纤维混凝土品种
以水泥浆、砂浆或混凝土作基材,以纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料,称为纤维混凝土。纤维可控制基体混凝土裂纹的进一步发展,从而提高抗裂性。由于纤维的抗拉强度大、延伸率大,使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高。纤维混凝土的主要品种有石棉水泥、钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土及碳纤维混凝土、植物纤维混凝土和高弹模合成纤维混凝土等。
钢纤维混凝土
(l)材料。制备普通钢纤维混凝土,主要使用低碳钢纤维。制备耐火混凝土,则使用不锈钢纤维。圆截面长直形钢纤维直径一般为o.25~0. 75mm;扁平形钢纤维厚度为0. 15~0. 4mm,宽度为0.25~0. 9mm,长度均为20~60mm。为改善界面黏结,还有端部带弯钩的钢纤维等。
钢纤维混凝土一般使用425号、525号普通硅酸盐水泥,高强钢纤维混凝土可使用625号硅酸盐水泥或明矾石水泥。使用的粗骨料大粒径以不超过15mm为宜。为改善拌和物和易性,使用减水剂或减水剂。混凝土的砂率一般不应低于50%,水泥用量比普通未掺纤维的应高10%左右。
(2)掺量。为纤维能均匀分布于}昆凝土,长径比不应大于100,一般为60~80。对每种规格的纤维都有一大掺量的限值,一般为0.5%~2%(体积率)。
(3)搅拌。钢纤维混凝土采用强制式搅拌机搅拌,为使纤维能均匀分散于混凝土中,应通过摇筛或分散机加料。搅拌的投料顺序与普通混凝土不同。一种方法是先将粗细集料、水泥和水加入搅拌机,搅拌均匀后再将纤维加入搅拌。另一种方法分三步,步先将粗细集料搅拌均匀,第二步加入纤维搅拌,后将水泥和水加入再搅拌。
(4)捣实。不同的捣实方法,对纤维的取向有很大的影响。采用泵送至仓内,不加插搞,纤维在其中呈三维乱向;如采用插入式振动装置捣实,则大部分纤维呈三维乱向,少部分为二维乱向;采用平面振动器振捣,则大部分呈二维乱向,少部分为三维乱向;采用喷射方式,纤维在喷射面上呈二维乱向;采用"离心法"或"挤出法",纤维取向介于一维定向与二维乱向之间;如果在磁场中振捣,纤维则沿磁力线方向分布。
(5)力学性能。掺入钢纤维,显著地改善了混凝土的力学性能。当掺量在许可范围之内,可提高抗拉强度30%-50%,抗弯强度可提高50%~,韧性可提高10~50倍,抗冲击强度可提高2~9倍,抗压强度提高较小,可达15%~25%。钢纤维混凝土还可使干缩率降低10%~30%。
钢纤维混凝土成本高,施工难度也比较大,用在应该用的工程上。如重要的隧道、地铁、机场、高架路床、溢洪道以及防爆防震工程等。
玻璃纤维混凝土
在玻璃纤维混凝土中使用的纤维是抗碱玻璃纤维,以抵抗混凝土中Ca (OH)z的侵蚀。抗碱玻璃纤维,在普通硅酸盐水泥中也只能减缓侵蚀,欲大幅度提高使用寿命,应该使用硫铝酸盐水泥。
玻璃纤维混凝土对粗细骨料及配合比无特殊要求,与钢纤维混凝土基本类同。玻璃纤维混凝土在力学性能方面肯定比钢纤维混凝土低,抗压强度与未掺纤维的相比,还略有降低。但其韧性很高,可提高30~120倍,而且具有较好的耐火性能。主要用于非承重与次要承重的构件上。