建筑工程用混雜纖維對混凝土性能的影響研究

1、最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文建筑工程用混雜纖維對混凝土性能的影響研究建筑工程用混雜纖維對混凝土性能的影響研究摘要：本文就工程用混雜纖維對混凝土性能的影響進行了初步 分析和探討。關鍵詞：混雜纖維 混凝土 性能 研究混凝土材料雖然具有很高的抗壓強度、 較大的剛度以及較好的耐 久性，但是它是一種拉壓比很小的準脆性材料， 因而給復雜的混凝土 結構工程增添了許多不安全因素。采用纖維作為增韌材料的歷史至少 可以追溯到古埃及時代，然而纖維增強混凝土作為一種新型復合材料 卻是從20世紀70年代才發(fā)展起來的。纖維增強混凝土材料在經(jīng)過了 幾十年的發(fā)展，不論是在纖維品種，還是纖維增強機理研究以及纖維 混凝土

2、的推廣應用上，都有了十足的長進?；炷敛牧鲜且环N多相、 多結構、多層次非均質結構復合材料。該復合材料從相角度上可以分 為基相、分散相、結合相；從組織結構上可以分為三級，即:混凝土、 砂漿、凈漿；從尺寸層次上，它有小到微米級的 CSH粗到毫米級的 砂子、大到厘米級的石子。理論上，如果只是摻入單一纖維，勢必僅 能改善某一相、某一結構、某一層次上的性能；因此若要綜合提高混 凝土的整體性能，所摻入纖維也應是多層次混雜的。 采用單一纖維增 強混凝土材料，可以通過提高纖維體積率、增加纖維長徑比、提高纖 維與基材的粘結力等方法，但是這些方法往往又受到限制，如：提高 纖維摻量、增加長徑比會受到現(xiàn)有攪拌工藝的限

3、制，易發(fā)生纖維結團 分散不均的現(xiàn)象。而且一種纖維往往只能在某些有限的方面發(fā)揮自己 的優(yōu)點，不可能面面俱到，女口：低彈模纖維雖然增強效果并不十分理 想，卻能顯著提高混凝土的延性和韌性。采用單一纖維增強混凝土很 難達到既增強又增韌的理想效果，而多種纖維混雜可以彌補單一纖維 的不足，充分發(fā)揮各種纖維的優(yōu)點達到逐級阻裂和強化的功能。一、混雜纖維對混凝土高溫性能的影響一般認為混凝土受熱爆裂的過程，就是混凝土中水分從混凝土內 部逸出的過程.隨著溫度的升高，混凝土強度損失的速率增加，600度時強度會損失50% 800度時強度損失在80%左右.對于高強度混凝 土，由于其密實度高，孔隙率低，蒸發(fā)通道不暢，使水不

4、能足夠快地 逸出，從而產(chǎn)生幾乎達到飽和蒸汽壓的過高蒸汽分壓，遠遠超過混凝 土抗張強度，導致混凝土不能抵御這種過大的內部壓力而發(fā)生爆裂.水的熱動力學也表明，孔中壓力增加將導致表面保護層的爆炸性破 壞。高性能混凝土加入混雜纖維后，情況發(fā)生了變化當溫度為180 度，混凝土還處于自蒸階段時，內部壓力還不大，由于聚丙烯纖維的 熔點極低，在該溫度下已經(jīng)熔化，但因其液態(tài)體積遠小于固態(tài)所占空 間，于是形成眾多小孔隙，并由于聚丙烯纖維分散的均勻性及纖維細 小而量又多，使得混凝土內部孔結構發(fā)生了變化，孔隙的連通性加強， 為混凝土內部水分的分解蒸發(fā)提供了通道， 也就緩解了由于水分膨脹 所形成的分壓，使內部壓力大大降

5、低，從而防止了爆裂的產(chǎn)生.此外, 混凝土中加入的鋼纖維卻能發(fā)揮其抗拉作用，當溫度達到450度時，雖異形鋼纖維與混凝土間的粘結力將降低 20%以上，但在一定程度上 仍對混凝土內部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展起約束作用，這就使得混凝土完整 性在一定程度上仍能保持，并使得混凝土強度的降低幅度不大， 高溫 后仍有較高的強度，但混凝土的耐久性則由于混凝土內部孔結構的改 變而大大降低。二、混雜纖維對混凝土力學性能的影響一般認為，鋼纖維對高強混凝土的抗壓強度改善不大； 而低彈性 模量的聚丙烯纖維只改善混凝土的抗沖擊性能，對混凝土抗壓強度基 本沒有影響。對于混雜纖維增強混凝土，已有的研究表明，纖維混雜 可提高混凝土的抗壓

6、強度、劈拉強度及抗折強度，但不同纖維混雜方 式提高的幅度存在較大的差別。纖維在混凝土中主要起橋接裂縫的作用.當混凝土出現(xiàn)較小裂縫 時，混雜纖維中的高彈性模量鋼纖維通過其與混凝土間的粘結力及機 械咬合力而發(fā)揮了最佳的增強作用；當混凝土出現(xiàn)較大裂縫時，鋼纖 維與混凝土間的粘結力和機械咬合力下降很多， 此時低彈性模量的改 性聚丙烯纖維在發(fā)生大的變形后開始發(fā)揮其增強增韌作用?；炷量?折強度的顯著提高顯示了纖維混雜的良好效果。 但當改性聚丙烯纖維 含量較多時，由于其彈性模量較混凝土低，故此時混雜纖維對混凝土 的約束增強作用有限，而且改性聚丙烯纖維在受力變形后其截面迅速 收縮，這將導致其與混凝土間的粘結

7、面減少， 又進一步削弱了其增強 作用.不同尺度和不同性質的纖維混雜，則充分發(fā)揮了纖維的尺度和 性能效應，使纖維可在混凝土中逐級阻裂，從而達到進一步增強的目 的。三、混雜纖維對混凝土抗?jié)B性能的影響目前大部分人認為纖維的摻入可提高混凝土的抗?jié)B性能， 原因是 摻入纖維后，由于纖維的彈性模量相對高于凝結初期混凝土基體的彈 性模量，增加了混凝土塑性和硬化初期的抗拉強度， 從而有效地抑制 了混凝土早期收縮裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展， 降低了混凝土的孔隙率；同時 纖維使混凝土基體的失水面積減小， 水分遷移困難，從而使毛細管因 失水收縮所形成的毛細管張力減小，提高了混凝土的抗?jié)B性。但也有 人認為，纖維的加入增加了混凝土

8、中的界面， 導致了混凝土中孔隙率 的提高，從而使混凝土的抗?jié)B性在摻入纖維后下降。 纖維對混凝土抗 滲性能的影響分有利和不利兩個部分，誰起控制作用纖維混凝土就顯 現(xiàn)相應的效果。纖維的有利作用如上所述，而不利作用主要是纖維增 加了混凝土中的界面.一方面，增加的纖維界面占用了大量的水泥漿， 使混凝土的流動性降低，從而導致混凝土密實性下降，混凝土孔隙率 增加；另一方面，定量的水泥漿包裹更多的骨料和纖維，其界面必然 要比只包裹骨料的界面薄弱，容易形成微裂縫；此外，未完全水化的 水在混凝土內形成毛細孔，由于有較大的孔隙率，所以更容易通過毛 細孔與其他孔隙相連形成連通孔，這樣就大大提高了混凝土的滲水 性。四

9、、混雜纖維對混凝土收縮性能影響纖維在混凝土硬化收縮和自由水分揮發(fā)收縮時， 能夠阻止微裂縫 的發(fā)展，有效抑制混凝土的早期干縮裂紋和離析裂紋產(chǎn)生和發(fā)展， 大 大提高混凝土抗裂、抗?jié)B性能。馬一平教授等就三種不同幾何形態(tài)聚 丙烯纖維對水泥基材料的抗塑性干縮開裂性能的影響做了比較研究， 研究結果表明三種聚丙烯纖維均能改善抗塑性干縮開裂性能，但是改善效果大小與纖維幾何形狀和摻量大小密切相關。 纖維材料確實可以 在不同程度上改善水泥基材料的抗塑性干縮開裂性能。不論是單摻某種纖維還是纖維間的混摻， 都能夠明顯降低混凝土 的收縮率；但是纖維混雜的效果明顯優(yōu)于單摻效果， 充分體現(xiàn)了纖維 混雜的限縮效應，且該限縮效

10、應的大小與纖維混雜種類、纖維體積摻 量大小等因素密切相關。雖然可以通過纖維材料改善水泥基材料的抗 收縮性能，從而達到改善其抗?jié)B性能的目的； 但是不能忽視在引入纖 維的同時也在水泥基材內部增加了許多界面， 具有劣化作用，因此存 在纖維最佳摻量問題。而纖維混雜同樣也存在著纖維混雜正負效應， 這與纖維品種、纖維間比例大小、纖維摻量等因素密切相關。雖然聚 丙烯纖維對混凝土具有抗塑性開裂的作用，但是這一作用能否起到改 善混凝土抗?jié)B性能，還應取決于它引入的界面劣化作用的大小。五、結語目前，對于混雜纖維混凝土的研究處于起步階段，對于力學、物 理性能積累的數(shù)據(jù)比較有限，特別是耐久性能的研究。其在工程上特 別是結構工程的應用則