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很多人在問,到底纖維的哪些性能影響對混凝土的增強效果,又是如何影響的??梢曰卮疬@個問題,日后選擇纖維時,就知道需要關(guān)注纖維的哪些方面了。這樣在澆筑混凝土前,就可以有一個定性的判斷。
纖維分為早期抗裂纖維和增韌纖維??沽牙w維,僅對混凝土早期起到抗裂作用,混凝土強度上來后,因為纖維強度低且很軟,纖維就失去了增強作用。增韌纖維,是指具有抗裂鋼筋網(wǎng)同等作用的纖維,可以給混凝土或水泥砂漿提供韌性。本文章,僅對增韌纖維進行講解。
選擇增韌纖維,一定要關(guān)注:
1、纖維的長度。極小長度,要跨兩個骨料。纖維,可以提供6、10、12、16、20、30、40、60mm的纖維,基本滿足各類混凝土和砂漿的需求。
2、纖維的長徑比。長徑比越高,纖維增強效果越好,但是分散越難。反之,長徑比越低,纖維的分散越好,但增強效果越差。因此,對纖維長徑比的選擇,是一個增強效果和分散性能相平衡的選擇。纖維的長徑比在50-167之間。
3、纖維的耐久性。聚丙烯PP纖維耐久性非常好,耐酸耐堿耐腐蝕。聚酯PET纖維不耐堿,因此標準中沒有把聚酯纖維列入增強混凝土用的纖維。玻璃纖維,不耐堿,即使是耐堿玻纖,也不能用在硅酸鹽水泥中,而只能用于低堿度水泥中。鋼纖維,不耐水、尤其是鹽水腐蝕。纖維屬于聚丙烯基材纖維,聚丙烯屬于非極性聚合物,在混凝土的堿性環(huán)境中,經(jīng)時溫等效的耐久性測試,發(fā)現(xiàn)纖維一百年都不會有強度的損失,耐堿性是100%。
4、纖維的摻量。纖維摻量越多,增強效果越好,但是太多的纖維會導(dǎo)致分散不均勻。因此,作為一個好的纖維,其分散性也是一個重要的指標。普通聚丙烯纖維,摻量一般是體積分數(shù)0.1%,鋼纖維的摻量可以達到2%,進口聚乙烯醇纖維的極高摻量可以達到2%,纖維的摻量可以高達到3-4%。
5、纖維與水泥的粘結(jié)力。纖維強度再高,粘結(jié)力差,纖維就無法真正發(fā)揮作用。纖維通過對聚丙烯進行改性,將纖維與水泥的粘結(jié)了提高了2-3倍。
6、纖維的拉伸強度。微米級纖維,直徑小于0.1mm,需要關(guān)注纖維的拉伸強度。因為微米級纖維非常細,單根承受的拉力很低,當混凝土給纖維一個拉拔的作用時,纖維容易被拉斷而失去作用。粗纖維,即直徑大于0.1mm的纖維,單根拉力強,因此通常不會被拉斷。TMA系列纖維,拉伸強度大于1100MPa,AC系列拉伸強度大于700MPa,PR系列拉伸強度大于550MPa。
7、纖維的彈性模量。彈性模量決定了纖維與混凝土誰先受力?;炷良八嗌皾{的彈性模量為25-40GPa,纖維模量高于這個值,纖維先受力,低于這個值,纖維后受力。高模量纖維,如鋼纖維,其彈性模量是210GPa,遠遠高于混凝土,因此鋼纖維在混凝土開裂前先受力,所以鋼纖維可以有效提高混凝土的抗壓、抗拉和抗折強度。中模量纖維,如聚乙烯醇PVA纖維,模量為25-42GPa,與混凝土相近,因此纖維會與混凝土同時受力,當混凝土產(chǎn)生微裂紋時,纖維就同時受力,控制微裂紋進一步擴展,因此聚乙烯醇PVA纖維可以讓混凝土產(chǎn)生多縫開裂,且裂紋間距很小。同時,由于模量和混凝土相近,纖維不再對混凝土抗壓、抗拉和抗折強度有直接貢獻,但是纖維可以讓混凝土更見完整,裂紋更少,從這個角度間接提高混凝土的抗壓、抗拉和抗折強度。纖維,模量較低,雖然可以產(chǎn)生曲撓強化,甚至應(yīng)變強化的特征,但由于模量低于混凝土,通常時混凝土先開裂,之后纖維才會受力,因此會出現(xiàn)裂紋寬度較大、曲線波動等現(xiàn)象。雖然纖維反映會比混凝土慢,但纖維還是會與混凝土共同受力,提高混凝土的韌性、抗裂性能、抗疲勞和抗沖擊性能。
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