纤维混凝土复合材料
ECC混凝土(纤维水泥基复合材料)介绍

ECC混凝⼟(纤维⽔泥基复合材料)介绍什么是ECC?⼯程⽤⽔泥基增强复合材料(Engineered Cementitious Composite),简称为ECC,它是纤维增强⽔泥基复合材料,具有⾼延展性和严格的裂缝宽度控制。
为何选择ECC?传统的混凝⼟⼏乎是不可弯曲的,具有⾼度脆性和刚性,应变能⼒仅0.1%,ECC的应变⼒超过3%,因此更像是韧性⾦属,⽽不像脆性玻璃。
ECC的组成可弯曲混凝⼟由传统混凝⼟的所有成分减去粗⾻料组成,并掺⼊聚⼄烯醇纤维。
它含有⽔泥,沙⼦,⽔,纤维和外加剂。
聚⼄烯醇纤维覆盖着涂层,可防⽌纤维破裂,因此ECC⽐普通混凝⼟变形性能更强。
⼯作机制每当载荷增加超过其极限值时,PVA纤维与混凝⼟在⽔化过程中形成的强分⼦键可防⽌其开裂。
ECC的不同组分共同抵御载荷。
ECC混凝⼟的优点具有像⾦属⼀样弯曲的能⼒,⽐传统混凝⼟更坚固,更耐⽤,持续时间更长;它具有⾃我修复的特性,可以通过使⽤⼆氧化碳和⾬⽔来⾃我治愈;约⽐普通混凝⼟轻20-40%。
ECC混凝⼟的缺点与传统混凝⼟相⽐,施⼯成本较⾼。
它需要熟练的劳动⼒来建造它。
它需要⼀些特殊类型的材料,在某些地区很难找到。
其质量取决于所⽤材料及其制造条件。
其抗压强度⼩于传统混凝⼟。
ECC的应⽤范围:抗震建筑:采⽤柔性混凝⼟制成的结构可承受更⼤的拉应⼒,不会因地震引起的振动⽽破坏。
在⽇本⼤阪,60层楼⾼的北滨⼤楼,就在建筑核⼼⽤了⼯程胶结复合材料,⽤于抗震。
桥⾯伸缩缝:桥⾯的伸缩缝经常堵塞。
ECC随着温度波动移动⽽实际扩展和收缩。
它消除了热胀冷缩相关的许多常见问桥⾯伸缩缝:题,例如连接处堵塞和裂缝,这导致⽔和除冰盐渗⼊联结处并腐蚀钢筋。
混凝⼟帆布:混凝⼟帆布也可以⽤柔性混凝⼟制成。
混凝⼟帆布⽐普通帆布更坚固耐⽤。
它可以⽤在军事领域。
混凝土梁中纤维增强复合材料的应用研究

混凝土梁中纤维增强复合材料的应用研究混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料。
然而,随着建筑结构的不断变化和要求的提高,传统的混凝土材料已经无法满足设计师和建筑师的需求。
为了解决这个问题,纤维增强复合材料(FRC)被引入到建筑领域中,以增强混凝土的性能。
本文将探讨FRC在混凝土梁中的应用研究。
一、FRC的定义和特点FRC是一种由混凝土和纤维组成的复合材料。
纤维的加入可以显著提高混凝土的强度、韧性和抗裂性能。
FRC的特点如下:1.高强度:纤维的加入可以增加混凝土的强度和刚度。
2.高韧性:纤维的加入可以提高混凝土的韧性和延展性,从而提高其抗震和抗裂性能。
3.耐久性:纤维可以防止混凝土表面的龟裂和破碎,从而提高其耐久性。
4.施工性好:FRC可以像普通混凝土一样施工,不需要特殊的设备和技术。
二、FRC在混凝土梁中的应用在混凝土梁中,FRC的主要应用包括以下几个方面:1.增加梁的强度和刚度:纤维的加入可以增加混凝土梁的强度和刚度,从而提高其承载能力。
据研究,纤维混凝土梁的弯曲强度和刚度可以比普通混凝土梁提高30%以上。
2.提高梁的韧性和延展性:纤维的加入可以提高混凝土梁的韧性和延展性,从而使其在受到外力时更加柔韧,减少龟裂和破碎的情况。
3.防止梁的开裂:纤维的加入可以有效地防止混凝土梁的开裂,从而提高其耐久性。
据研究,纤维混凝土梁的裂缝宽度可以比普通混凝土梁减少50%以上。
4.提高梁的抗震性能:纤维的加入可以提高混凝土梁的抗震性能,从而使其在地震等自然灾害中更加安全可靠。
5.减少梁的自重:纤维的加入可以减少混凝土梁的自重,从而减少建筑物的负荷,提高其承载能力。
三、FRC在混凝土梁中的研究现状目前,国内外已经有许多学者对FRC在混凝土梁中的应用进行了深入研究。
这些研究主要集中在以下几个方面:1.纤维类型的选择:不同类型的纤维对混凝土梁的性能有着不同的影响,因此学者们对纤维类型的选择进行了深入研究。
研究结果表明,钢纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维是常用的纤维类型,它们可以显著提高混凝土梁的性能。
混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究

混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究一、引言混凝土是建筑中普遍使用的材料,因其具有良好的压缩性能和耐久性而得到广泛应用。
但是,混凝土的受拉性能较差,易于开裂,降低了其使用寿命和安全性。
为了改善混凝土的受拉性能,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)被引入到混凝土结构中。
近年来,纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)已经成为一种重要的新型复合材料,其具有高强度、高韧性、耐久性好等优点。
本文将详细介绍混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究。
二、FRC的分类FRC是一种由纤维和混凝土组成的复合材料。
根据纤维种类的不同,FRC可以分为以下几类:1. 钢纤维混凝土:钢纤维混凝土是将钢纤维掺入混凝土中,以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
钢纤维可以是钢丝、钢棒、钢纱等形式,其直径一般为0.2~1.0mm,长度为25~60mm。
2. 碳纤维混凝土:碳纤维混凝土是将碳纤维掺入混凝土中,以提高混凝土的强度和刚度。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度等优点,但其价格较高。
3. 玻璃纤维混凝土:玻璃纤维混凝土是将玻璃纤维掺入混凝土中,以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
玻璃纤维具有良好的耐碱性和耐腐蚀性,但其强度较低。
4. 天然纤维混凝土:天然纤维混凝土是将天然纤维掺入混凝土中,以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
常用的天然纤维有木材纤维、竹子纤维、麻类纤维等。
三、FRC的性能FRC的性能主要取决于所使用的纤维种类、纤维含量、纤维长度和混凝土配合比等因素。
下面介绍FRC的一些基本性能:1. 强度:FRC的强度主要取决于所使用的纤维种类和纤维含量。
一般来说,钢纤维混凝土的强度较高,碳纤维混凝土次之,玻璃纤维混凝土最低。
2. 韧性:FRC的韧性主要取决于纤维的长度和含量。
纤维长度越长,韧性越好。
纤维含量越高,韧性越好。
3. 耐久性:FRC的耐久性主要取决于纤维的耐久性和混凝土配合比。
纤维改性混凝土

纤维改性混凝土混凝土是现代建筑中广泛使用的一种重要材料,但它也存在一些固有缺陷,如抗拉强度低、脆性大等。
为了改善这些性能,纤维改性混凝土应运而生。
纤维改性混凝土是在普通混凝土中掺入适量的纤维材料而形成的一种新型复合材料。
这些纤维可以是钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等,它们的加入能够显著提高混凝土的性能,使其在工程应用中具有更广阔的前景。
首先,纤维的加入能够有效地提高混凝土的抗拉强度。
在混凝土受到拉伸作用时,纤维能够承担一部分拉力,从而延缓裂缝的产生和扩展。
这对于一些需要承受较大拉力的结构,如桥梁、隧道等,具有重要意义。
其次,纤维可以增强混凝土的抗裂性能。
混凝土在硬化过程中以及在使用过程中,由于温度变化、收缩等原因容易产生裂缝。
纤维的存在能够限制裂缝的宽度和长度,使混凝土更加密实,提高其抗渗性和耐久性。
再者,纤维改性混凝土的韧性也得到了明显改善。
普通混凝土在受到冲击或突然加载时容易发生脆性破坏,而纤维的掺入能够吸收能量,使混凝土具有更好的变形能力和耗能能力,从而提高其抗震性能。
在实际应用中,不同类型的纤维具有不同的特点和适用范围。
钢纤维具有较高的强度和刚度,能够显著提高混凝土的抗拉、抗弯和抗剪强度。
它适用于对抗拉强度要求较高的结构,如重载路面、工业厂房地面等。
然而,钢纤维的成本相对较高,且在搅拌过程中容易结团,影响混凝土的工作性能。
玻璃纤维具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性,但其强度相对较低。
它常用于对耐腐蚀要求较高的环境,如化工厂、污水处理厂等。
聚丙烯纤维价格低廉,具有良好的化学稳定性和抗老化性能。
它主要用于控制混凝土的早期收缩裂缝,提高混凝土的抗渗性。
纤维改性混凝土的制备过程需要严格控制。
在搅拌过程中,要确保纤维均匀分散在混凝土中,避免出现纤维结团的现象。
同时,纤维的掺量也需要根据具体的工程要求和混凝土的性能进行合理设计。
如果纤维掺量过少,可能无法达到预期的改性效果;如果掺量过多,则会影响混凝土的工作性能和成本。
纤维复合材料在混凝土中的应用

纤维复合材料在混凝土中的应用哎呀,今天咱们聊聊一个听起来有点高大上的话题——纤维复合材料在混凝土中的应用。
听名字就觉得有点拗口,但其实它和我们生活息息相关,真是一件挺有趣的事儿。
想象一下,咱们走在大街上,随处可见的建筑,都是靠这些材料撑起来的。
有时候你就会想,这些看似简单的混凝土,背后到底藏着多少秘密呢?纤维复合材料这个词,听上去像是从科幻片里跑出来的。
实际上,它就是把纤维和树脂结合在一起,形成一种新型的材料。
就像是给混凝土穿上了“防弹衣”,让它更加结实耐用。
你想啊,普通的混凝土如果遇上恶劣天气,或者大车压上去,可能就会开裂、掉落。
但加了纤维的混凝土就不一样了,抗拉、抗压能力都大大提升,简直就像给混凝土加了个“护身符”。
你肯定会想,这东西真的那么神奇吗?那可不止呢。
想象一下,很多建筑在建的时候都需要考虑到地震、风力等因素,这就好比打游戏时,要时刻关注敌人的攻击。
加了纤维的混凝土,就能帮助建筑更好地抵御这些“攻击”。
听起来是不是有点像超级英雄的感觉?对呀,建筑们也有自己的超级装备。
再说了,纤维复合材料可不是只为大楼服务,它在桥梁、隧道甚至是一些小型的构筑物中都能找到身影。
比如说,桥梁在交通高峰期承受着无数车辆的重量,平时看着安安静静的,但实际上就像个背负重担的老父亲。
而有了这些复合材料,桥梁的承载能力就能提升,保证了行车安全。
真是一个小小的改变,却能带来巨大的效果,简直就是小蝴蝶翅膀一扇,世界变了样。
说到应用,大家可能觉得这些材料价格是不是挺贵的。
确实,刚开始投入时可能有点小贵,但从长远看,它们的耐用性和减少维修成本,可是让人省下不少银子。
换句话说,虽然开始的时候有点小贵,但后期的省心和安全,真的是物超所值。
再说了,生活中不是常常有一句话吗,省小钱,花大心,看来这话在这里也适用呀。
还有一个好处,就是环保。
对的,你没听错!在这个提倡可持续发展的时代,纤维复合材料的使用,可以减少对自然资源的浪费。
这些材料可以用再生的资源制作,不仅能保护环境,还能降低二氧化碳的排放。
纤维混凝土复合材料的研究现状及发展前景

河南建材2021年第3期纤维混凝土复合材料的研究现状及发展前景姜赶超1陈玉21武汉市规划设计有限公司(430000)2重庆长厦安基建筑设计有限公司武汉分公司(430000)摘要:纤维混凝土是一种新型的复合材料,是当代混凝土改性研究的一个重要成果。
在混凝土中掺入细的、短切乱向均匀分布的纤维,可以明显起到防裂、增强和增韧效果。
由于纤维混凝土具有一系列优越的性能,因而受到国内外学者的极大关注,并广泛应用于工程领域。
文章简述了各类纤维混凝土的应用领域、增强机理、研究现状和发展前景。
关键词:纤维混凝土;钢纤维;碳纤维;玻璃纤维;合成纤维试研究1纤维混凝土的研究现状工程建设标准化协会于1992年批准颁布了由大连理工大学等单位编制的《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38:92),对推广应用钢纤维混凝土起到了重要作用。
武汉东洲钢纤维发展有限责任公司、武汉理工大学及湖北省恩施州交通局等单位共同研究开发了一种上、下层布式钢纤维混凝土路面,在降低钢纤维混凝土路面造价和简化施工工艺方面取得了图2是纯贝壳粉及改性贝壳粉样品的XRD图。
由图可知,贝壳粉在15。
耀60。
特征峰明显,主要成分为方解型CaCO3在29.7。
、39.9。
、48.3。
和57.5。
等位置分别对应方解型碳酸钙的(104)、(113)、(018)、(112冤晶面,同时还有部分为Ca(OH)2在27.5。
、33.8。
等位置分别对应氢氧化钙(001)、(011)晶面。
产生部分氢氧化钙可能是样品暴露在空气中与空气中的水蒸气反应的结果。
经过硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂表面改性过的贝壳粉,其成分及晶型几乎没有发生改变,说明这两种偶联剂仅对贝壳粉的表面产生作用。
图3改性前后的SEM重要突破,属国内首创。
武汉理工大学的李卓球等于1998年首次提出了碳纤维混凝土的Seebeck效应,并于2001年系统地研究了碳纤维混凝土和素混凝土的力电机敏性,开展了基于力电效应的机敏混凝土结构应用研究[1]o2纤维混凝土的种类及其主要应用领域2.1钢纤维混凝土2.1.1简介钢纤维混凝土(STEEL FIBER REINFORCED图3为改性后贝壳粉的扫描电镜,贝壳粉边角变得圆润并且均匀分散,团聚现象明显减少。
聚丙烯纤维混凝土是复合材料吗

聚丙烯纤维混凝土是复合材料吗
聚丙烯纤维混凝土是一种新型混凝土材料,由水泥、骨料、聚丙烯纤维和掺合料等组成,具有优异的抗裂性能和耐久性,被广泛应用于现代建筑工程中。
那么,聚丙烯纤维混凝土到底是不是一种复合材料呢?
首先,我们来看一下复合材料的定义。
复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的材料,通过物理或化学方式结合在一起,具有优异的综合性能。
聚丙烯纤维混凝土正是由水泥和聚丙烯纤维这两种不同类型的材料组合而成,因此符合复合材料的定义。
其次,聚丙烯纤维混凝土的制作过程中,聚丙烯纤维在混凝土中的作用也是不可或缺的。
聚丙烯纤维作为一种增强材料,可以有效地抵抗混凝土的开裂和抗拉强度的提高,从而提高混凝土的整体性能。
这种材料间的协同作用和相互补充,使得聚丙烯纤维混凝土具有更加优异的性能表现,这也符合复合材料的特点。
最后,从应用的角度来看,聚丙烯纤维混凝土在工程中被广泛应用于桥梁、隧道、地铁等项目中,其抗裂性能和耐久性能被认可。
这种应用实践也证明了聚丙烯纤维混凝土作为一种复合材料的优越性能和可行性。
综上所述,聚丙烯纤维混凝土作为一种由水泥和聚丙烯纤维组成的材料,在结构上符合复合材料的定义,制作过程中具有材料间的协同作用,同时在实际工程应用中表现出良好的综合性能,因此可以被归类为一种复合材料。
纤维水泥复合材料

纤维水泥复合材料
纤维水泥复合材料是一种由水泥、纤维和其他添加剂混合而成的新型建筑材料。
它具有优良的耐久性、抗拉强度和耐磨性,因此在建筑领域得到了广泛的应用。
本文将从材料特性、制备工艺和应用领域等方面对纤维水泥复合材料进行介绍。
首先,纤维水泥复合材料具有高强度和耐久性。
它采用纤维增强技术,使得材
料具有较高的抗拉强度和抗压强度,能够有效地抵抗外部力的作用,延长材料的使用寿命。
同时,纤维水泥复合材料还具有优异的耐磨性,能够在恶劣环境下长期使用而不受损坏。
其次,纤维水泥复合材料的制备工艺相对简单。
它采用水泥、纤维和添加剂等
原材料进行混合,通过挤压、模压或喷射等工艺形成成型,然后经过充分固化和养护,最终形成坚固耐用的建筑材料。
制备工艺简单可控,适用于工厂化生产,能够满足不同规格和形状的需求。
此外,纤维水泥复合材料在建筑领域有着广泛的应用。
它可以用于墙体、地面、屋顶等建筑构件的制作,也可以用于室内装饰、家具制作等领域。
由于其优良的性能和多样的形状,纤维水泥复合材料被广泛应用于高层建筑、地铁隧道、桥梁等工程中,为建筑行业的发展提供了重要支持。
总的来说,纤维水泥复合材料具有优良的性能和广泛的应用前景,是建筑领域
中一种非常有潜力的新型材料。
随着科技的不断进步和工艺的不断完善,相信纤维水泥复合材料将在未来得到更广泛的应用,并为建筑行业带来更多的发展机遇。
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纤维复合材料理论与应用综述
一论述纤维复合材料中,结构复合材料和功能复合材料的应用与发展趋势。
混凝土是一种多相复合材料,由于各组成材料性质的差异和施工养护的影响,混凝土内部不可避免地存在大量的微裂缝,这些裂缝的存在,影响了混凝土的性能,特别是降低了混凝土抗拉强度,这也是混凝土呈脆性破坏的主要原因。
通过加人掺合料和化学外加剂实现混凝土的密实性和强度的提高,是制备高性能混凝土的主要途径。
但是,混凝土的抗拉强度与抗压强度之比仅为6%,仍存在拉压比低、韧性差与收缩大等缺点。
随着抗压强度的提高,混凝土脆性表现得愈明显,而纤维具有抑制混凝土收缩、提高混凝土抗拉强度、增加混凝土韧性的作用,能够解决高强高性能混凝土中出现的拉压比低、韧性差和收缩大的问题,也能适应现有施工水平和设备条件口。
因此,纤维混凝土是当今混凝土技术发展的重要趋势。
1钢纤维混凝土
在普通混凝土中掺入适量钢纤维配制而成的混凝土,称为钢纤维混凝土或钢纤维增强混凝土。
与普通混凝土相比,其抗拉强度、抗弯强度、耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性、抗裂和抗爆等性能都得到很大提高。
早期混凝土工程中采用的钢纤维主要品种有:用细钢丝切断生产的圆直型钢纤维,用熔抽法生产的钢纤维,用薄钢板剪切生产的平直型或扭曲型钢纤维。
随着混凝土应用技术的发展,人们对钢纤维性能的认识不断深入。
根据试验研究和工程应用实际情况,钢丝切断圆直型纤维与基体的粘结性能差,碳钢熔抽型纤维在高温冷却过程中表面往往会形成氧化皮,从而严重降低了纤维与基体的粘结性能。
因而这几种类型的钢纤维在工程中被逐渐淘汰。
相应的高强钢丝切断端钩型纤维、钢锭铣削端钩型纤维、剪切异型纤维、低合金钢熔抽型纤维,因其增强了与混凝土基体的粘结力,对混凝土的阻裂、增强、增韧的效果显著,在工程中逐渐得以广泛应用。
2碳纤维混凝土
碳纤维混凝土是将碳纤维均勾地分散在水泥基体中,用以增加混凝土的物理力学性能的一种复合材料。
碳纤维混凝土的主要特征具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能,在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。
用碳纤维取代钢筋,可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用,使建筑构件重量减轻,安装施工方便,缩短建筑工期。
碳纤维还具有震动阻尼特性,可吸收震动波,使防震能力和抗弯强度提高十几倍。
碳纤维混凝土具有很高的抗拉性、抗弯性、抗断裂性、抗蚀性等特点。
由于碳纤维的较小的膨胀系数,碳纤维混凝土的耐热性较好,温度变形也较小。
碳纤维混凝土中碳纤维主要作用是:阻止混凝土内部微裂缝的扩展并阻止宏观裂缝的发生及发展。
因此对于其抗拉强度和主要由主拉应力控的抗剪、抗弯、
抗扭强度等均有明显改善;同时具有高基体的抗变形能力,从而改善其抗拉、抗弯和冲击韧性。
碳纤维体积分数为1.18%时,试件劈拉强度提高1.2%。
,按复合规则,碳纤维的增强作应随水泥中纤维含量的增大而增加,在碳纤维的重量百分含量小于5%时,这个关系几乎是线性的,含量再增加时,碳纤维难以在基体中分散均匀,不能起到增强效果,甚至使碳纤维混凝土抗拉强度降低。
此外,碳纤维混凝土还具有良好的耐腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、耐干缩性及耐久性。
3玻璃纤维混凝土
玻璃纤维混凝土是将弹性模量较大的抗碱玻璃纤维,均勾地分布于水泥砂浆、普通混凝土基材中而制得的一种复合材料。
近20年来,玻璃纤维混凝土在英国、美国、日本等40多个国家巳开始大量应用。
它将轻质、高强和高韧性优点集于一体,在建筑领域中占有独特地位。
特别自20世纪90年代以来,低碱度水泥和超抗碱玻璃纤维的相继出现,把玻璃纤维混凝土技术引向新的发展阶段。
由于玻璃纤维的直径仅为 5 ~ 20μm,几乎与水泥的颗粒相接近,使用玻璃纤维时,所用的结合材料为水泥浆,或者在其中掺入细砂来使用,几乎不使用粒径较大的粗骨料。
所以,用这种素材制作而成的复合材料,又称为增强补强水泥。
采用玻璃纤维混凝土是建筑工程今后发展方向,它不仅可以弥补普通混凝土制品自重大、抗拉强度低、耐冲击性能差等不足,而且还具有普通混凝土所不具有的特性。
玻璃纤维混凝土制品较薄,质量较轻。
由于采用抗拉强度极高的玻璃纤维作增强材料,因而其抗拉强度很高。
玻璃纤维均匀分布于混凝土中,可以防止混凝土制品的表面龟裂,由于在破坏时能大量吸收能量,因而耐冲击性能优良、抗弯强度较高。
此外,玻璃纤维混凝土制品脱模性好、加工方便,易做成各种形状的异型制品。
4聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土是将切成一定长度的聚丙烯纤维,均勾地分布在水泥砂浆或普通混凝土的基材中,用以增强基材的物理力学性能的一种复合材料。
这种纤维混凝土具有轻质、抗拉强度高、抗冲击和抗裂性能等优点,也可以以聚丙烯纤维代替部分钢筋而降低混凝土的自重,从而增加结构的抗震能力。
聚丙烯纤维混凝土是研究与应用最多的混凝土。
根据纤维形状和构造不同,聚丙烯纤维可分为单丝纤维、并行的原纤化纤维束和薄膜纤维。
单丝纤维有较高的长径比,并行的原纤化纤维束能方便地在水泥基体中分散,虽化学键连接有限,但机械粘结好,可使纤维受力时不被拔出。
聚丙烯纤维的抗拉强度虽然比普通混凝土高,但其弹性模量却比较低,在较高应力情况下,混凝土易达到极限变形。
但在掺加适量聚丙烯纤维时,这种复合材料的抗冲击性能比普通混凝土要大得多,这为荷载不高但要求耐冲击、高韧性构件的制作,找到了一条很有发展前途的路子。
此外,聚丙烯纤维不锈蚀,其耐酸、耐碱性能也好。
目前纤维混凝土的发展主要有以下三个方向:①通过化学或物理的方法改性纤维,通过物理或化学的方法对纤维进行改性,改善纤维与水泥基之间的界面粘结,增加纤维与水泥基的粘结力,可以提高纤维的作用效果。
②不同类型纤维的混杂,混凝土具有多相、多组分,在多尺度层次上复合的
非均质结构特征。
不同尺度和不同性质的纤维混合增强,可在水泥基中充分发挥各种纤维的尺度和性能效应,并在不同的尺度和性能层次上相互补充、取长补短。
③纤维新品种的研究开发和研究,新型玄武岩纤维和水镁石纤维混凝土是新近研究开发很有发展前景的新型混凝土,具有优异的综合性能和性价比。
二选择钢纤维或聚丙烯纤维混凝土中的一种,论述混凝土中掺加乱向三维分布的纤维后,混凝土综合性能得到改善的机理。
下面以钢纤维为例介绍纤维混凝土性能增强机理。
目前,对于钢纤维混凝土的增强机理,存在着两种不同的解释。
一种是美国Rmualdi提出的纤维间距机理;一种是英国Swamy、Mangat等人提出的复合材料机理。
下面我们主要用纤维间距机理进行分析。
纤维间距机理是基于线弹性断裂力学的基础上来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用的。
该机理认为,在混凝土内部原来就存在缺陷,欲提高这种材料的强度,就必须尽可能地减小缺陷的程度,提高韧性,降低内部裂缝端部的应力集中系数。
该模型假定纤维在混凝土拉应力方向呈棋盘状分布(间隔S),裂缝(半径为a)存在于4根钢纤维所围住的中心,此时,由于拉伸应力所引起的粘结应力分布(τ)产生于和纤维相邻近的裂缝端部附近,起着约束裂缝开展的作用。
如果
设拉伸应力引起的内部裂缝端部应力集中系数为,而与裂缝端部相邻近的粘
结应力分布τ产生的具有相反意义的、起约束作用的应力集中系数为,则总的应力系数就将减小,即:
所以初裂强度得以提高。
可见,单位面积内的纤维数(n)越多,纤维间距愈小,强度提高的效果就越好;且纤维的弹性模量越大,抗裂效果越好。
抗裂效果好了,其抗弯强度、抗冲击强度、抗疲劳强度、延展性韧性等力学性能也相应的提高。