混凝土纤维的应用前景
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领域,近年来,以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维,在混凝土中应用得到了迅速的发展,纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破。由于纤维和混凝土的共同作用,使混凝土具有一系列优越的性能,因而受到国内外工程界的极大关注和青睐,并广泛应用于各工程领域。
纤维在混凝土中的作用在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后,明显具有阻裂、增强和增韧的效果。纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者的弱点,以延长其使用寿命,扩大其应用领域。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用:
1.阻裂作用纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展,这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段,也存在于混凝土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的24小时内抗拉强度低,若处于约束状态,当其所含水分急剧蒸发时,极易生成大量裂缝,此时,均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力,从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后,若仍处于约束状态,因周围环境温度与湿度的变化,而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时,也极易生成大量裂缝,在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。
2.增强作用混凝土不仅抗拉强度低,而且因存在内部缺陷而往往难于保证。当混凝土中加入适当的纤维后,可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。
3.增韧作用纤维混凝土在荷载作用下,即使混凝土发生开裂,纤维还可横跨裂缝承受拉应力,并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标,一般用混凝土的荷载——挠度曲线或拉应力——应变曲线下的面积来表示。另外,还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。
应该强调的是纤维混凝土中纤维的作用,并非所有纤维都能同时起到以上三方面的作用,有时只起到其中两方面或单一方面的作用,这与纤维品种、纤维性能、纤维与混凝土界面间的黏结状况以及基体混凝土的类别和强度等级等因素密切相关。
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