新型【纖維混凝土】

纖維混凝土是纖維和水泥基料（水泥石、砂漿或混凝土）組成的復合材料的統(tǒng)稱。水泥石、砂漿與混凝土的主要缺點是：抗拉強度低、極限延伸率小、性脆，加入抗拉強度高、極限延伸率大、抗堿性好的纖維，可以克服這些缺點。所用纖維按其材料性質(zhì)可分為：①金屬纖維。如鋼纖維(鋼纖維混凝土)、不銹鋼纖維(適用于耐熱混凝土)。②無機纖維。主要有天然礦物纖維（溫石棉、青石棉、鐵石棉等）和人造礦物纖維（抗堿玻璃纖維及抗堿礦棉等碳纖維）。③有機纖維。主要有合成纖維（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龍、芳族聚酰亞胺等）和植物纖維（西沙爾麻、龍舌蘭等），合成纖維混凝土不宜使用于高于60℃的熱環(huán)境中。纖維混凝土與普通混凝土相比，雖有許多優(yōu)點，但畢竟代替不了鋼筋混凝土。人們開始在配有鋼筋的混凝土中摻加纖維，使其成為鋼筋-纖維復合混凝土，這又為纖維混凝土的應用開發(fā)了一條新途徑。

   一、以水泥漿、砂漿或混凝土作基材，以纖維作增強材料所組成的水泥基復合材料，稱為纖維混凝土。纖維可控制基體混凝土裂紋的進一步發(fā)展，從而提高抗裂性。由于纖維的抗拉強度大、延伸率大，使混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊強度及延伸率和韌性得以提高。纖維混凝土的主要品種有石棉水泥、鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土及碳纖維混凝土、植物纖維混凝土和高彈模合成纖維混凝土等。[1]

1.鋼纖維混凝土

(l)材料。制備普通鋼纖維混凝土，主要使用低碳鋼纖維。制備耐火混凝土，則必須使用不銹鋼纖維。圓截面長直形鋼纖維直徑一般為o.25～0. 75mm;扁平形鋼纖維厚度為0. 15～0. 4mm，寬度為0.25～0. 9mm，長度均為20～60mm。為改善界面黏結，還有端部帶彎鉤的鋼纖維等。

鋼纖維混凝土一般使用425號、525號普通硅酸鹽水泥，高強鋼纖維混凝土可使用625號硅酸鹽水泥或明礬石水泥。使用的粗骨料最大粒徑以不超過15mm為宜。為改善拌和物和易性，必須使用減水劑或高效減水劑。混凝土的砂率一般不應低于50%，水泥用量比普通未摻纖維的應高10%左右。

(2)摻量。為保證纖維能均勻分布于}昆凝土，長徑比不應大于100，一般為30～80。對每種規(guī)格的纖維都有一最大摻量的限值，一般為0.5%～2%(體積率)。

(3)攪拌。鋼纖維混凝土采用強制式攪拌機攪拌，為使纖維能均勻分散于混凝土中，應通過搖篩或分散機加料。攪拌的投料順序與普通混凝土不同。一種方法是先將粗細集料、水泥和水加入攪拌機，攪拌均勻后再將纖維加入攪拌。另一種方法分三步，第一步先將粗細集料攪拌均勻，第二步加入纖維攪拌，最后將水泥和水加入再攪拌。

(4)搗實。不同的搗實方法，對纖維的取向有很大的影響。采用泵送至倉內(nèi)，不加插搞，纖維在其中呈三維亂向;如采用插入式振動裝置搗實，則大部分纖維呈三維亂向，少部分為二維亂向;采用平面振動器振搗，則大部分呈二維亂向，少部分為三維亂向;采用噴射方式，纖維在噴射面上呈二維亂向;采用“離心法”或“擠出法”，纖維取向介于一維定向與二維亂向之間;如果在磁場中振搗，纖維則沿磁力線方向分布。

(5)力學性能。摻入鋼纖維，顯著地改善了混凝土的力學性能。當摻量在許可范圍之內(nèi)，可提高抗拉強度30%—50%，抗彎強度可提高50%～100%，韌性可提高10～50倍，抗沖擊強度可提高2～9倍，抗壓強度提高較小，可達15%～25%。鋼纖維混凝土還可使干縮率降低10%～30%。

鋼纖維混凝土成本高，施工難度也比較大，必須用在最應該用的工程上。如重要的隧道、地鐵、機場、高架路床、溢洪道以及防爆防震工程等。

2.合成纖維混凝土

在合成纖維混凝土中使用的纖維必須是抗堿性纖維，以抵抗混凝土中Ca (OH)z的侵蝕。抗堿合成纖維，在普通硅酸鹽水泥中也只能減緩侵蝕，欲大幅度提高使用壽命，應該使用硫鋁酸鹽水泥。

合成纖維混凝土對粗細骨料及配合比無特殊要求，與鋼纖維混凝土基本類同。合成纖維混凝土在力學性能方面肯定比鋼纖維泥凝土低，但其韌性很高，可提高30～120倍，而且具有較好的耐火性能。主要用于非承重與次要承重的構件上。

3.聚丙烯纖維混凝土

聚丙烯膜裂纖維是一種束狀的合成纖維，拉開后成網(wǎng)絡狀，也可切成長度為19～64mm的短切使用。為防止老化，使用前應裝于黑色包裝容器中。

施工工藝分為攪拌法與噴射法。纖維的摻量因工藝不同而異。采用攪拌法切短長度為40～70mm，體積摻率為0.4%～1%;采用噴射法切短長度為20～60mm，體積摻率為2%～6%。聚丙烯纖維}昆凝土，力學性能不高，一旦混凝土開裂，纖維混凝土即發(fā)生開裂，抗壓強度亦無明顯提高。唯抗沖擊強度較高，可提高2～10倍。收縮率可降低75%。可用于非承重的板、停車場等。

   二、制造纖維混凝土主要使用具有一定長徑比（即纖維的長度與直徑的比值）的短纖維。但有時也使用長纖維（如玻璃纖維無捻粗紗、聚丙烯纖化薄膜）或纖維制品（如玻璃纖維網(wǎng)格布、玻璃纖維氈）。其抗拉極限強度可提高30～50%。

纖維在纖維混凝土中的主要作用，在于限制在外力作用下水泥基料中裂縫的擴展。在受荷（拉、彎）初期，當配料合適并摻有適宜的高效減水劑時，水泥基料與纖維共同承受外力，而前者是外力的主要承受者；當基料發(fā)生開裂后，橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。

若纖維的體積摻量大于某一臨界值，整個復合材料可繼續(xù)承受較高的荷載并產(chǎn)生較大的變形，直到纖維被拉斷或纖維從基料中被撥出，以致復合材料破壞。 與普通混凝土相比，纖維混凝土具有較高的抗拉與抗彎極限強度，尤以韌性提高的幅度為大。

纖維混凝土設計和使用方法請參考現(xiàn)行《纖維混凝土結構技術規(guī)程》

   三、纖維混凝土施工技術：

  （1）、鋼纖維混凝土的原材料應符合下列規(guī)定：

1、鋼纖維的種類、規(guī)格、質(zhì)量應符合設計要求。

2、配制鋼纖維高強混凝土宜選用質(zhì)地堅硬、級配良好的河砂，其細度模數(shù)不宜小于2.4。

3、粗骨料應選用質(zhì)地堅硬、級配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等碎石 或碎卵石，粒徑不宜大于20mm和鋼纖維長度的2/3。

4、當粗骨料粒徑大于20mm時，應選用適宜的纖維，并經(jīng)試驗檢測達到 設計要求后方可使用。

  （2）、鋼纖維混凝土配制應符合下列規(guī)定：

1、鋼纖維混凝土應滿足結構設計對強度等級（包括抗壓強度、抗拉強度、 彎曲韌度比等）的要求。

2、鋼纖維混凝土的鋼纖維體積率應根據(jù)設計要求確定；當設計無要求時， 不應小于0.35%;對高強度（抗拉強度不低于1000MPa)的異形鋼纖維不應 小于0.25%;鋼纖維預應力混凝土中鋼纖維用量宜為80kg/m。

3、鋼纖維混凝土的水膠比不宜大于0.50，對于耐久性為主要要求的鋼纖 維混凝土不得大于0.45，每方混凝土的水泥用量（或膠凝材料總用量）不宜小于360kg。

4、鋼纖維混凝土的稠度可參照同類工程對普通混凝土所要求的稠度確定，其坍落度值可比相應普通混凝土要求值小20mm，其維勃稠度值與相應的 普通混凝土要求值相同。

 （3）、鋼纖維混凝土攪拌應符合下列規(guī)定：

1、鋼纖維混凝土宜釆用帶有布料裝置的纖維混凝土專用攪拌機攪拌。

2、攪拌工藝應確保鋼纖維在拌和物中分散均勻，不產(chǎn)生結團，宜優(yōu)先釆用將鋼纖維、水泥、粗細骨料先干拌而后加水濕拌的方法。

3、鋼纖維混凝土投料順序、攪拌方法和攪拌時間應通過現(xiàn)場勻質(zhì)性試驗確定。其攪拌時間應較普通混凝土適當延長1min～2min。

（4）、鋼纖維混凝土澆筑方法應保證鋼纖維的分布均勻性和結構的連續(xù)性。

（5）、合成纖維混凝土用纖維的種類、規(guī)格、質(zhì)量應符合設計要求。

（6）、合成纖維混凝土配制應符合下列規(guī)定：

1、合成纖維的體積率應符合設計要求；設計無要求時，宜在0.05%~0.3% 的范圍內(nèi)選取。

2、合成纖維混凝土的坍落度可比普通混凝土相應要求降低。當坍落度不滿足要求時，可調(diào)整外加劑或在保持水膠比不變的條件下適當增加用水量。

（7）、合成纖維混凝土施工應符合下列規(guī)定：

1、合成纖維混凝土攪拌時間應通過現(xiàn)場攪拌試驗確定，并應較普通混凝 土規(guī)定的攪拌時間適當延長40s~60s，以確保纖維在混凝土拌和物中分散均勻。

2、釆用平板振搗器搗實，振搗時間為20s左右并無可見空洞為止。

3、混凝土接近初凝時方可進行抹面，抹面應光滑，抹面時不得加水，抹面次數(shù)不宜過多。

衡陽市興凱鋼纖維有限公司，始創(chuàng)于1993年，公司是國內(nèi)較早生產(chǎn)各類鋼纖維的專業(yè)廠家之一，年生產(chǎn)能力6000噸以上。熱誠歡迎國內(nèi)及海外客戶來電，來公司洽談業(yè)務。