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纖維混凝土
鎖定
- 中文名
- 纖維混凝土
- 外文名
- fiber concrete
- 品 種
- 石棉水泥、鋼纖維混凝土等
- 概 述
- 纖維和水泥基料組成的複合材料
- 使用方法
- 《纖維混凝土結構技術規程》
纖維混凝土材料介紹
纖維混凝土（fiber reinforced concrete）是纖維和水泥基料（水泥石、砂漿或混凝土）組成的複合材料的統稱。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、抗鹼性好的纖維，可以克服這些缺點。
纖維混凝土(2張)
纖維混凝土品種
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複合材料，稱為纖維混凝土。纖維可控制基體混凝土裂紋的進一步發展，從而提高抗裂性。由於纖維的抗拉強度大、延伸率大，使混凝土的抗拉、抗彎、抗衝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。
纖維混凝土製備與性能
鋼纖維混凝土
(1)材料。製備普通鋼纖維混凝土，主要使用低碳鋼纖維。製備耐火混凝土，則必須使用不鏽鋼纖維。圓截面長直形鋼纖維直徑一般為0.25～0.75mm;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，還有端部帶彎鈎的鋼纖維等。
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於50%，水泥用量比普通未摻纖維的應高10%左右。
(3)攪拌。鋼纖維混凝土採用強制式攪拌機攪拌，為使纖維能均勻分散於混凝土中，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，攪拌均勻後再將纖維加入攪拌。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，最後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。採用泵送至倉內，不加插搞，纖維在其中呈三維亂向；如採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；採用平面振動器振搗，則大部分呈二維亂向，少部分為三維亂向；採用噴射方式，纖維在噴射面上呈二維亂向；採用“離心法”或“擠出法”，纖維取向介於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佈。
(5)力學性能。摻入鋼纖維，顯著地改善了混凝土的力學性能。當摻量在許可範圍之內，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，抗衝擊強度可提高2～9倍，抗壓強度提高較小，可達15%～25%。鋼纖維混凝土還可使幹縮率降低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、高架路牀、溢洪道以及防爆防震工程等。
玻璃纖維混凝土
玻璃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。玻璃纖維混凝土在力學性能方面肯定比鋼纖維泥凝土低，抗壓強度與未摻纖維的相比，還略有降低。但其韌性很高，可提高30～120倍，而且具有較好的耐火性能。主要用於非承重與次要承重的構件上。
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，拉開後成網絡狀，也可切成長度為19～64mm的短切使用。為防止老化，使用前應裝於黑色包裝容器中。
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。採用攪拌法切短長度為40～70mm，體積摻率為0.4%～1%；採用噴射法切短長度為20～60mm，體積摻率為2%～6%。聚丙烯纖維混凝土，力學性能不高，一旦混凝土開裂，纖維混凝土即發生開裂，抗壓強度亦無明顯提高。唯抗衝擊強度較高，可提高2～10倍。收縮率可降低75%。可用於非承重的板、停車場等。
纖維混凝土作用
製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）或纖維製品（如玻璃纖維網格布、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，在於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，當配料合適並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；當基料發生開裂後，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於某一臨界值，整個複合材料可繼續承受較高的荷載併產生較大的變形，直到纖維被拉斷或纖維從基料中被撥出，以致複合材料破壞。 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行《纖維混凝土結構技術規程》
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纖維混凝土施工技術
一、鋼纖維混凝土的原材料應符合下列規定：
1、鋼纖維的種類、規格、質量應符合設計要求。
4、當粗骨料粒徑大於20mm時，應選用適宜的纖維，並經試驗檢測達到設計要求後方可使用。
二、鋼纖維混凝土配製應符合下列規定：
2、鋼纖維混凝土的鋼纖維體積率應根據設計要求確定；當設計無要求時，不應小於0.35%；對高強度（抗拉強度不低於1000MPa）的異形鋼纖維不應小於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於0.50，對於耐久性為主要要求的鋼纖維混凝土不得大於0.45，每方混凝土的水泥用量（或膠凝材料總用量）不宜小於360kg。
三、鋼纖維混凝土攪拌應符合下列規定：
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，不產生結團，宜優先採用將鋼纖維、水泥、粗細骨料先幹拌而後加水濕拌的方法。
3、鋼纖維混凝土投料順序、攪拌方法和攪拌時間應通過現場勻質性試驗確定。其攪拌時間應較普通混凝土適當延長1min〜2min。
四、鋼纖維混凝土澆築方法應保證鋼纖維的分佈均勻性和結構的連續性。
五、合成纖維混凝土用纖維的種類、規格、質量應符合設計要求。
六、合成纖維混凝土配製應符合下列規定：
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%的範圍內選取。
七、合成纖維混凝土施工應符合下列規定：
1、合成纖維混凝土攪拌時間應通過現場攪拌試驗確定，並應較普通混凝土規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。
- 參考資料
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- 1. 《纖維混凝土結構技術規程》
- 2. 淺談纖維混凝土 ．中國知網．2011-02-08[引用日期2017-04-05]
