的二氧化碳，还会消耗大量的能源和自然资源。
此外，传统混凝土在废弃后难以降解，对土地和环境造成了长期的负担。
因此，研发新型环保混凝土材料具有重要的现实意义。
新型环保混凝土材料的研发主要集中在以下几个方面：一是利用工业废渣替代部分水泥。
工业废渣如粉煤灰、矿渣等，具有一定的胶凝性能，可以在混凝土中替代部分水泥，从而减少水泥的用量，降低二氧化碳排放。
同时，这些工业废渣的利用还可以减少废弃物的堆积，实现资源的再利用。
二是开发高性能混凝土。
高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能，可以减少混凝土的用量和施工过程中的能耗。
通过优化混凝土的配合比，使用优质的骨料和外加剂，可以显著提高混凝土的性能，延长建筑物的使用寿命。
三是引入新型胶凝材料。
除了水泥之外，一些新型胶凝材料如地聚合物、硫铝酸盐水泥等逐渐受到关注。
这些材料具有更低的碳排放和更好的环保性能，为混凝土的绿色发展提供了新的途径。
四是添加纤维增强材料。
纤维如钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等可以增强混凝土的抗拉强度和韧性，提高混凝土的抗裂性能和耐久性。
同时，一些天然纤维如植物纤维也在研究中，其具有可再生和环保的优势。
在新型环保混凝土材料的应用方面，已经取得了一些显著的成果。
在基础设施建设中，如桥梁、道路等，高性能混凝土的应用可以提高工程的质量和耐久性，减少维修和养护成本。
例如，一些大型桥梁采用了高性能混凝土，不仅减轻了桥梁的自重，还提高了其抗风、抗震性能。
在民用建筑中，环保混凝土材料的应用可以改善居住环境。
混凝土结构新材料的发展及应用.
混凝土新材料及其结构的发展及应用混凝土新材料及其结构的发展及应用1.概述混凝土是有填充料、胶凝材料以及各种外加剂组成的复合材料。
并具有取材方便、常温下凝结固化、易于浇筑成型、经济实惠、耐高温性能好、水中生成强度、耐水性能好、维修要求低等优点，至今已成为世界上用量最大、用途最广的材料，成为现代工程结构首选材料。
同时也存在致命弱点，抗拉强度远小于抗压强度，在应用和解决问题的过程中，混凝土结构经历了素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土，素混凝土被称为第一代混凝土而预应力混凝土则被称为第三代混凝土。
随着社会发展以及人们对资源、环境、施工、使用及性能更进一步的需求，例如恶劣环境、高层大跨重载化、经济合理等。
在不断的研究和实验过程中混凝土结构的材料在原有的基础上有了很大的发展。
2新材料及其结构的发展2.1纤维混凝土纤维混凝土的出现是现代建筑材料发展中的一大进步,它与钢筋混凝土、预应力混凝土的出现有同等的重大意义。
,把短纤维均匀地分散在混凝土中来改善普通混凝土的脆性。
纤维混凝土的抗拉强度要比普通混凝土高2/3。
最初使用的纤维材料是石棉纤维,近些年来又采用其它纤维材料,其中钢纤维和玻璃纤维性能最好,最有发展前途。
钢纤维作为增强材料时,其弹性模量比普通混凝土高4倍,其韧性可达一般普通混凝土的30倍以上。
而玻璃纤维的强度相当于高碳冷拔钢丝的强度,约为2500~2500MPa。
目前,各国除了研制纤维混凝土以外,又研究在纤维混凝土中再配以普通钢筋,这样除了明显地增强抗拉强度以外,对抗爆结构更有显著的效果,能大大提高混凝土的抗爆裂强度,并可减少混凝土的飞散速度。
纤维配筋混凝土构件,还可代替普通混凝土构件中的箍筋和辅助钢筋,这对立体结构、落壁空间结构极为有利。
2.1.1技术原理纤维混凝土是指掺加短钢纤维或合成纤维作为增强材料的混凝土，钢纤维的掺入能显著提高混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗疲劳特性及耐久性；合成纤维的掺入可提高混凝土的韧性，特别是可以阻断混凝土内部毛细管通道，因而减少混凝土暴露面的水分蒸发，大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝。
混凝土材料研究与应用进展
混凝土材料研究与应用进展混凝土是一种常见的建筑材料，它由水泥、砂、骨料和水混合而成。
作为一种重要的材料，混凝土在建筑和基础设施工程中得到了广泛应用。
随着科技的发展，混凝土的研究和应用不断进步，不仅在强度和耐久性方面有所提高，而且在环保和可持续性方面也有了很大突破。
一、混凝土材料的研究进展1. 新型水泥水泥是混凝土的基础材料，其性质直接影响混凝土的强度、耐久性、可塑性等特性。
目前，一些新型水泥已经问世，例如复合水泥、高性能水泥等。
复合水泥是指将不同种类的水泥进行混合而成的一种水泥，其强度和耐久性相对于普通水泥更高。
高性能水泥是指在水泥中添加一定量的矿物掺合料，如粉煤灰和硅灰，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2. 新型掺合料掺合料是混凝土中的一种辅助材料，它的添加可以改善混凝土的性能。
现在，新型掺合料的研究也取得了一定进展，如粉煤灰、硅灰、矿渣、膨胀珍珠岩等。
这些掺合料的添加可以有效提高混凝土的抗渗、抗冻、抗裂等性能。
3. 新型纤维材料纤维混凝土是一种特殊的混凝土，它在混凝土中添加了纤维材料，如钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维等。
这些纤维材料可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。
近年来，一些新型纤维材料也被研究出来，如碳纤维、硅酸盐纤维等。
这些新型纤维材料具有更好的强度和耐久性，可以提高混凝土的性能。
4. 新型加筋材料加筋混凝土是一种特殊的混凝土，它在混凝土中添加了钢筋等材料，从而提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。
现在，一些新型加筋材料也被研究出来，如碳纤维加筋和玻璃纤维加筋等。
这些新型加筋材料具有更好的强度和耐久性，可以提高混凝土的性能。
二、混凝土材料的应用进展1. 环保建筑随着对环保的重视，环保建筑成为当前建筑的趋势。
混凝土作为建筑材料，也需要做出环保的贡献。
现在，一些新型环保混凝土被广泛应用，如高性能环保混凝土、绿色混凝土等。
这些混凝土具有更好的环保性能，如低碳、低排放、低能耗等，可以满足环保建筑的要求。
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第1卷第4期2003年12月水利与建筑工程学报Journal of W ater Resources a nd Architectural EngineeringV ol.1N o.4Dec.,2003 合成纤维混凝土材料的发展与应用周明耀1,2,杨鼎宜1,汪洋1(1.扬州大学水利与建筑工程学院,江苏扬州225009;2.河海大学,江苏南京210089)摘 要:本文介绍了国内外纤维增强混凝土的开发应用情况和目前几种常用合成纤维混凝土的基本性能,其中着重论述了聚丙烯纤维混凝土的技术特点。
提出了这种混凝土新材料今后的研究方向,并对在渠道防渗工程中的应用前景进行了展望。
关键词:合成纤维;粉煤灰;混凝土;渠道防渗中图分类号:T U59 文献标识码:A 文章编号:1672—1144(2003)04—0001—04Development and Appl ication of Synthetic Fiber ConcreteZHOU Ming-yao1,2,YAN G Ding-yi1,W ANG Yang2(1.Yangzhou Universit y,Yangzhou,J iangsu225009,China; 2.Hehai Universit y,N anjing,J iangsu210089,China)Abstract:This paper introduces the dev elopment and application of synthetic fiber reinfo rced concrete and the basic properties of se v eral kinds of it.It discusses the technique characters of polypropylene fiber concrete.The future developm ent of this sy nthetic fiber concrete is sug gested,and the application of it in canal seepage control is prospected.Keywords:synthetic f iber;fly ash;concrete;canal seepage control 混凝土材料是当今世界上最大的人造材料,全世界水泥年产量已超过15亿t,我国到1997年已经达到5.1亿t,为世界总产量的1/3。
据此推算,水泥基材料总量在案60～70亿t左右,这其中绝大部分为水泥混凝土材料。
估计所消耗的主要资源为优质石灰石15亿t、沙石集料40亿m3、排放的CO2达12亿t以上,还有其他有害气体和大量粉尘,严重污染环境。
所以,世界各国都在努力依靠科技进步,大力节约能源资料,保护环境,寻求减少用量、延长寿命、增强功能、降低环境负荷压力的水泥混凝土材料可持续发展之路[1]。
水泥混凝土合成纤维增强技术应运而生,成为近年来材料科学研究的热点问题。
1 纤维增强混凝土材料的发展历程纤维增强混凝土自石棉水泥到20世纪50年代的玻璃纤维水泥混凝土(GRC),60年代的钢纤维水泥混凝土(SFRC),80年代的碳纤维水泥混凝土(C FRC),以至后来的纤维增强聚合物水泥混凝土,力学性能不断提高,用途不断扩大[2]。
从材料发展史来看,复合化是材料发展的主要途径,其中玻璃纤维增强塑料是复合化的最新成就,二战以后发展迅猛。
尽管高性能混凝土有诸如复合胶结料、复合胶结料细掺料、复合外加剂,但纤维增强在复合化中占有突出的地位。
根据纤维弹性模量高低可将纤维混凝土分为低弹模纤维混凝土和高弹模纤维混凝土。
低弹模纤维(有机纤维、尼龙、聚丙烯、聚乙烯等),只能提高混凝土的韧性、抗冲击性能、抗热爆性能等与韧性有关的物理性能。
而高弹模纤维(钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等)则不仅能提高上述性能,还能使混凝土的抗拉强度和刚性有较大的提高。
钢纤维是发展最早的一种纤维,1910年美国Po rter就提出把钢纤维均匀地撒入混凝土中以强化混凝土的设想,1963年以后,美国学者发表了一系列研究成果从理论上阐述了钢纤维混凝土的增强机理。
我国在这方面的研究也早于其他几种纤维。
玻璃纤维已用于铺设混凝土路面,但因为玻璃纤维混凝土暴露于大气中一段时收稿日期:2003-07-01基金项目:水利部水利科技开发基金项目(97053)、江苏省水利科技重点项目(2002110)作者简介:周明耀(1958—),男(汉族),江苏阜宁人,博士,教授,主要从事节水灌溉理论及工程技术研究工作。
间以后,其强度和韧性均会大幅度下降,且耐碱性不过关,所以现在多数只限于结构加固。
碳纤维作为高性能纤维,自上世纪末60年代研制出来后,即用于混凝土增强,虽然碳纤维混凝土性能优越,但由于碳纤维生产成本较高,应用受到了一定的限制。
60多年前,国际上就对高分子改性混凝土进行了研究,直到近几年才被广泛应用[3]。
目前,应用最为广泛的是合成纤维增强混凝土,合成的聚合纤维来源于有机聚合物,通常所用的聚合物纤维有聚丙烯、尼龙(酰胺纤维)、聚脂和聚乙烯等,聚丙烯(PE)纤维、高强模聚丙烯醇(PV A)纤维、芳香聚酰胺(Kev lar)纤维、聚丙烯腈(PAN)纤维、纤维素纤维(Cellulos)、聚丙烯(PP)纤维.这些聚合纤维弹性模量均较低,属于低弹模纤维[4]。
近年来,作为高弹模聚乙烯醇纤维(PV A)开始用于混凝土增强,这种纤维具有较高的弹性模量和抗拉强度,其加入混凝土后的性能研究正处于起步阶段[5]。
2 聚合物纤维混凝土研究及应用现状2.1 尼龙纤维混凝土尼龙纤维混凝土是最早用于水泥及混凝土的聚合物纤维之一,价格相对较高,应用受到一定限制。
当混凝土中掺入少量尼龙纤维(0.052%)时,可使混凝土基体获得显著的非结构性能增强效果,大大减少混凝土塑性收缩裂缝,混凝土的抗冲击性能得到改善。
当掺量提高到0.26%时,混凝土抗冲击性能可大大增加[6]。
尼龙纤维可提高混凝土的抗冻性,抑制混凝土的能量损失、试件外观也得到改善。
2.2 聚乙烯增强混凝土聚乙烯纤维因其弹性模量低,至今还很少用于水泥复合材料,对其研究较少。
只有少部分人对聚乙烯纤维混凝土板进行冲击试验研究[7],研究结果表明掺入定量聚乙烯纤维的混凝土,其断裂能量值提高明显。
目前问题的关键是研制出弹性模量较高的聚乙烯纤维。
这种价格低廉的纤维在水泥复合材料的领域中将具有很大的发展潜力。
2.3 高弹性模量聚乙烯醇纤维(PV A)混凝土研究结果表明,纤维增强混凝土的抗拉强度在一个较大的体积掺量范围(0.05%～0.3%)内比同等条件下的素混凝土有所提高。
强度提高的程度受纤维规格、混凝土规格、搅拌工艺、养护条件等因素的变化而变化,一般情况纤维的长细比越大,强度越小[5]。
2.4 聚丙烯纤维增强混凝土从近年来的研究资料可知,聚丙烯纤维增强混凝土是目前研究最多应用最广泛的纤维增强混凝土材料。
国内外的研究集中在对纤维混凝土物理、力学性能的研究,涉及抗压、抗弯、韧性、抗渗性,热稳定性及收缩性和施工性能等。
研究结果表明,随着纤维体积率的增加(0%～15%),纤维混凝土的抗压强度变化不大,抗折强度则提高了12%～26%,韧性也随之增加[8～10]。
国外除了对聚丙烯纤维混凝土进行以上基本研究外,还对纤维混凝土梁进行了抗剪试验,试验结果发现:与素混凝土梁相比,抗剪强度、刚度(特别是在第一开裂期后)和韧性均有提高。
而不同纤维含量和不同支撑条件下的聚丙烯纤维混凝土板,其抗冲击性能随着纤维含量的增加逐渐提高,自振周期并无大的变化[11]。
现就聚丙烯及聚丙烯纤维增强混凝土的特性作以详细说明。
近年来,在美国、英国、日本和西欧等地,纤维混凝土的应用规模逐渐扩大,聚丙烯纤维混凝土最初是于20世纪末80年代初期用于美国的军事工程中,而后很快发展到民用工程[12]。
此前,主要是在板式结构中采用,如房建中的地坪、高速公路扶栏、铁路枕木、桥梁桩基、高楼建筑、地下建筑、水库、水坝、河流建筑、海底输油管道的增加水泥涂层、地下室底板和墙、路面、桥梁铺装层、机场路道、停机坪等。
在水利工程中,美国已在坝区、灌溉渠道衬砌、边坡防护等工程中应用。
随着聚丙烯纤维防静电改性生产工艺的国产化水平不断提高,目前国内厂家已能生产用于混凝土的特种聚丙烯短纤维,这为我国推广应用纤维混凝土提供了先决条件。
宁波市将聚丙烯纤维混凝土用于水库大坝面板、溢洪道进水渠底防护工程[13]。
黑龙江木兰县香磨山灌区采用聚丙烯防水砂浆制作薄壁U形槽,降低了成本且重量减轻,便于安装。
庆安县和平灌区在大型渠道衬砌中,所采用纤维混凝土防护层只有3cm,横向分缝间距增至3～4m。
做到了薄而不弱,遭受外力破坏时裂而不碎,有效地延长了使用寿命[14]。
吉林省纺织工业设计研究院研制开发的混凝土聚丙烯短纤维用于薄板混凝土渠道防渗工程,同样取得了良好的效果[15]。
广西结合达开水库灌区渠道防渗工程,对聚合物纤维混凝土拌和工艺及主要性能进行了试验研究,并将研究成果应用于该工程的填方渠道防渗衬砌中,在不增加工程投资情况下,渠道防渗混凝土的抗裂能力和抗渗能力显著提高,经济效益明显[16]。
2 水利与建筑工程学报 第1卷3 聚丙烯混凝土的特性3.1聚丙烯材料特性聚丙烯原材料从单体C3H6而得,是一种高分子碳氢化合物。
它的化学稳定性好,和大多数化学物质不发生作用,具有较高的能量吸收能力,拉伸方向强度高;表面疏水,具有100%的湿强保持率,不会被水泥浆浸湿;具有热粘、易燃性,致使聚丙烯混凝土的耐火性降低;目前用于混凝土的国产聚丙烯纤维通常都是经过特殊配方和生产工艺加工而成的改性材料,这种材料的防静电和物理力学性能比以往聚丙烯纤维均有所改善。
目前国内生产的聚丙烯纤维的性能一般为:无吸水;比重0.9t/m3;熔点160℃～170℃;燃点590℃;纤维长度12～15mm;弹性模量大于0.3～0.35M Pa,抗拉强度可达300～600M Pa;导热、导电性低;抗酸碱性高。
3.2 聚丙烯纤维应用方式聚丙烯纤维应用于混凝土生产中主要方式有:(1)所用纤维为短纤维,水利工程用量一般在0.6～ 1.2kg/m3,纤维长短视不同用途而定,水利工程通常较多使用的是短纤维,纤维长度在8～16 m m。
短纤维的目的在于改善纤维在水泥中的分散性,通过传递应力吸收高能量而有效地抗击冲击力和控制裂缝。
纤维含量及类型对加工敏感性的关系:Ln(t)=A+B%式中:A为与基质组分有关的系数;B为敏感性系数,与所用纤维有关;t为水泥混凝土流动到一定的参数线的时间。
(2)将短纤维制成铺网或机织物。
(3)纤维异形化技术,即制成V形或Y形纤维截面或带钩形纤维形态和PP纤维原纤化技术以增加纤维与增强基质的接触表面和物理接触力。