纤维增强型水泥基复合材料 一、纤维增强型水泥基复合材料的概述 纤维增强型水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。 普通混凝土是脆性材料，在受荷载之前内部已有大量微观裂缝，在不断增加的外力作用下，这些微裂缝会逐渐扩展，并最终形成宏观裂缝，导致材料破坏。 加入适量的纤维之后，纤维对微裂缝的扩展起阻止和抑制作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。 二、纤维增强型水泥基复合材料的力学性能 在纤维增强水泥基复合材料中，纤维的主要作用在于阻止微裂缝的扩展，具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。 ? 2.1 抗拉强度 ?在水泥基复合材料受力过程中纤维与基体共同受力变形，纤维的牵连作用使基体裂而不断并能进一步承受载荷，可使水泥基材料的抗拉强度得到充分保证；当所用纤维的力学性能、几何尺寸与掺量等合适时，可使复合材料的抗拉强度有明显的提高。 ? 2.2 抗裂性 在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网状承托体系，产生有效的二级加强效果，从而有效的减少材料的内分层和毛细腔的产生； 在硬化过程中，当基体内出现第一条隐微裂缝并进一步发展时，如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一条裂缝时的荷载，则纤维能承受更大的荷载，纤维的存在就阻止了隐微裂缝发展成宏观裂缝的可能。 ? 2.3 抗渗性 纤维作为增强材料，可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩微裂以及离析裂纹的产生及发展，减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生。另外，纤维起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水现象与集料的离析，有效地降低了材料中的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，提高了水泥基复合材料的抗渗性。 2.4 抗冲击及抗变形性能 在纤维增强水泥基复合材料受拉（弯）时，即使基体中已出现大量的分散裂缝，由于增强纤维的存在，基体仍可承受一定的外荷并具有假延性，从而使材料的韧性与抗冲击性得以明显提高。 2.5 抗冻性 纤维可以缓解温度变化而引起的水泥基复合材料内部应力的作用，从而防止水泥固化过程中微裂纹的形成和扩散，提高材料的抗冻性；同时，水泥基复合材料抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。 ?纤维的纤维掺量对混凝土强度的影响很大 ?合成纤维可有效地控制由混凝土内应力产生的裂缝，使混凝土早期收缩裂缝减少50～90%，显著提高混凝土的抗渗性和耐久性，使混凝 土内钢筋锈蚀时间推迟2.5倍。除抗裂外，合成纤维还能提高混凝土的粘 聚性和抗碎裂性。 ?以聚丙烯合成纤维为例 ?掺入聚丙烯合成纤维后，混凝土的性能将发生变化，当纤维含量适当时，
聚丙烯纤维增强混凝土 XXX （辽宁工业大学土木建筑工程学院，锦州） 摘要 纤维增强混凝土可以弥补一般混凝土的脆性缺陷。美、英、苏、日、中等国家先后对其进行了大量研究及应用。聚丙烯纤维作为各种纤维材料中的一种，以其极好的化学稳定性和优良的技术经济性能,在水泥基复合材料中得到日益广泛的应用。本文将介绍用于增强混凝土的各种聚丙烯纤维的特点及主要性能以及对国内外聚丙烯纤维增强混凝土的理论研究进展和应用研究。 关键词:纤维混凝土聚丙烯纤维性能进展 Fiber reinforced concrete can make up for the brittleness of concrete. The United States, Britain, Japan, Su, middle-income countries have conducted a lot of research and application of the. Polypropylene fiber is a kind of all kinds of fiber materials, with its perfect chemical stability and excellent technical and economic performance, is widely used in cement based composite materials. This paper will introduce for enhanced and the main characteristics of polypropylene fiber concrete and polypropylene fiber reinforced on the domestic and foreign research progress and application of theoretical research of concrete. Keywords: progress in polypropylene fiber properties of fiber reinforced concrete 聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀、湿强度高、加工性好、质轻、蠕变收缩小、价格低廉和在低掺量下对混凝土的抗裂、增韧效果显著等优良的技术经济性能,因而在建筑工程中得到越来越广泛的应用。 利用纤维来改善混凝土的物理力学性能由来已久，由于聚丙烯纤维的加入，在混凝土硬化收缩和自由水分挥发收缩时,能够阻止微裂缝发展,有效抑制混凝土早期干缩微裂纹及离析裂纹的产生和发展,大大增强混凝土的抗裂抗渗能力;另一方面,聚丙烯纤维增强混凝土中的聚丙烯纤维能与水泥基体共同承受外力,在受荷初期,基体是主要承受外力者,当基体发生开裂后,横跨裂缝的纤维就成为外力的主要承受者,若纤维体积掺量超过某一临界值,即临界体积掺量，则复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形,直至最后聚丙烯纤维被拉断或从基体中拔出而破坏。总之,聚丙烯纤维既能在混凝土硬化形成强度时影响其微观结构又能改变混凝土受力时的应力-应变特性。 1 聚丙烯纤维对混凝土的影响 1.1工程上应用较多的几种聚丙烯纤维 1.1.1 经表面改性的束状单丝纤维 未经改性的聚丙烯纤维表面是憎水的,不利于形成良好的纤维一混凝土基体界面。采用硅氧烷、烷基磷酸盐等表面处理剂对传统聚丙烯纤维进行表面改性,可以改善纤维在混凝土基体中的分散性,提高纤维一基体的粘接强度,充分发挥出纤维增强混凝土的各项优势。 1.1.2 网状纤维 使用在高温高压下为聚合物的良溶剂、但在常温常压下为该聚合物贫溶剂的
纤维对混凝土的增强理论 摘要：纤维混凝土是一种性能优良且应用广泛的新型复合材料。在混凝土中掺加纤维,既保留了新拌混凝土优异的工作性能，又能增加其抗拉强度、弯曲韧性等力学性能，符合新型建筑材料的要求。本文论述了纤维对增强混凝土结构性能的一些基本理论。 关键词：混凝土；纤维；增强理论 1纤维对混凝土的作用 1.1阻裂作用 纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段，也存在于混凝土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的24 小时内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。 1.2 增强作用 混凝土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证。当混凝土中加入适当的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。 1.3 增韧作用 纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标，一般用混凝土的荷载——挠度曲线或拉应力——应变曲线下的面积来表示。另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。应该强调的是纤维混凝土中纤维的作用。并非所有纤维都能同时起到以上三方面的作用，有时只起到其中两方面或单一方面的作用，这与纤维品种、纤维性能、纤维与混凝土界面间的黏结状况以及基体混凝土的类别和强度等级等因素密切相关。 2纤维增强混凝土的基本理论 2.1 纤维间距理论 纤维间距理论是1963年由美国J.P.Romualdi, J.B.Batson和J.A.Mandel等[1-3]人提出来的一种阐述纤维增强混凝土的理论。该理论是在线弹性断裂力学基础上，假定混凝土的破坏是因为其内部的微裂纹、微孔洞等初始缺陷，在外力作用
聚丙烯纤维高性能混凝土 学生姓名： 指导老师: 专业：高分子材料与工程 【摘要】高性能混凝土是集高强度、高耐久性和高工作性等于一体的新型绿色混凝土。混凝土结构的耐久性主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化及抗碱-骨反应。本文通过分析聚丙烯纤维在高强混凝土中的作用以及使混凝土高性能化的作用，说明在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维有效地改善混凝土材料的物理力学性能，提高混凝土材料的耐久性。 【关键词】高性能混凝土聚丙烯纤维耐久性力学性能物理性能Abstract：High Performance Concrete is one of the new concrete with high strength, high durabilityand high workability. The durability of the construction mainly consists of penetration-proof quality, frost resistance, corrosion resistance ,anti-carbonation and alkali-bone reaction. Analysisingthe role of polypropylene fiber in high strength concrete and the high performance concrete explains that adding appropriate amount of polypropylene fiber concrete material effectively improve physical propertiesin concreteand the durability of concrete material. Keywords:high performance concretepolypropylene fiberdurabilitymechanical propertiesphysicial properties 一、概述 纤维混凝土是近年来在国际与国内迅速发展的新型复合材料，其中尤以聚丙烯纤维混凝土发展最快，它以优良的抗渗、抗冻、抗冲磨、抗冲击等性能而广泛用于公路、机场、桥梁、水工、建筑等领域。目前，美国合成纤维混凝土的使用量己占混凝土总产值的7%，我国自20世纪90年代中期开始，已有数以千计的工程采用聚丙烯纤维混凝土，并取得显著成效。 二、高性能混凝土的主要特点： 高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过掺加一定的外加剂和矿物掺入料配制成具有高工作性、高强度、高耐久性的综合性能优良的混凝土。具体是指： （1）混凝土拌合物成髙塑或流态适于泵送、不离析不泌水，便于浇注密实； （2）在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定、水化热低、不产生微细裂缝、徐变小；
目录 摘要 (2) 1.介绍 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.实验细节 (3) 2.1对比试验 (3) 2.1.1混合物和材料 (3) 2.1.2.标本，固化和测试 (5) 2.1.3.结果 (6) 2.1.4.讨论 (6) 2.1.4.1.弹性模量（E）和应力应变关系 (7) 2.1.4.2.压缩韧性 (8) 2.1.4.3.抗压强度、间接抗拉强度和断裂模数 (9) 2.1.4.5.结论 (9) 2.2.聚丙烯纤维混凝土的抗折性能试验 (9) 2.2.1.试验仪器 (9) 2.2.2.测试步骤 (9) 2.2.3.结果表示 (10) 2.2.4.数据整理 (11) 2.2.5.结论 (14) 2.2.4.数据整理 (14) 参考文献 (14)
高强纤维对轻质混凝土性能的增强作用 摘要 纤维混泥土是近年来受到广泛重视的一种新型复合材料，具有优良的抗裂、抗弯、耐疲劳等特性。聚丙烯纤维混凝土在韧性和承受动载能力等方面较普通混凝土有较大改善，纤维的掺入还可以增加混凝土的断裂韧度，显著增大裂缝扩展的能量消耗，从而有效抑制裂缝的扩展，大大降低裂的长度、宽度和数量。本文主要研究了聚丙烯和钢纤维对高强轻骨料混凝土的作用，轻质混凝土中使用了烧结粉煤灰，这些细骨料的取代对抗压强度产生了一定影响，相比普通的烧结粉煤灰为骨料的轻质混凝土，间接影响了拉伸强度和断裂模数，弹性，应力应变关系及压缩韧性。增加0.56%的聚丙烯纤维的混凝土，在间接拉伸强度上会有90%的增长，在断裂模数上会有20%的增长。再者，对聚丙烯纤维没有在其它力学性能方面有显著影响的研究。钢纤维的量在 1.7%时对间接抗拉强度的影响是增加了大约118%，断裂模数方面大约增加80%。但是钢纤维增强材料同时也引起了弹性模量的减少和应力应变关系曲线的形状，使其变得更加弯曲。参入钢纤维的骨料在压缩韧性方面有很好的提升，这表明钢纤维能增强骨料的延展性。 关键词：高强度混凝土；轻质；增强性纤维材料；聚丙烯纤维增强混凝土；韧性；弹性 1.介绍 随着高层和超高层建筑的建设及大尺寸与大跨度混凝土结构的应用，对混凝土的高强度、轻质量和高柔韧性的要求日益提高。在一些情形下，混凝土的表观密度常常比其强度显得更为重要，对于有着同样强度等级的混凝土而言，表观密度降低可以对结构设计和基础设计等方面起到重要的作用。因此，对于高强度轻骨料混凝土而言，最近几年有着广泛的研究和应用。但是，高强度轻骨料混凝土的抗拉强度较低，并具有易脆性，阻碍了混凝土结构的使用。而把钢纤维加入到高强度轻骨料混凝土中，对于提高混凝土的各种性能，尤其对于提高拉压比、抗震阻力、抗裂性能等有重要的影响。
题目：浅谈纤维增强混凝土的应用与前景 姓名：贾龙杰 学号：139912009 专业：结构工程2013
浅谈纤维增强混凝土的应用与前景 贾龙杰 （辽宁工业大学，锦州） 1前言 作者通过阅读近几年关于纤维增强混凝土的文献，在本文中对纤维增强混凝土对改善混凝土固有脆性等缺点的作用、原理进行了阐述。同时，还在文章中讨论了纤维增强混凝土所用材料的特点、优势、应用领域和影响其性能的各种因素，主要包括钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等增强混凝土的应用和特点。 2纤维增强混凝土 作为当今世界上使用最广泛的土工材料，传统的混凝土易成型、耐久性好、成本低廉、取材容易，抗压能力强,易与钢筋、型钢等组合制成各种结构构件，在工程界得到广泛的应用。但是，传统的混凝土也有它本身难以克服的缺陷，如脆性大、自重大，尤其是抗拉强度低、无法满足结构抗裂、耐久性、韧性等方面的设计要求。因此，人们致力于研究高强、轻质、脆性低、耐久性好的混凝土。其中，纤维增强混凝土是混凝土材半封研究中的一个重要方面。 2.1国际上的研究状况 为了解释脆性材料的实际断裂强度与理论断裂强度的巨大差异,Griffith(1920)提出了裂纹理论。Evans和McMeeking(1986)研究表明：增强晶须在裂纹表面施加一个桥联应力，可降低应力强度因子。Becher(1988)认为为了得到大的增强效果，晶须强度要高，半径要大，而界面结合强度要小。Sigl 和Evans(1989)的研究结论是：对于高韧性脆性基质复合材料，裂纹扩展阻力和基质裂纹应力除依赖于残余应力、弹性性质、脱黏后纤维与基质的摩擦系数和纤维强度外，还依赖于界面的脱黏。Zhu 等人(1999)研究狗骨状聚乙烯短纤增强聚酯复合材料的机械性能。Liao和Reifsnider(2000)研究了单向连续纤维增强脆性基质复合材料，建立了拉伸断裂强度模型。 1963年美国学者Romualdi提出了“纤维阻裂机理”或（称纤维间距理论)，根据线弹性断裂力学来解释纤维对于裂缝的阻裂效应。后来英国Swamy，Mangat 提出了“复合材料机理”，从复合材料的混合原理出发，将纤维增强混凝土看作纤维的强化体系，并用混合原理来推定纤维混凝土的抗拉和抗弯强度。这两种理论得到了人们的广泛重视，也极大地促进了纤维混凝土的发展。 上世纪70年代初，美国研制出了熔钢抽丝法，能廉价生产钢纤维，1980 年代末美国混凝土协会(ACI)544委员会首先制定了《钢纤维混凝土实验方法》，1983年日本土木工程学会制定了《钢纤维混凝土设计施工指南》，日本混凝土工程协会于1984年制定了《钢纤维混凝土实验方法标准》，这些标准为大规模使用纤维创造了条件。1970年代中期，玻璃纤维在混凝土中的应用实现了工业化。1980年代中期，碳纤维在混凝土中的应用也实现了工业化。1980年代后期，其他合成纤维增强混凝土相继实现工业化。30多年来，随着生产技术的发展，已解决了FRC拌和物搅拌困难、纤维与混凝土的粘接力等问题，在重要道路路面、飞机跑道等防裂和抗冲磨要求高的工程，以及屋面或地下刚性防水的工程中已发挥了显著的优势。