提高纖維對混凝土增強效果的拌和方式初探

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

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

3、性能及增強結構整體性有顯著作用，但同時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，應當引起足夠重視。 </p><p>　　二、 纖維增強效果影響因素 </p><p>　　1、纖維與基體的粘結強度。根據(jù)纖維增強機理的各種理論，諸如纖維間距理論、復合材料理論和微觀斷裂理論，結合大量的試驗數(shù)據(jù)的分析，可以確定纖維的增強效果主要取決于基體強度、纖維的長徑比（鋼纖維長度 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數(shù)）、纖維與基體間的粘結強度（τ），以及纖維在基體中的分布和取向（η）的影響。當鋼纖維混凝土破壞時，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強度是改善纖維增強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，當直徑相同、長度相同、但相對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）相同時，纖維對水泥基體的阻裂效果主要取決于兩個因素：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濕、擴散和穩(wěn)

6、定3個過程，即纖維束中的空氣被水所取代的潤濕過程。被潤濕的纖維束或單纖維的表面活性物質被分教介質所取代，形成纖維一水一纖維的界面相互排斥擴散的過程。當聚丙烯纖維用于砂漿或混凝土時，由于固體建材、纖維、水形成的濕態(tài)纖維混凝土是一個非穩(wěn)態(tài)分散體，這種非穩(wěn)態(tài)過程隨時問的延長，會發(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、表面活性物質和水分的析出過程的作用下，會造成分散相的聚結分層的趨勢，這種聚結現(xiàn)象嚴重時會引起纖維結團或形成一定

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>　?。?）大量的試驗研究表明，鋼纖維的摻入（ < 2% 時）對混凝土抗壓強度影響較小，平均增長為 9%，鋼纖維混凝土軸壓強度和立方體抗壓強度間的換算關系與普通混凝土的相應換算關系相近。設計中采

8、用相同的強度保證率和材料分項系數(shù)，就可以按有關混凝土結構規(guī)范的相應規(guī)定，根據(jù)鋼纖維混凝土的強度等級確定軸心抗壓強度標準值與設計值。由《纖維混凝土結構技術規(guī)程》（CECS38：2004）中相關規(guī)定： </p><p>　　關于抗拉強度，仍采用原規(guī)程的計算模式： （1）式中： ， ――鋼纖維混凝土、同條件素混凝土抗拉強度設計值 ； </p><p><b>　　――鋼纖維長度； &l

9、t;/b></p><p>　　――直徑或等效直徑； </p><p>　　――鋼纖維體積率 ； </p><p>　　――鋼纖維對抗拉強度的影響系數(shù)。 </p><p>　　關于彎拉強度，仍采用原規(guī)程的計算模式： </p><p>　?。?）式中： ， ――鋼纖維混凝土、同強度等級混凝土設計彎拉強度或彎拉強度標

10、準值； </p><p><b>　　――鋼纖維長度； </b></p><p>　　――直徑或等效直徑； </p><p>　　――鋼纖維體積率； </p><p>　　――鋼纖維對彎拉強度的影響系數(shù) </p><p>　　鋼纖維混凝土的強度表達式，可以采取下列方式增大纖維與基體的粘結強度： &

11、lt;/p><p>　　a，增加纖維的粘結長度（即增加長徑比）； </p><p>　　b，改善基體對鋼纖維的粘結性能； </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)各構件的用途做相關實驗得出，實驗研究結果顯示，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 、改變振動時間 。將原料注入圓柱狀容器于振動臺的振動時間在1～10min之間變化時，下面的粒級因次雖未因振動時間的不同而出現(xiàn)差別，但上面在3min和5min時卻要小一些。一般而言，若振動時間較長，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澆注料的比重大些，故不易受到振動時間長造成的纖維下沉的影響。將振動限制在lmin以內，結果雖然良好，但因

13、振動不足而使氣孔率增大了。 </p><p>　　b、改變振動強度 。當振動強度變化時，振動時間長時纖維分散良好，振動強度適當大時也可獲得好的結果。 </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行了比較，即將澆注料投入攪拌機中，邊混合邊加入纖維的方式，以及將澆注料和纖維用攪拌機預混合，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、凝土攪拌機進行預混合。 </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，最后加入水攪拌成型。 </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