有机仿钢纤维增强混凝土试验研究.pdf
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1、总第 2 期 有机仿钢纤维增强混凝土试验研究 4 3 有机仿钢 纤维增 强混凝 土试验研 究 李志龙 ( 铁道部产品质量监督检验中心桥梁与基础检验站, 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘要: 对比研究有机仿钢纤维混凝土与钢纤维混凝 土的力学性能, 评估有机仿钢纤维替代钢纤维的可行性 , 并 研究有机仿钢纤维对混凝土力学性能的影响, 探索有机仿钢 纤维增强混凝土材料 的设计方法 。 关键词:有机仿钢纤维; 钢纤维; 混凝土; 力学性能; 试验 1 前言 混凝土以其优 良的抗压性能和经济性百年来一 直作为土木工程领域的主要材料 , 但其抗裂性差 , 容 易产生裂缝 , 导致其耐久性能 降低
2、 , 影响使用寿命 。 在混凝土中掺人纤维可以提高其抗裂性。混凝土或 砂浆的纤维增强原理 1 , 在世界各 国建筑业早有应 用 , 我国民间百姓抹墙砌砖时, 多掺入“ 麻刀” 、 稻草、 猪鬃、 头发、 纸屑、 棉絮等以提高结构的强度。 在普通混凝土 内掺加纤维体现 了复合材料设计 的思想, 即保留了混凝土原有的高抗压性, 又能大大 增加其抗裂性能、 韧性及抗渗性 , 使之符合新型建筑 材料 的要求。 复合材料理论将多种单一材料结合或混合之后 所构成 的材料整体看成一个多相系统 2 , 其性能是 各相性能的叠加值。根据中心介质效应假说 , 参与 构成混凝土的基础材料分别具有各 自不同的性能特
3、点 , 这些特点相互补充 , 共 同发挥作用。纤维可以看 作是混凝土内部细微的“ 次增强筋” , 与混凝土 内的 配筋一道形成“ 筋级配” 。这样形成 的纤维增强混凝 土可以获得 比普通混凝土更好 的性能 。 纤维间距理论认为 , 混凝土内部存在固有缺陷, 如欲提高其强度, 必须尽可能减小缺陷程度, 提高材 料 的韧性 , 降低混凝土体 内裂缝端部的应力集 中系 数 。当水泥基体 中纤维 的平均 中心距 离小 于 7 6 mm 时, 纤维增强混凝土 的抗拉和抗折强度均得以 明显提高。在纤维充分均匀分散 的前提下 , 纤维的 平均间距越小 , 其阻裂效果越好 。 2 有机仿钢纤维的特点 有机仿钢
4、纤维( 直径或当量直径大于 0 1 mm) 是一种新型的混凝土增强增韧材料 , 其研究开发 的 最初 目的是用来取代钢纤维 , 从 而解决钢纤维应用 中存在的诸多问题。有机仿钢纤维从成型上来说有 2 种 , 一种是单丝粗纤维 , 即一根纤维只有一根丝 ; 另一种是绞联粗纤维 , 即一根粗纤维是 由多根细纤 维通过绞联而成 的。 目前 国内外都有不少有机仿钢 纤维产品, 并 已得到工程应用 。有机仿钢纤维具有 以下优点 J : ( 1 )耐久性好。有机仿钢纤维很难与酸、 碱反 应 , 而且在空气中也十分稳定 , 不会被空气氧化 , 所 以用其制备的混凝土不会发生类似钢纤维的锈蚀情 况 , 混凝土
5、的耐久性大幅提高。 ( 2 )质轻 , 经济性好 。有机仿钢纤维虽然单位 重量的生产成本要高于钢纤维 , 但是其密度只有钢 纤维的 1 8 , 因此其重量掺量较钢纤维要小得多, 因 此混凝土的综合成本较钢纤维增强混凝土低。 ( 3 )纤维分散性好 , 混凝土拌合物工作性能好 , 易于泵送 , 在泵送 中对于泵管的磨损 比钢纤维要小 得多。 ( 4 )可提高混凝土的耐火性能。有机仿钢纤维 在高温条件下融化, 从而在混凝土内形成气体散失 的通道 , 降低 了混凝土内部的温度和压力 , 混凝土的 耐火性能得到提高。 ( 5 )经过表面改性处 理, 可提高与水泥石 的粘 结性能。 3 原 材料及试验方
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