常用于纤维混凝土中的纤维有哪些?
常用于纤维混凝土中的纤维有钢纤维、玻璃纤维和有机合成纤维。
(1)钢纤维
钢纤维按生产工艺可分为钢丝切断型纤维、钢板剪切型纤维、钢锭铣削型纤维、熔抽型纤维;按其外形可分为平直形纤维和异形纤维;按断面形状可分为圆形钢纤维、矩形钢纤维、月牙形钢纤维及不规则形钢纤维等;按材质可分为碳钢型纤维、低合金钢型纤维和不锈钢型纤维;按抗拉强度,依据《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38.2004)的规定可分为三级,即380级(600MPa>抗拉强度≥380MPa),600级(1000MPa>抗拉强度≥600MPa),1000级(抗拉强度≥1000MPa)。
钢纤维的外形对纤维与水泥基材的黏结、钢纤维混凝土的抗弯初裂强度、混凝土的韧性都有着较大的影响。根据东南大学孙伟院士的研究结果,采用直形纤维时,混凝土的抗弯初裂强度可提高50%~70%,而当采用扭曲形纤维时,混凝土的抗弯初裂强度可提高75%~100%。混凝土的韧性,掺扭曲纤维的混凝土较掺直形纤维的混凝土好。
钢纤维的纤维体积率及长径比(纤维长度与直径之比)也对混凝土的抗裂和增韧性影响很大。有试验表明,当混凝土的纤维体积率为2%时,纤维长径比为58时,混凝土的韧性可提高12~17倍。
(2)玻璃纤维
用于水泥混凝土增强的玻璃纤维必须是耐碱玻璃纤维,分为无捻粗纱、网格布、短切丝、纤维毡等。玻璃纤维的含量、长度及取向对混凝土的性能影响较大。纤维含量过低会导致混凝土较低的极限强度,含量过高会导致复合材料不易密实。纤维太短,拌和方便但纤维增强效果差,纤维太长不易拌和均匀,影响纤维的增强效果。纤维的取向以二维随机取向为准。如果纤维倾向于平行一个方向排列,则会导致在两个相互垂直方向上复合材料性能的巨大差异。
(3)有机合成纤维
聚丙烯纤维是目前用于混凝土增强使用得最多的合成纤维。聚丙烯纤维又称为PP纤维或丙纶纤维,是用等规聚丙烯作为主要原料制成的,根据纤维形态可分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯膜裂纤维。
有资料表明,聚丙烯粗纤维(直径0.1mm,长度40mm以上)在混凝土中掺加的体积率达0.5%以上时,可起到与钢纤维类似的作用。影响聚丙烯细纤维在混凝土中的阻裂能力的主要因素是纤维在混凝土中能否均匀分散,纤维与混凝土的界面黏结好坏。对聚丙烯单丝纤维进行表面处理后,可去除单丝纤维的静电影响,提高分散均匀性。就纤维与混凝土的界面黏结而论,膜裂纤维应优于单丝纤维。膜裂纤维的截面为矩形,由纤维束分裂出的单根纤维上带有若干“分枝”状的细纤维,有利于增强纤维与混凝土的界面黏结。
不同的生产厂家,不同的原材料,采用不同的生产工艺生产的纤维,其抗裂能力相差很大,纤维增强混凝土抗裂性能的试验结果见表7-59.