纤维抗裂混凝土性能研究

纤维抗裂混凝土性能研究

唐甸富 杜思鼎 奉永贵

中国建筑第五工程局有限公司 湖南长沙 410004

摘要：普通的混凝土属于脆性的建筑材料，其最明显的劣势是在抗拉强度方面，并且其受拉变形能力较小。非常容易出现裂缝。最近几年来由于外加剂和掺合料的研发，使混凝土具有了更好的性质。通过对混凝土加入外加剂和掺和料之后与混凝土裂缝之间的关系进行研究。由此得出有效的加入外加剂和掺合料可以改善混凝土出现裂缝的情况。混凝土早期出现的可见和不可见裂缝对混凝土结构造成破坏，使混凝土后期各种有害物质的传输通道，这些裂缝不但影响了建筑物的美观和功能使用，甚至严重影响了建筑物的安全性能。所以要对混凝土进行一定的处理。本文主要对于在混凝土中添加纤维制成纤维混凝土进行研究，通过研究结果可知，在混凝土中加入纤维，有效的抑制了混凝土的早期开裂情况。

关键词：纤维；混凝土；抗裂性能

混凝土是现在我国乃至世界范围上使用最为广泛的建筑材料之一，但是混凝土在使用过程中，由于自身强度问题，在浇筑完成后，很容易出现裂缝，为了解决这个问题，经过不断的实验研究，发现将纤维加入混凝土中制成纤维混凝土可以有效的改善混凝土开裂的情况。纤维混凝土的主要优点有：可以有效的抑制塑性收缩裂痕、抗冲击和弯曲疲劳性能较好、抗松散性较好、剩余强度较高、抗渗性较好、抗拉及抗折弯强度有所增加、耐气候老化、抗冻融性较好。

1. 纤维混凝土在国内的研究和应用状况

我国对于纤维混凝土的研究相比于发达国家起步较晚，从二十世纪七十年代开始，才对纤维混凝土进行研究和使用，但是根据现在我国纤维混凝土使用情况来看，纤维混凝土主要是使用聚丙烯纤维材料作为纤维混凝土的主要材料，所以对于聚丙烯纤维混凝土不断地进行研究分析。主要研究内容是聚丙烯纤维混凝土的物理性质和力学性能方面。现在我国许多生产工厂大力生产聚丙烯纤维用以满足纤维混凝土的使用要求。通过聚丙烯纤维对混凝土的力学性能、耐久性能、施工工艺技术以及纤维增强机理等方面做了大量的研究工作，而且在研究上也已经制定出了相应的质量标准以及技术标准。现在我国只有个别研究所正在对纤维混凝土进行研究，这还难以满足我国的发展需求。

2. 纤维混凝土存在的问题

现在对于纤维混凝土的研究问题之一就是纤维和混凝土的配置比例。根据合成纤维的制成材料来看，尤其是在耐酸碱性和物理性质中的增加韧性和增加强度方面。使用纤维来增加混凝土的性质，从整体而言，对于混凝土是只有好处，没有坏处的，但是在纤维和混凝土的配置比例来看，还是非常有争议的，需要不断地经过实验研究加以确认。但是在纤维加入混凝土制成纤维混凝土的实际性质而言，只要在混凝土中加入纤维材料，就能有效的提高混凝土的性质。改善混凝土的先天缺陷，也就是混凝土的脆性。所以不论怎么加入纤维，都会改善混凝土的性质。但是在实际工程中，必须要对于纤维和混凝土的配比进行科学的比例认定。除此之外，从混凝土的工作性质方面来看，又不得不考虑适应实际建筑项目施工中的实际情况。现在我国还没有对纤维混凝土做出相应的质量标准。所有的工程中使用纤维混凝土都处于探索阶段，配置比例没有对应的质量规定，决定纤维和混凝土配置比例的最有效的的办法是根据工程项目进行过程中常识性的配合比，从何将其进行确定。特别是在大型的建筑施工项目中，根据对混凝土的使用需求，要从混凝土建设结构和使用需求看进行研究，经过不断地配置实验来确定纤维和混凝土的配合比，从而选择最佳的配置方案。

3. 纤维对混凝土力学性能的影响

根据不断地研究可知，对于混凝土立方体抗压强度、抗折强度随着使用纤维的种类以及配置比例等方面产生变化，纤维混凝土的抗压、抗折强度与没有加入纤维的混凝土有着非常明显的效果。其中钢纤维混凝土的增幅达到了20%，通过研究结果可知，在纤维混凝土中，纤维的加入比例由少到多的数据结果来看，在纤维不断增多达到一定界限值的时候，纤维混凝土的抗压、抗折强度出现衰弱趋势。所以随着纤维配比量的变化，混凝土的力学强度都存在一定的上限值。纤维混凝土的力学强度并不是完全根据纤维加入量的增加而提高。在使用两种纤维作为掺合料的情况下，抗压、抗折性质相比与一种纤维材料作为掺合料有所降低。主要原因是因为纤维的比表面积较大，当混凝土中的纤维配置比例达到最合适的比例之后，再加入纤维材料就不能有效的被浆体包裹。也就对之前形成的混凝土内部最佳结构产生了影响，会对纤维混凝土内部的最科学有效的构造产生破坏，导致混凝土的密实度减小，缺陷增多。因此与加入纤维材料过多的纤维混凝土强度和标准的混凝土相比，强度较为减弱。

4. 纤维混凝土早期抗裂机理分析

混凝土塑性收缩裂缝出现在混凝土硬化之前，在混凝土浇筑完成后的四到五个小时之内，在这个时间之内由于受到向上运动和到达顶部的泌出水分要被逐渐蒸发，如果泌水速度小于蒸发速度，混凝土的表面位置就会出现受到约束产生的拉应变，在超过其抗拉应变能力时，就会使混凝土在塑性状态下产生开裂。所以在研究纤维混凝土的过程中，通过添加纤维使混凝土可以更好的阻止混凝土早期裂缝的发生和发展，其原理体现在以下两个方面：

1. 细小裂缝长度大于纤维间距的时候，纤维将跨越裂缝，气道传递荷载的作用，使得混凝土内部的应力场更加连续和均匀，因此使得细小裂缝尖端的应力集中出现钝化，限制了裂缝的扩大。

2. 细小裂缝长度小于纤维间距时，纤维使得裂缝改变方向，或者使其跨越纤维形成更细小的裂缝场，裂缝最终可以达到细化，并且可以显著增加裂缝扩展的能量消耗。

因此在混凝土中加入一定量的纤维材料，可以明显的改善混凝土出现裂缝的情况发生，可以有效的改善混凝土出现裂缝的情况。增加混凝土的耐久性。

结束语：随着我国建设的不断加快，对于施工质量也有了越来越高的要求，以混凝土的性质为基础进行研究，在完成浇筑之后出现裂缝严重影响了工程进度和工程质量，所以经过不断地实验研究得出，在混凝土中加入纤维材料可以有效的控制浇筑完成后的混凝土出现裂缝。本文对于纤维混凝土的优点和配置比例等方面进行阐述，为推动纤维混凝土技术发展做出贡献。

参考文献：

[1]周新文,刘建忠,刘光严,刘加平.机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品,2020(05):1-5.

[2]任雪梅,宋家茂,郝挺宇.高抗蚀硅酸盐水泥提高混凝土抗渗性能机理研究[J].混凝土与水泥制品,2020(05):10-12.

[3]陈国新,祝烨然,杜志芹,温金保.本体聚合固体聚羧酸系保坍剂的工业化制备及性能研究[J].混凝土与水泥制品,2020(05):21-24.