浅谈纤维混凝土特性与应用.pdf

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1、浅谈纤维混凝土特性与应用俞君宝1--。呼梦洁1。杨鼎宜2(1．扬州工业职业技术学院，江苏扬州225009；2．扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225009)摘要：纤维混凝土是一种新型建筑材料。介绍了纤维混凝土发展历史、工作机理，阐述了钢纤维、聚丙烯、碳纤维混凝土的优良特性，并列举了钢纤维、聚丙烯、碳纤维混凝土在x-S上的应用，叙述了纤维混凝土的发展前景。关键词：纤维混凝土；钢纤维混凝土；聚丙烯纤维混凝土；碳纤维混凝土Abstract：Fiberreinforcedconcreteisanewkindofbuildingmaterials．Itintroducesthedevelopm

2、entworkmechanismofhistoryandfiberreinforcedconcreteandexpourdstheexcellentcharacteristicsofthesteelfiber,polypropyleneandcarbonfiberconcrete．Itliststheminengineeringapplicationanddescribestheprospectsofthedevelopmentoffiberreinforcedconcrete．Keywords：fiberreinforcedconcrete；steelfiberreinforcedco

3、ncrete；polypropylenefiberconcrete；carbon6berconcrete0引言1824年英国著名工匠约瑟夫·阿斯普丁发明了波特兰水泥，水泥混凝土应运而生。经过一百多年的发展．水泥混凝土已成为建筑工程各个领域应用最为广泛的材料。众所周知．水泥混凝土不仅原材料来源广泛．而且具有优异的力学性能。混凝土具有较好的抗压强度，极大地满足了工程需求．但其抗拉强度低、韧性较差、容易出现开裂等缺点也限制了其在一些特殊工程中的应用。混凝土的这些缺点促使了一种复合材料“纤维混凝土”的产生。纤维混凝土．又叫纤维增强混凝土．通常以水泥净浆、砂浆或混凝土作为基材，掺人适量的非连续的短

4、纤维或连续的长纤维增强材料．形成的一种新型增强建筑材料fll。相关研究表明：纤维混凝土不仅具有传统混凝土的优良特性．而且还弥补了传统混凝土的众多缺陷。1纤维混凝土发展历史及工作机理1．1纤维混凝土发展历史纤维混凝土的发展要追溯到20世纪初．钢纤-18-维混凝土是最早出现在人们视野中的纤维混凝土。早在1910年．美国学者Porter就着力于钢纤维混凝土理论研究．并最早发表一篇关于钢纤维混凝土论文。不久后。美国学者Graham将钢纤维混凝土应用到实践当中。验证了其优良特性。20世纪40年代．各国学者开始关注研究纤维混凝土．并取得了一定成就。20世纪70年代，纤维混凝土得到了快速发展．出现了碳

5、纤维、玻璃纤维、聚丙烯、植物等新型纤维混凝土。20世纪90年代．纤维混凝土研究与应用的序幕真正拉开．纤维混凝土的研究与应用发生了质的飞跃。我国关于纤维混凝土的研究起步较晚。1993年．中国工程建设标准化协会颁布了《纤维混凝土结构设计与施工规范》，标志着我国纤维混凝土在工程实践中正式推广与应用。近些年来．伴随着新型复合纤维材料出现．纤维混凝土的性能得到改善，并广泛应用于工程实践当中。目前．纤维混凝土已广泛应用于道路、桥梁、地铁、隧道、港口、水利等土木工程的各个领域。1．2纤维混凝土工作机理纤维混凝土问世以来．关于其增强机理的理论研究一直受到各国学者的密切关注。目前．比较成熟的增强机理理论有

6、两种：①美国J．P．Romualdi提出的“纤维间距机理”。该理论是依据线弹性断裂力学机理来解释纤维对混凝土性能改善作用。该理论认为混凝土内部存在孑L隙和缺陷．在外力作用下会产生应力集中的现象．引起混凝土开裂。纤维作用弥补了混凝土内部缺陷．提高了混凝土韧性．极大地减少了应力集中．改善了混凝土性能。纤维间距理论在假定纤维与基体材料完全粘合的基础上得出的．而实际情况并不能满足其条件．因此存在一定缺陷。②英国SwaIllvMamgat等提出的“复合材料机理”。纤维混凝土是一种复合材料。根据复合材料力学受力机理来说明其增强机理。该理论认为纤维混凝土强度是由纤维和基体的体积比和应力所决定。2纤维混

7、凝土特性近些年来．关于纤维混凝土理论研究及工程应用试验取得了较好的成绩。随着合成纤维材料的创新．出现了众多种类的纤维混凝土。目前，比较成熟的有钢纤维、聚丙烯、碳纤维等纤维混凝土。2．1钢纤维混凝土钢纤维混凝土是指在混凝土中掺人适量的钢纤维形成的一种新型复合材料。钢纤维混凝土具有优良的性能：①较高的抗拉、抗压、抗剪强度。钢纤维具有良好的抗拉性能．与混凝土的抗压性能形成互补。钢纤维不仅具有较高的抗拉、抗压强度而且其抗剪强度也显著提高。②