提高纖維對(duì)混凝土增強(qiáng)效果的拌和方式初探

1、<p>　　提高纖維對(duì)混凝土增強(qiáng)效果的拌和方式初探</p><p>　　摘要：要在實(shí)際工程中較好實(shí)現(xiàn)和體現(xiàn)纖維混凝土的上述良好性能，必須要對(duì)纖維混凝土的制備和施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，改進(jìn)不合理的工藝。本文簡(jiǎn)單分析了拌和方式對(duì)鋼纖維和聚丙烯纖維混凝土增強(qiáng)效果的影響，并提出了優(yōu)化的拌和方式，為工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。 </p><p>　　關(guān)鍵字：拌和方式；鋼纖維；聚丙烯纖維；混凝土；增強(qiáng)效

2、果 </p><p><b>　　一、 引言 </b></p><p>　　80年代以來，美國(guó)合成材料化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)了一種纖維絲（稱FIBERMESH），并將其應(yīng)用于混凝土建筑物。經(jīng)過大量材料性能和工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，該材料現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。纖維對(duì)增強(qiáng)混凝土早期抗拉強(qiáng)度，防止早期由沉陷、水化熱、干縮而產(chǎn)生的內(nèi)蘊(yùn)微裂紋，減少表現(xiàn)裂縫和開裂寬度，增強(qiáng)混凝土的防滲性能、抗磨損抗沖擊

3、性能及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性有顯著作用，但同時(shí)也存在眾多影響鋼纖維和聚丙烯纖維在混凝土中發(fā)揮良好性能的因素，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。 </p><p>　　二、 纖維增強(qiáng)效果影響因素 </p><p>　　1、纖維與基體的粘結(jié)強(qiáng)度。根據(jù)纖維增強(qiáng)機(jī)理的各種理論，諸如纖維間距理論、復(fù)合材料理論和微觀斷裂理論，結(jié)合大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以確定纖維的增強(qiáng)效果主要取決于基體強(qiáng)度、纖維的長(zhǎng)徑比（鋼纖維長(zhǎng)度 與直徑

4、 的比值，即 / ）、纖維的體積率 （鋼纖維混凝土中鋼纖維所占體積百分?jǐn)?shù)）、纖維與基體間的粘結(jié)強(qiáng)度（τ），以及纖維在基體中的分布和取向（η）的影響。當(dāng)鋼纖維混凝土破壞時(shí)，大都是纖維被拔出而不是被拉斷，因此改善鋼纖維與基體間的粘結(jié)強(qiáng)度是改善纖維增強(qiáng)效果的主要控制因素之一。 </p><p>　　2、纖維在混凝土中的分散性。按照纖維間距理論的解釋，當(dāng)直徑相同、長(zhǎng)度相同、但相對(duì)密度不同的合成纖維在水泥基體中的重量摻量（

5、以每1 水泥基體所摻入的纖維重量kg計(jì)）相同時(shí)，纖維對(duì)水泥基體的阻裂效果主要取決于兩個(gè)因素：a，纖維的平均間距s值，要求s>0；b，每1 水泥基體中纖維的根數(shù)n值。在纖維充分均勻分散的前提下，纖維的平均間距s值與阻裂效果成反比，s值愈小，效果愈好；纖維根數(shù)n值則與纖維材料的相對(duì)密度成反比，與阻裂效果成正比，n值愈大，阻裂效果愈好。 </p><p>　　纖維在水中的分散和形成分散體的過程可分為潤(rùn)濕、擴(kuò)散和穩(wěn)

6、定3個(gè)過程，即纖維束中的空氣被水所取代的潤(rùn)濕過程。被潤(rùn)濕的纖維束或單纖維的表面活性物質(zhì)被分教介質(zhì)所取代，形成纖維一水一纖維的界面相互排斥擴(kuò)散的過程。當(dāng)聚丙烯纖維用于砂漿或混凝土?xí)r，由于固體建材、纖維、水形成的濕態(tài)纖維混凝土是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)分散體，這種非穩(wěn)態(tài)過程隨時(shí)問的延長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生不均勻的變化。尤其在纖維混凝土制備的初期，在纖維重力、表面活性物質(zhì)和水分的析出過程的作用下，會(huì)造成分散相的聚結(jié)分層的趨勢(shì)，這種聚結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起纖維結(jié)團(tuán)或形成一定

7、的界面，影響混凝土制品的性能。 </p><p><b>　　三、拌和方式優(yōu)化 </b></p><p>　　1、鋼纖維混凝土。 </p><p>　?。?）大量的試驗(yàn)研究表明，鋼纖維的摻入（ < 2% 時(shí)）對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響較小，平均增長(zhǎng)為 9%，鋼纖維混凝土軸壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度間的換算關(guān)系與普通混凝土的相應(yīng)換算關(guān)系相近。設(shè)計(jì)中采

8、用相同的強(qiáng)度保證率和材料分項(xiàng)系數(shù)，就可以按有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定，根據(jù)鋼纖維混凝土的強(qiáng)度等級(jí)確定軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值。由《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS38：2004）中相關(guān)規(guī)定： </p><p>　　關(guān)于抗拉強(qiáng)度，仍采用原規(guī)程的計(jì)算模式： （1）式中： ， ――鋼纖維混凝土、同條件素混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ； </p><p><b>　　――鋼纖維長(zhǎng)度； &l

9、t;/b></p><p>　　――直徑或等效直徑； </p><p>　　――鋼纖維體積率 ； </p><p>　　――鋼纖維對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響系數(shù)。 </p><p>　　關(guān)于彎拉強(qiáng)度，仍采用原規(guī)程的計(jì)算模式： </p><p>　?。?）式中： ， ――鋼纖維混凝土、同強(qiáng)度等級(jí)混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度或彎拉強(qiáng)度標(biāo)

10、準(zhǔn)值； </p><p><b>　　――鋼纖維長(zhǎng)度； </b></p><p>　　――直徑或等效直徑； </p><p>　　――鋼纖維體積率； </p><p>　　――鋼纖維對(duì)彎拉強(qiáng)度的影響系數(shù) </p><p>　　鋼纖維混凝土的強(qiáng)度表達(dá)式，可以采取下列方式增大纖維與基體的粘結(jié)強(qiáng)度： &

11、lt;/p><p>　　a，增加纖維的粘結(jié)長(zhǎng)度（即增加長(zhǎng)徑比）； </p><p>　　b，改善基體對(duì)鋼纖維的粘結(jié)性能； </p><p>　　c，改善纖維的形狀、增加纖維與基體間的摩阻和咬合力[3]。 </p><p>　?。?）混凝土中鋼（聚丙烯）纖維的摻量需根據(jù)各構(gòu)件的用途做相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，可通過下列方式提高鋼纖維的在混凝土

12、中的分散性： </p><p>　　a 、改變振動(dòng)時(shí)間 。將原料注入圓柱狀容器于振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)時(shí)間在1～10min之間變化時(shí)，下面的粒級(jí)因次雖未因振動(dòng)時(shí)間的不同而出現(xiàn)差別，但上面在3min和5min時(shí)卻要小一些。一般而言，若振動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，則纖維有下沉的傾向，但這次因在使用的母材中加入了少量的水，使其比混凝土和輕質(zhì)澆注料的比重大些，故不易受到振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)造成的纖維下沉的影響。將振動(dòng)限制在lmin以內(nèi)，結(jié)果雖然良好，但因

13、振動(dòng)不足而使氣孔率增大了。 </p><p>　　b、改變振動(dòng)強(qiáng)度 。當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度變化時(shí)，振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)纖維分散良好，振動(dòng)強(qiáng)度適當(dāng)大時(shí)也可獲得好的結(jié)果。 </p><p>　　c、添加方法不同。通過纖維在以往采用的方式中的分散效果進(jìn)行了比較，即將澆注料投入攪拌機(jī)中，邊混合邊加入纖維的方式，以及將澆注料和纖維用攪拌機(jī)預(yù)混合，然后加水混合的方式。這次查明了用手添加纖維的方法不利于纖維的分散定要用混

14、凝土攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)混合。 </p><p>　　2.聚丙烯纖維混凝土。 </p><p>　　聚丙烯纖維的摻人工藝常用的流程有兩種： </p><p>　　a，干拌法。先將纖維、砂、石攪拌均勻后，再將膠材、減水劑一起攪拌均勻，最后加入水?dāng)嚢璩尚汀?</p><p>　　b，濕拌法。先將砂石和膠材攪拌均勻后，再加入水一起攪拌均勻后，最后加入纖維攪