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你了解纤维混凝土吗?来看看纤维混凝土的“前
时间:2019-05-17 15:17 作者:荥阳鹿和机械
历经一个多世纪的研讨和实践,混凝土技术获得了一日千里的展开,混凝土材料已成为当今工程缔造中用量、运用规模广的工程材料。多年来,在混凝土技术的展开过程中,材料结构的复合化,一贯被认为是重要的展开方向之一,如增加砂子、石子、以及外加剂等;在混凝土中掺加纤维则是近些年迅速展开的一种材料复合技术。

  什么是纤维混凝土?

  建筑工程用纤维是一种细而长的材料,其长径比一般在100以上,并且具有必定的抗拉强度(也称开裂强度)、弹性模量(也称初始模量)和极限伸长率(也称开裂伸长率)。在建筑工程中运用的纤维,主要系指在混凝土中能均匀分布、且能强化混凝土结构的、短段的不连续的纤维材料。

  根据所用纤维质料的不同可分为:天然纤维或人工纤维;有机纤维或无机纤维等。具体地说,可分为天然有机纤维(多种麻类纤维、木浆纤维、椰壳纤维(总称纤维素纤维)以及动物的鬃毛等);天然无机纤维(石棉纤维、针状硅灰石等),人工有机纤维(也称组成纤维:聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维等),以及人工无机纤维(金属纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、矿棉纤维以及碳纤维等)。假设根据所用纤维弹性模量的不同,即纤维的弹性模量是高于仍是低于它所掺加基体的弹性模量,相应又可分为高弹模纤维和低弹模纤维两类;如若根据它所掺加基体材料的不同,又可分为:水泥混凝土用纤维、砂浆(水泥净浆)用纤维、沥青混凝土用纤维等。

  纤维混凝土可以看作是在一般混凝土中,掺加了必定量较短的、均匀涣散的、且不连续的纤维,并与之复合而成的混凝土。纤维与混凝土基材相结合,改进了混凝土的固有弱点,对混凝土功用起到多方面的影响。纤维混凝土抗裂功用和耐久功用的行进,对缔造优质、美观、耐久的工程含义严峻。

搅拌装置

聚丙烯纤维

纤维混凝土的“宿世此生”

  纤维在建筑工程中的运用,在人类的历史上可追溯到1000多年以前。初步是以天然纤维--某些纤维素纤维通过简单处理后直接运用。早在古代,人们已知道并初步运用天然纤维素纤维以增强某些无机材料;如在我国古代,人们将秸秆或杂草经堵截掺入天然枯燥的粘土砖中;埃及人用稻草或动物毛发来加强陶制物品;古罗马人则将剪短的马鬃掺于石膏、石灰或火山灰水泥中;古代庙宇中人们在建筑所供奉的塑像时,也常常选用掺有植物纤维的黏土塑制而成。由此可见,先人们通过实践探求发现,将纤维参与无机胶结猜中可以下降其脆性、并减少开裂。

1824年,英国人J.Aspdin(约瑟夫·阿斯普丁)发明晰“波特兰”水泥,自此初步了现代的水泥混凝土。1847年,法国人(兰波特)用钢丝作骨架制成了混凝土小舟及花盆,呈现了原始的钢筋混凝土构件。

1874年,美国人在混凝土中参与废钢片,初步了钢纤维在混凝土中运用的起步。1910年,美国H.F.Porter提出了“钢纤维”混凝土的概念,宣告了有关以短纤维增强混凝土的研讨陈述、且获得专利,并建议把短纤维均匀涣散在混凝土中用以强化基体料。1911~1933年间,在美、英、法、德等国均有人先后申请了在混凝土中均匀掺加短铁丝,细木片等改进混凝土功用的专利,但未获在实践工程中加以运用。日本在二次世界大战期间,也曾进行过这方面的研讨。直到1963年,J.P.Romualdi和J.B.Batson“关于纤维混凝土增强理论研讨陈述”的宣告,纤维间距理论的提出,才使钢纤维的研讨和运用获得了较快的展开。我国在20世纪70年代,初步了“钢纤维混凝土”理论和运用的研讨;80年代起,钢纤维已在路程、桥梁、地道等多项混凝土工程中获得了广泛的运用;继而,钢纤维混凝土的试验方法、规划施工规程以及《混凝土用钢纤维》等职业标准的相继发布,推进了钢纤维在我国各项建筑工程中的运用。

1879年早呈现了石棉纤维水泥,1900年奥地利人Hatschek(哈谢克)选用圆网抄取机制造石棉水泥板,使石棉水泥初步走向工业化出产。我国在20世纪30年代中期初步出产石棉水泥的“波形瓦”。到70年代,全世界石棉水泥工业出产达到高峰;进入70年代中期后,人们发现石棉粉尘具有致癌危害;故自80年代初起,若干兴旺相继约束石棉水泥制品的出产与运用,从而推动了无石棉纤维增强水泥制品的研发和开发,其代用品曾主要为玻璃纤维,此外还有木浆纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维等。

20世纪50年代末至60年代初,我国水泥工业研讨院等单位,曾探求用中碱玻璃纤维增强一般硅酸盐水泥砂浆或混凝土;前苏联皮留柯维奇等人,曾探求用无碱玻璃纤维增强石膏矾土水泥砂浆;但终都因玻璃纤维不能接受水泥水化物的碱性侵蚀、失掉增强效果未获成功。1967年,英国建筑科学研讨院(BRE)试制成含锆的抗碱玻璃纤维,1971年英国初步出产;1979年英国BRE发布的陈述指出:尽管此种纤维材料处于室内枯燥环境中对构件的力学功用改动不大,但处于湿润环境或露出于大气中时,构件的各项力学功用仍有大幅下降。为此,进入80年代,国际上有关科研单位均致力于行进“玻璃纤维增强混凝土”(GRC)耐久性的研讨;一同西方主要采用在抗碱玻璃纤维外覆保护层、在水泥中掺加某些聚合物乳胶等办法;我国建筑材料研讨院则采用抗碱玻璃纤维与低碱度水泥相匹配的技术。选用该技术配制成的GRC,不管处在湿热环境中、或长时间露出于大气中,其耐久性明显优于抗碱玻璃纤维与一般波特兰水泥相匹配制成的GRC,为此被称之为具有我国特征的“双保险”GRC技术路途。由于它较好地处理了GRC的耐久性问题,促使我国的GRC工业得到较快地展开。

透光混凝土由很多的光学纤维和精美混凝土组合而成

纤维混凝土的研讨和运用

纤维混凝土研讨与运用的实质性展开,得益于组成纤维出产技术的展开。进入20世纪60年代前期,美国S.Goldfein初步探求运用组成有机纤维-聚丙烯纤维作为水泥混凝土的掺加料,并建议用于美军部队制造防爆结构件。70年代初期,英国将聚丙烯纤维掺入混凝土中制造管件、薄板等制品,并在建筑职业中,拟定了相关的标准。近二十多年来,以美国为代表的技术兴旺开发出产出了一系列可掺参与混凝土中的单丝状组成纤维;如美国大力开发用于增强混凝土的组成纤维,主要有聚丙烯纤维和聚酰胺纤维等;德国和日本则分别开发出了用于增强混凝土的聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维;美国的格雷斯公司、日本的TORASUTOKIKAKUKI等也纷繁推出了相应的沥青混凝土增强用纤维。美国格雷斯公司2003年揭穿的专利US6569526、CN1405110,报道了一种高涣散性增强组成纤维,该纤维可以运用于混凝土、砂浆、喷浆混凝土和沥青混凝土等基体资猜中,不只具有良好的涣散性,并且可以明显行进混凝土材料的强度。以往人们掺参与混凝土傍边的纤维如大多数植物纤维,大多无法耐受混凝土基体资猜中很强的碱性、或因其无法在混凝土中均匀涣散,或不具有必定的耐高温功用而达不到抗裂、增强的预期效果。组成纤维出产技术的行进使这些问题逐一获得处理。近年来,组成有机纤维中抗拉强度高、且抗碱性较好的聚丙烯纤维和聚酰胺纤维,尽管存在着它们的弹性模量相对较低的弱点,但它们能在混凝土的初期塑性阶段,按捺和减小裂缝的发作和展开的特征,使其在混凝土中的运用获得很大展开。组成纤维被掺加到混凝土中,一同还对混凝土的抗渗性、抗冻性、抗冲击性、延性、耐磨性等有所改进,并且由于施工的和易性好、易操作、价格适中,已在建筑领域得到了广泛运用。

在20世纪0年代,纤维混凝土技术传入我国。我国的高等院校、科研院(所)和施工单位,初步了在混凝土中掺用组成纤维的研讨作业,并逐渐在若干建筑工程中获得了运用;之后跟着国产建筑用组成纤维的成功开发,组成纤维在混凝土中的运用获得了快速展开。1986年我国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会纤维混凝土专业委员会在大连举行的1届纤维混凝土学术会议,相应地促进了规模纤维运用于混凝土中各种技术的沟通;尔后,纤维混凝土学术年会又分别在哈尔滨,南京,重庆,济南,郑州,上海,大连......,截止到2016年在武汉举行了第十六届纤维混凝土学术会议,对纤维混凝土技术在我国的展开和运用起到活泼的促进效果。

20世纪90年代初期,以“杜拉纤维”为代表的国外人工有机工程纤维透过商业渠道进入我国,成为纤维混凝土在我国很多运用的契机。在随后的几年时间里我国纤维混凝土的工程实例现已数以千计,工程类型简直覆盖了工业及民用建筑工程中所有用到混凝土的场合。

进入21世纪后,跟着我国自主开发才干的行进,纤维出产技术的改进,产品质量的提高,出产规模的扩展,更多功用优良、价格低廉的纤维混凝土工程材料投向商场,推动了工程材料的大规模运用。在我国许多要点、严峻工程中获得成功的运用,如主体育场鸟巢、中央电视台新台址、很多08奥运工程、上海迪士尼等标志性建筑中都选用了国产纤维混凝土工程材料。国内工程纤维品牌也在这个过程中逐渐生长,担当了国内纤维混凝土工程材料运用的主力军。

现在,运用为广泛的是组成纤维增强混凝土,组成纤维来源于有机聚合物。常用于制造纤维的有机聚合物有:聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯醇(PVA)等。由上述这些聚合物纺成的组成纤维,一般其弹性模量均较低,故均归于低弹模纤维。近年来,一些高弹模纤维也相继初步被用于混凝土的增强,如芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚丙烯腈纤维、超高分子量聚乙烯醇纤维等;这些纤维具有较高的弹性模量和抗拉强度,掺参与混凝土后,混凝土的增强、增韧效果十分明显。

纤维混凝土可广泛运用于房建工程中的墙板、楼板、地下室、以及建筑外墙的抹面;水利工程的塘坝、蓄水池、水渠、薄壁水管;路桥工程的路面、桥面铺装层;地道;军事工程的掩体、防空洞、防护门;港口工程中的码头、防洪堤以及混凝土的预制板材、管材等。

搅拌装置