纤维混凝土:纤维混凝土

纤维混凝土(fire reinforced concrete)

以水泥浆、砂浆、混凝土为基料,以金属纤维、无机纤维、有机纤维为增强材料组成的混凝土的统称。通常按掺入纤维的品种分为钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土、石棉水泥混凝土和合成纤维混凝土等。纤维的品种、性能和掺量见表。纤维有长短之分,用于纤维混凝土的一般为短纤维,有时也使用长纤维制品,如玻璃纤维无捻粗纱和网格布等。混凝土中加入适量的纤维后,可以克服其自身抗拉、抗折强度低和抗裂性能差的弱点,可以有效地抑制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展。与未掺纤维前的素混凝土相比,钢纤维混凝土、耐碱玻璃纤维混凝土、沥青类碳纤维混凝土和聚丙烯短纤维混凝土的抗拉强度分别提高0.43、1.4、2.1和0.42倍;抗折强度分别提高0.58、2.4、1.8和0.27倍;韧性也有大幅度提高。因此是改善混凝土性能的途径之一。

纤维混凝土根据材料不同可采用混合、喷射、抄取、浸渍和缠绕等不同方法进行生产。混合法是用搅拌机将纤维和基料拌合后经加压或挤出形成制品;喷射法是用混凝土泵将基料和纤维同时喷出形成喷射纤维混凝土。这两种方法是制备短纤维混凝土制品的主要方法。抄取法专用于制作石棉水泥制品;浸渍法是将网状纤维制品或无纺布涂抹以水泥浆形成一定形状的芯棒或硬网使用于构件中;缠绕法是将长纤维束缠绕在构件上,外面涂以水泥浆,这两项工序交替进行,直至达到所需的厚度。

钢纤维混凝土主要用于路面、桥面、飞机场跑道、隧道与矿井支护、护坡、水工构筑物、军事防护设施及建筑物补强加固等工程中;耐碱玻璃纤维混凝土多用于制作薄板和截面小的非承重构件;短碳纤维混凝土可作墙板和补强材料;长碳纤维混凝土可用于作预应力构件;合成纤维混凝土可作装饰砂浆和结构耐腐蚀防护层等。

纤维的物理力学性能与掺量表

 
    纤维种类
 

 
  直径/μm
 

 
  长度/mm
 

 
    密度
 

 
    弹性模量
 

 
抗拉强度/MPa
 

  掺量(质量
 
  分数)/%

钢纤维

  200~600

    10~60    

    7.85

 160000~200000

  400~2000

    1~2

 
耐碱玻璃纤维
 

 
    5~20
 

    长丝无限
 
  短丝20~40

 
    2.78
 

 
    70000
 

 
    2500
 

 
    2~5
 

温石棉

    O

    O~40

  2.4~2.6

    165000

  600~800

    10

青石棉

    O.1

    0~70

  3.2~3.4

    190000

  700~1000

    10

 
沥青类碳纤维
 

 
    8~9
 

    长丝无限
 
    短丝3~10

 
    2.O
 

 
 210000~280000
 

 
  2100~2500
 

  长丝由计算确
 
  定;短丝2~4

 
丙烯脂类碳纤维
 

 
    7
 

    长丝无限
 
  短丝3~10

 
  1.78~1.90
 

 
 220000~370000
 

 
  2000~2500
 

  长丝由计算确
 
  定;短丝2~4

聚乙烯纤维

  800~1000

    30~50

    O.96

    2500

    200

    O.5~4

聚丙烯纤维

  180~600

    5~50

    O.90

    1000

    400

    O.1~6

 
聚酰胺纤维
 

 
    12
 

    长丝无限
 
    短丝6

 
  1.4~1.5
 

 
 63500~1 33000
 

 
    2800
 

 
    <2
 

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