纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用

1、試析纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用摘要：近些年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、科技水平的快速提升, 國(guó)內(nèi)工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量、規(guī)模不斷加大，進(jìn)一步推動(dòng)了各種新興 建材、機(jī)械、設(shè)備的研發(fā)與創(chuàng)新。其中，對(duì)于應(yīng)用最為廣泛的施工 混凝土，通過(guò)摻入不同性質(zhì)的纖維材料，能夠大幅提高混凝土結(jié)構(gòu) 的強(qiáng)度、耐久性，有效防止了裂縫、麻面、蜂窩等質(zhì)量病害的產(chǎn)生。 本文就纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用作簡(jiǎn)要的分析、探討。關(guān)鍵詞：工程建設(shè)；纖維材料；施工混凝土；應(yīng)用長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目的施工，多數(shù)采用了混凝土結(jié) 構(gòu)，但作為一種容易開(kāi)裂、強(qiáng)度較低、收縮性較大的脆性材料，普 通混凝土的使用受施工工藝、場(chǎng)地溫度、結(jié)構(gòu)荷載、養(yǎng)護(hù)

2、方法、空 氣濕度等多種因素影響，施工結(jié)構(gòu)上通常會(huì)留有不同程度、不同性 質(zhì)的裂縫，不僅破壞了工程結(jié)構(gòu)的外觀(guān)質(zhì)量，同時(shí)也將埋下一定的 安全隱患，或直接引發(fā)工程事故。對(duì)此，鋼纖維、人工合成纖維、 玄武巖纖維等纖維材料的應(yīng)用，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)、施工要求的不同加 以選擇，并通過(guò)綜合使用混凝土材料，能夠直接控制、有效改善施 工混凝土的化學(xué)、力學(xué)性能，進(jìn)而提高項(xiàng)目的施工質(zhì)量。以下，本 文就幾種較為常用的纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用作簡(jiǎn)要的分 析、探討。1鋼纖維材料的運(yùn)用冃前，在我國(guó)各類(lèi)工程項(xiàng)冃的混凝土施工中，鋼纖維材料的應(yīng)用 最早、最廣，相較于幾種人工合成的纖維產(chǎn)品，鋼纖維材料有著良 好的彈性模量、結(jié)構(gòu)密度，而

3、隨著我國(guó)技術(shù)水平的快速提升，鋼纖 維材料的外形已由以往的較為常用的長(zhǎng)直形發(fā)展為彎鉤形、壓痕 形、波浪形等，而就截面形狀來(lái)看，也陸續(xù)推出了不規(guī)則形、矩形、 月牙形等。此外，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，可將鋼纖維產(chǎn)品大致分為 冷拔鋼絲纖維、剪切鋼纖維、熔斷鋼纖維、錐削鋼纖維等，相較于 常規(guī)混凝土材料，鋼纖維材料的運(yùn)用能夠有效改善、提高施工結(jié)構(gòu) 的耐久性、各項(xiàng)物理力學(xué)特性，進(jìn)一步加大了工程混凝土的重量比 與質(zhì)量強(qiáng)度，而在抗拉、抗剪、抗彎曲強(qiáng)度方面，分別提高了 25% 至50%、50%至100%、40%至80%。由此可見(jiàn)，鋼纖維混凝土材料具 有一定的耐磨性、整體性、耐腐蝕性、耐熱性、抗裂性、耐凍融性, 同吋降

4、低了 7%到9%左右的收縮值，適用于公路、橋梁的路面施工, 可利用噴射機(jī)械、壓力泵實(shí)施具體的生產(chǎn)操作，不但能夠大幅降低 模板的使用量，也顯著捉高了施工效率。值得注意的是，鋼纖維混凝土的生產(chǎn)成本較高，同時(shí)由于這種產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)密度較人，進(jìn)而增加了混凝土結(jié)構(gòu)的自重，而在具體的配 制過(guò)程中，倘若摻入了大量的鋼纖維材料，則極易造成工程混凝土 出現(xiàn)散絲結(jié)團(tuán)。施工過(guò)程屮，混凝土的外表面若存有外露鋼纖維， 在后期的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中將發(fā)生銹蝕，最終影響到施工結(jié)構(gòu)的外觀(guān)質(zhì) 量、耐久性。2玄武巖纖維材料的運(yùn)用作為一種天然的無(wú)機(jī)纖維，玄武巖纖維材料的運(yùn)用，主要是通過(guò) 礦物開(kāi)采來(lái)提取玄武巖原料，以高溫加工的方式將其融化，最后

5、利 用拉絲技術(shù)制備而成，也可將其視為-種硅酸鹽纖維，而就這種材 料本身的物理力學(xué)性能來(lái)看，相較于市場(chǎng)而上的幾種人工合成纖維 產(chǎn)品，bf纖維材料在極限應(yīng)變率、彈性模量、抗拉強(qiáng)度等多個(gè)方面 有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而相較于同類(lèi)的硅酸鹽纖維，玄武巖纖維材料能夠 與水泥充分融合，并有著極強(qiáng)的耐堿性。目前，對(duì)于玄武巖纖維在 工程混凝土中的運(yùn)用，國(guó)內(nèi)有關(guān)的專(zhuān)家、學(xué)者存有些許爭(zhēng)議，其主 要集中體現(xiàn)在bf纖維混凝土的物理力學(xué)特性方面，一些人人為玄 武巖纖維材料的摻入，將影響、降低混凝土原有的力學(xué)性能。此外, 由于玄武巖纖維材料本身的成分波動(dòng)較大、熔點(diǎn)較高，從而對(duì)混凝 土施工的技術(shù)水平、工藝方法提出了新的要求，同時(shí)在具體

6、的生產(chǎn) 操作中也將消耗大量的能源、投資。然而，可以肯定的是玄武巖纖 維的運(yùn)用，能夠大幅提高工程混凝土的抗沖擊性、抗裂性、抗腐蝕 性，對(duì)于一些防洪、水利水電、橋梁以及耐磨部位的混凝土施工尤 為適用。3人工合成纖維材料的運(yùn)用（一）聚丙烯纖維材料：在我國(guó)各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目的混凝土施工中，人工合成纖維材料的 研制與運(yùn)用緊隨鋼纖維之后，其中屬聚丙烯纖維開(kāi)發(fā)時(shí)間最早。作 為一種人工合成材料，聚丙烯纖維的生產(chǎn)加工一般采用的是共聚 物、丙烯聚合物，就產(chǎn)品性質(zhì)來(lái)看，也可將其稱(chēng)為杜拉纖維，雖然 此種材料的彈性模量較低、與水泥材料的粘結(jié)性較差，但憑借其良 好的抗拉強(qiáng)度與抗堿性、低廉的加工成本、較高的極限延展率、多 樣

7、化的原材料以及快捷、簡(jiǎn)便的施工，在國(guó)內(nèi)水庫(kù)溢洪道、泄洪壩 段抗沖磨部位、水庫(kù)溢洪道等工程、部位的混凝土施工中得到了推 廣與應(yīng)用。值得注意的是，聚丙烯纖維在工程混凝土中的運(yùn)用，雖 然能夠在一定程度上提高施工結(jié)構(gòu)的抗裂性能，但由于聚丙烯纖維 材料在紫外線(xiàn)、高溫、氧氣中將加速老化，或改變?cè)械幕瘜W(xué)特性、 物理性能，從而逐漸被-些新型纖維產(chǎn)品所代替。(-)聚丙烯月青纖維材料：聚丙烯臘(pan)纖維又稱(chēng)月青綸纖維，相較于研發(fā)較早的聚丙烯纖維 材料，此種產(chǎn)品不僅能夠與水泥材料充分融合，同時(shí)也有著良好的 均勻性、耐溫耐寒性，而作為一種次級(jí)增強(qiáng)材料，聚丙烯膳纖維憑 借其優(yōu)異的耐堿性、質(zhì)量強(qiáng)度、延伸性、分散性、

8、彈性模量，被廣 泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各類(lèi)工程項(xiàng)目的混凝土施工屮，對(duì)于一些空氣濕度較 大、座落于水環(huán)境中的混凝土工程，進(jìn)一步提高了各主體面板的防 滲性、抗裂性。在具體的施工過(guò)程中，對(duì)于工程混凝土的拌制，若 摻入聚丙烯月青纖維材料，可在60s以?xún)?nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆?、分散，不僅 大幅提高了新拌混凝土的粘聚性，同時(shí)也具有定的連續(xù)性、整體 性。此外，對(duì)于一些規(guī)模在170m左右的混凝土溜槽施工，聚丙烯 月青材料的運(yùn)用，并未發(fā)現(xiàn)骨料離析現(xiàn)象，而在后續(xù)完成混凝土的澆 筑與養(yǎng)護(hù)后，通過(guò)全面、系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量檢查，30000 m2以?xún)?nèi)的 混凝土面板上僅存有1-2條裂縫。由此可見(jiàn)，聚丙烯月青混凝土有著 卓越的抗裂效果，有效防治了

9、普通混凝土材料早期形成的干縮裂 縫、塑性裂縫。4纖維素纖維材料的運(yùn)用纖維素纖維是新一代建筑工程用纖維，原產(chǎn)于美國(guó)，與聚丙烯纖 維(密度091g/cm3)相比，其密度(110g/cm3)略大于水,避免了 纖維在混凝土澆注振搗中上浮現(xiàn)象，具有天然的親水性能、纖維根 數(shù)多、比表面積人、與混凝士基體界面黏結(jié)強(qiáng)度高等特性，且內(nèi)部 含有空腔，在混凝土新拌階段能儲(chǔ)存部分自由水而在水化后期釋放 出來(lái)促進(jìn)水泥繼續(xù)水化。試驗(yàn)表明，纖維素纖維對(duì)混凝土拌和物性 能及抗壓強(qiáng)度的影響不大，明顯提高劈拉強(qiáng)度(28d提高29%),大 幅提高混凝土阻裂性能和增強(qiáng)效應(yīng)，降低混凝土脆性；在提高混凝 土抗裂抗?jié)B方面也表現(xiàn)了比聚丙烯纖維更優(yōu)越的性能。5結(jié)束語(yǔ)綜上所述，纖維材料在工程混凝土中的運(yùn)用，有著多種選擇與方 式，實(shí)際進(jìn)行混凝土施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身的特點(diǎn)、性質(zhì)以及設(shè) 計(jì)要求，分別選擇鋼纖維、人工合成纖維、玄武巖纖維等材料，以 此保證混凝土施工的經(jīng)濟(jì)性、有效性，充分發(fā)揮纖維材料的作用， 提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1劉憲堂，于志強(qiáng)淺談聚丙烯纖維混凝土在水利水電工程中的 應(yīng)用j 黑龍江科技信息,2009, (06) 2李藝，趙文，梁磊，宮文娟. 貯存核廢料用混雜纖