纖維混凝土PPT課件

1、第 1 頁第一章 概述第二章 纖維混凝土的作用機理第三章 纖維混凝土的應(yīng)用第四章 結(jié)語 目錄纖維混凝土纖維混凝土 第1頁/共23頁第 2 頁 混凝土是一種抗壓強度大而抗張強度相對較低的脆性材料。隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，對水泥混凝土這一最大宗建筑材料提出了更高的要求，它正朝著高強度、高韌性、高阻裂、高耐久性、高體積穩(wěn)定性和優(yōu)工作性的方向發(fā)展。 纖維混凝土就是在對混凝土的改性過程中應(yīng)運而生的。 第一章第一章 概述概述第2頁/共23頁第 3 頁第一章第一章 概述概述p 1 1 定義定義 纖維混凝土是以水泥凈漿、砂漿或混凝土做基材，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維做增強材料,均勻地摻合在混凝土中而形

2、成的一種新型水泥基復(fù)合材料的總稱。 第3頁/共23頁第 4 頁第一章第一章 概述概述p 2 2 產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景 由于普通混凝土抗拉強度與抗壓強度比非常低，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)被設(shè)計成拉應(yīng)力最小。然而這種應(yīng)力常常產(chǎn)生于彎曲、對角線拉伸中，或由于不同應(yīng)變產(chǎn)生。任何地方發(fā)生拉應(yīng)力，都希望這些應(yīng)力由鋼筋來承擔(dān)。因為在混凝土中拉應(yīng)力引起的后果之一是開裂。任何能使混凝土具有較大的抗拉強度和“延性”的工藝將是非常有價值的。 纖維混凝土正是在這一背景下產(chǎn)生。第4頁/共23頁第 5 頁第一章第一章 概述概述p 3 3 發(fā)展歷史發(fā)展歷史 1）近代關(guān)于纖維混凝土的理論研究開始于1910 年，由美 國的Porter 首

3、創(chuàng)。 2）1911 年美國的Graham 正式將鋼纖維摻合到混凝土中，并初步驗證了它的優(yōu)越性。1940 年前后，美、英、法、德等國先后取得了一些相關(guān)專利。在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了戰(zhàn)爭的需要，日本曾把它用于抗爆結(jié)構(gòu)。 3）1963 年，美國學(xué)者Romuldi 從理論上闡明了鋼纖維的增強作用和機理，從而為鋼纖維混凝土的進一步研究、開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，使它從小規(guī)模探索實驗階段躍進到大面積開發(fā)的新階段。第5頁/共23頁第 6 頁第一章第一章 概述概述 4）美國在1990 年和1991 年舉行了纖維增強混凝土的題報告會，正式拉開了纖維增強混凝土研究與應(yīng)用的專序幕； 5）1995 年韓國舉行了纖維增強水

4、泥混凝土的專題報告 會，1996 年在中國北京舉行了第三屆國際水泥混凝土報告會，表明纖維增強混凝土的研究與應(yīng)用已經(jīng)國際化。 著名的化學(xué)公司如杜邦公司、3M 公司、日本帝人公司等都開發(fā)出了多種水泥增強用纖維品種，并已經(jīng)在高速公路、橋梁、摩天大樓、地鐵、隧道等土木工程中獲得廣泛應(yīng)用。第6頁/共23頁第 7 頁第一章第一章 概述概述 在國外，纖維增強水泥混凝土復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于非承重構(gòu)件中。國內(nèi)的研究起步較晚，上海合成纖維研究所研究了錦綸短纖維對水混凝土的增強效果，安徽皖維公司將維綸用于增強混凝土。 此外，一些高校和研究院所也就不同種類纖維對混凝土性能的改善作用進行了研究。 第7頁/共23頁第

5、8 頁第一章第一章 概述概述p 4 4 纖維混凝土種類與特性纖維混凝土種類與特性 水泥混凝土中常用的纖維分為鋼纖維和非鋼纖維兩類. 非鋼纖維按照彈性模量可以分為兩大類： 高彈性模量纖維（ Ef / Ec 1） 和低彈性模量纖維（ Ef / Ec 1） 。 低彈性模量纖維（如各種有機纖維、尼龍、聚丙烯、聚乙烯等） 只能提高混凝土的韌性、抗沖擊性能等與材料的塑性有關(guān)的物理性能；高彈性模量纖維（如鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維等） 則能夠改善混凝土的強度和剛性 。 目前研究較多的有鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維混凝土等。第8頁/共23頁第 9 頁第一章第一章 概述概述u鋼纖維混凝土鋼纖維混凝土 鋼纖

6、維是當(dāng)今世界各國普遍采用的混凝土增強材料。它具有抗裂、抗沖擊性能強、耐磨強度高、與水泥親合性好，可增加構(gòu)件強度，延長使用壽命等優(yōu)點。特別適用于要求快速連續(xù)澆筑混凝土的較大工程，如道路、港口、飛機場、橋梁、隧道等。但價格貴、比重大、不易于分散、不宜于在常規(guī)的水泥增強制品中作用。第9頁/共23頁第 10 頁第一章第一章 概述概述u碳纖維混凝土 1、碳纖維是20 世紀60 年代以來隨航天工業(yè)等尖端技術(shù)對復(fù)合材料的苛刻要求而發(fā)展起來的新材料，具有強度高、彈性模量高、比重小、耐疲勞和腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點。2、碳纖維的特性包括： 重量輕， 厚度薄高強高效良好的耐久性及耐腐蝕性能施工方便施工質(zhì)量易保證：

7、與混凝土有效接觸面積達80 %以上。適用范圍廣 但碳纖維價格偏高，生產(chǎn)成本比較大。第10頁/共23頁第 11 頁第一章第一章 概述概述u玻璃纖維混凝土玻璃纖維混凝土 目前用于高性能復(fù)合材料的玻璃纖維主要有高強度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。 石英玻璃纖維及高硅氧玻璃纖維屬于耐高溫的玻璃纖維，是比較理想的耐熱防火材料。玻璃纖維具有高抗拉強度，具有堿溶性。它的延伸性低，具有很高的抗變形能力。沒有長期蠕變性，玻璃纖維不發(fā)生蠕變，能確保產(chǎn)品長期使用。此外，玻璃纖維具有優(yōu)良的物理化學(xué)穩(wěn)定性和高低溫的穩(wěn)定性。 第11頁/共23頁第 12 頁第一章第一章 概述概述u聚丙烯纖維混凝土聚丙烯纖維混凝

8、土 聚丙烯纖維在混凝土的堿性條件下非常穩(wěn)定，有較高的熔點，質(zhì)量輕，價格低，使混凝土的能量吸收能力和延性提高，抗彎強度和疲勞極限也有所提高。但其對陽光和氧氣敏感，與水泥機體粘結(jié)弱，耐火性差，抗壓強度沒有提高。 第12頁/共23頁第 13 頁第一章第一章 概述概述p 5 5、纖維在混凝土中的效應(yīng)、纖維在混凝土中的效應(yīng) 1）增稠效應(yīng) 能減少混凝土離析、泌水，但增大了混凝土振動排氣密實的難度，需加強振動。 2）阻裂效應(yīng) 能有效阻止混凝土發(fā)生塑性開裂，提高硬化后混凝土介質(zhì)的連續(xù)性，最終增強混凝土的綜合性能，尤其是抗動載能力。第13頁/共23頁第 14 頁第一章第一章 概述概述 3）界面效應(yīng) 界面效應(yīng)對混

9、凝土的抗折強度不利，但可可通過摻入煤粉灰等活性混合材料材料加以改善。 4）荷載傳遞效應(yīng) 荷載傳遞效應(yīng) 能提高混凝土裂后的韌性。第14頁/共23頁第 15 頁第二章第二章 纖維混凝土作用機理纖維混凝土作用機理 大量實驗表明，在混凝土中加入少量的合成纖維對混凝土的抗壓強度變化不大，而對混凝土的抗彎強度、塑性收縮、抗?jié)B性、抗凍性、抗沖擊性有明顯提高 ，一般來說在水泥基體中隨機分布一些合成纖維是提高混凝土的抗腐蝕性、韌性、耐沖擊性、抗?jié)B性及耐收縮斷裂性的有效途徑。 第15頁/共23頁第 16 頁第二章第二章 纖維混凝土作用機理纖維混凝土作用機理纖維混凝土的抗沖擊性與延性有關(guān)纖維混凝土的抗沖擊性與延性有

10、關(guān), ,許多研究揭示混凝土耐沖擊性可以許多研究揭示混凝土耐沖擊性可以因摻人纖維，大幅度增加。如尼龍、聚丙烯一類低模量纖維在這方面特因摻人纖維，大幅度增加。如尼龍、聚丙烯一類低模量纖維在這方面特別有效。別有效。纖維耐沖擊的效率同樣與粘結(jié)特性有關(guān)。纖維不僅改善纖維混凝土沖擊纖維耐沖擊的效率同樣與粘結(jié)特性有關(guān)。纖維不僅改善纖維混凝土沖擊強度而且會在振動荷載下防止碎裂成碎片。強度而且會在振動荷載下防止碎裂成碎片。采用纖維最大的好處在于可以增加了構(gòu)件的韌性采用纖維最大的好處在于可以增加了構(gòu)件的韌性( (破壞時構(gòu)件吸收能量破壞時構(gòu)件吸收能量) )。就是說纖維的加入使混凝土的延性大增。就是說纖維的加入使混凝

11、土的延性大增。 此外，纖維增強還可以提高混凝土抵抗磨損和氣穴的破壞。此外，纖維增強還可以提高混凝土抵抗磨損和氣穴的破壞。第16頁/共23頁第 17 頁第二章第二章 纖維混凝土作用機理纖維混凝土作用機理 耐疲勞性同時與裂縫傳播能力有關(guān)?；炷翉澢趶姸入S耐疲勞性同時與裂縫傳播能力有關(guān)?；炷翉澢趶姸入S纖維含量的增加而增加，但纖維的增加對壓縮疲勞沒有多少影響，纖維含量的增加而增加，但纖維的增加對壓縮疲勞沒有多少影響，對壓縮徐變也無影響，但在一定程度上可以減少拉伸徐變。對壓縮徐變也無影響，但在一定程度上可以減少拉伸徐變。 研究表明很硬的碳纖維可非常明顯的減少彎曲徐變。鋼纖維可減少研究表明很硬的

12、碳纖維可非常明顯的減少彎曲徐變。鋼纖維可減少混凝土收縮約混凝土收縮約1010。玻璃纖維將減少水泥漿體的收縮約。玻璃纖維將減少水泥漿體的收縮約2020。 因此，纖維在基體中起著剛性包裹物的作用，由于其體積小不產(chǎn)生因此，纖維在基體中起著剛性包裹物的作用，由于其體積小不產(chǎn)生很大影響。更重要的是：纖維對減少收縮開裂非常有效，故對混凝土耐很大影響。更重要的是：纖維對減少收縮開裂非常有效，故對混凝土耐久性產(chǎn)生非常有利的作用。久性產(chǎn)生非常有利的作用。第17頁/共23頁第 18 頁第三章第三章 纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域 纖維混凝土在土木工程中有著廣泛的應(yīng)用，主要用于下面幾個大的方面： 1. 道

13、路工程 2. 橋梁與隧道工程 3. 在工業(yè)與民用建筑中的應(yīng)用 4. 在海岸工程中的應(yīng)用 第18頁/共23頁第 19 頁第三章第三章 纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域u道路工程道路工程 鋼纖維混凝土應(yīng)用于道面工程，可以充分發(fā)揮其彎拉強度高、抗裂、抗疲勞、耐磨、抗沖擊性能好的特點，可取代鋼筋，減薄道面厚度，加大縮縫間距，縮短施工周期，提高工程質(zhì)量，降低工程維修費用，延長工程使用壽命。u橋梁與隧道工程 在橋梁工程中，用纖維混凝土作橋面鋪裝層可有效地抑制和減少裂縫，增強橋面的防水性和抗破碎能力，減緩鋼筋銹蝕和延長結(jié)構(gòu)的壽命。 第19頁/共23頁第 20 頁第三章第三章 纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域纖維

14、混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域u在工業(yè)與民用建筑中的應(yīng)用 對于高層、大跨的建筑工程和建筑中常用混凝土預(yù)制構(gòu)件、預(yù)制管道等采用纖維混凝土后，能明顯提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和預(yù)制管道的承載能力和抗裂、抗震性能，能明顯提高構(gòu)件的堅固耐久性性。 u在海岸工程中的應(yīng)用 纖維混凝土由于具有特殊的抗龜裂、抗沖擊、致密性和防滲性能，能延緩海水中的氯離子對鋼筋的銹蝕，延緩海水中硫酸鹽、鎂離子對混凝土的侵蝕，并提高建筑物抗波浪沖擊和碼頭重物沖擊的能力 第20頁/共23頁第 21 頁第四章第四章 結(jié)結(jié) 語語纖維混凝土是一種新型建筑材料，它將合成化學(xué)纖維和傳統(tǒng)的混凝土相結(jié)纖維混凝土是一種新型建筑材料，它將合成化學(xué)纖維和傳統(tǒng)的混凝土相結(jié)合，可有效防止混凝土因早期干縮，塌沉所引起的內(nèi)蘊裂縫。合，可有效防止混凝土因早期干縮，塌沉所引起的內(nèi)蘊裂縫。纖維混凝土的應(yīng)用范圍很廣，在高層、大跨建筑工程，纖維混凝土的應(yīng)用范圍很廣，在高層、大跨建筑工程， 高速公路路面，高速公路路面，荷載較大的倉庫地面、機場、貯水池等結(jié)構(gòu)中已得到廣泛應(yīng)用。荷載較大的倉庫地面、機場、貯水池等結(jié)構(gòu)中已得到廣泛應(yīng)用。國外已經(jīng)比我國超前發(fā)展了幾十年，我國的纖維混凝土在實際工程建設(shè)中國外已經(jīng)比我國超前發(fā)展了幾十年，我國的纖維混凝土在