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纤维增强混凝土在建筑业中的应用与前景

作者: 时间:2019-08-15278 次浏览

 

纤维增强混凝土在建筑业中的应用与前景

 

 

       素混凝土的强度和抗裂能力都较低,为了弥补这些弱点,可以通过许多方法来改善建筑混凝土的各种性能,其中纤维增强材料越来越受到混凝土厂商和建筑业的青睐。另外,纤维增强混凝土还有其他的优势。

 

 

       纤维混凝土(Fiber reinforced concrete,FRC)比普通混凝土更不易开裂,因为它通过添加剂增强增韧纤维, 通常有钢,玻璃纤维,聚丙烯纤维等。同样,钢筋混凝土的强度可以进一步提高。当然,抗拉应力有其局限性。在很高的载荷下最终会出现裂缝 但即便如此纤维混凝土也具有优势。与普通混凝土相比,裂缝通常不那么长,因此对部件的稳定性的危险性较小。

 

       为了避免误解:虽然纤维就像“微型钢筋”,但它们并不是重型结构部件中传统钢筋的完全替代品。但你可以补充这些。“纯”纤维混凝土也可以采用应力较小的部件。另外,纤维增强不仅确保了更高的拉伸强度,而且还提高了冲击强度和更好的混凝土抗压强度。此外,增加了建筑材料的弹性。因此,(硬化的)材料可以达到更大的变形程度而不会造成损坏。

 

钢纤维.jpg           钢纤维

        钢筋混凝土的历史可以追溯到19世纪中叶,那时,纤维增强混凝土仍然处于初期。仅从20世纪70年代开始,这些产品的开发才得以推进。最初是钢纤维混凝土,现在已经很发达,主要用于工业地板和隧道施工,以及越来越多的预制混凝土零件。

         相对脆性的普通混凝土在添加钢纤维时变成更加坚韧的复合材料。根据应用,这可以完全取代结构钢筋或甚至用作补充剂。除了上面提到的应用领域之外,该材料还可以在道路建筑中找到,并且越来越多地在住宅建筑中,其中使用钢纤维混凝土,例如用于楼板或地下室墙壁。如果材料完全取代传统的钢筋,则具有加工优势,因为混凝土浇筑是使用即用型产品,因此比安装钢筋混凝土更省力。

       纤维稳定作用的程度最终取决于它们与混凝土混合的程度以及使用何种类型的钢纤维。应该注意的是,非常高比例的纤维会在加工中引起问题:不仅泵送新拌混凝土,而且特别是随后的压实是困难的。因此,必须添加合适的纤维量。太多的纤维带来的风险是,人们希望用添加剂强化的强度实际上被削弱,因为混凝土不能再充分压实。

顺便提及,钢纤维已经相对较差的混凝土保温性能进一步降低。但这不一定是一个缺点:特别是在地坪上,通常需要高导热性,至少在地板采暖方面如此。

玻璃纤维

 

耐碱玻璃纤维.jpg

 

        玻璃纤维混凝土已经持续了数年。一些产品具有非常低的纤维含量(小于0.4体积%)并且主要用于白色浴缸和地坪地板。纤维仅改善混凝土的不渗透性,但几乎不具有增强功能。这对于纤维含量相对较高的产品(按体积计高达5%)是不同的。这些主要用于制造具有仍然非常稳定的薄的花丝形状的混凝土构件。由于玻璃纤维不会生锈,因此不需要钢或钢纤维混凝土保护金属所需的最小混凝土保护层。相反,厚度仅为几毫米的部件也可以使用。

最近的发展是复合纤维混凝土。这不包含单独的玻璃纤维,而是包含连续的玻璃纤维垫。结果,不仅拉伸强度,而且最重要的是承载能力显着增加。例如,德累斯顿工业大学的测试表明,增加一层纺织钢筋混凝土,钢筋混凝土构件的承载能力可提高125%。

然而,复合纤维混凝土在没有传统钢筋的情况下已经特别承重。

聚丙烯纤维

 

聚丙烯纤维.jpg        即使是聚丙烯纤维混凝土也有其应用领域,尽管它们相对有限。例如,聚丙烯用于进一步改善钢筋混凝土的防火性能。其工作原理如下:聚丙烯纤维在发生火灾时会燃烧,留下小通道。结果,在混凝土中发生火灾时产生的蒸汽可以更容易地逸出,从而不会快速地从部件表面剥落。这可以保护钢筋更长时间免受火灾。聚丙烯纤维在硬化新拌混凝土时也会产生较少的裂缝。此属性对地坪地板特别有用。然而,在固化混凝土中,塑料纤维实际上对材料的压缩或拉伸强度没有影响。

 

        碳纤维

 

        最近,还推出了用碳纤维增强的混凝土。这些也被称为碳纤维,迄今为止主要在航空航天,汽车和运动设备领域的纤维增强塑料中发挥作用。在未来,碳纤维的优点 - 高弹性和低重量以及巨大的强度 - 也应该用于混凝土产品。根据制造商西格里集团的说法,未来仍然非常昂贵的材料甚至有可能取代以前的钢筋混凝土。不腐蚀的碳纤维将允许薄壁混凝土结构至少与钢筋混凝土一样坚固,但同时更耐用,重量减轻75%。

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