碳纤维增强混凝土力学性能及耐久性分析.pdf

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1、2014年第1期·21·第40卷总第177期SichuanBuildingMaterials2014年2月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.01.011碳纤维增强混凝土力学性能及耐久性分析王建娥(唐山开滦勘察设计有限公司,河北唐山063000)摘要:本文主要通过研究了碳纤维加入混凝土后,材料性能也较好。下面概括了碳纤维增强混凝土的特点:对混凝土力学性能以及抗渗、抗碳化等耐久性能的影响规①提高了抗拉强度和抗弯强度;②具有较高的韧性和延展律。通过实验对比和理论分析,纤维掺入混凝土中对其力性;③冲击韧性提高;④耐磨性好

2、;⑤具有尺寸稳定性;学性能和耐久性能均有影响,只要掺量合适往往能够提高⑥抗静电质量轻。由于碳纤维增强混凝土材料具有上述优[2]混凝土性能。其中对于混凝土的抗拉和抗弯性能的改善尤点,因此它在建筑及其他领域日益得到广泛的应用。为明显,但是抗折强度变化不大。1碳纤维对混凝土抗压强度的影响关键词:碳纤维;混凝土;力学性能;耐久性中图分类号:TU528．041文献标志码:B经过27d标准养护,碳纤维混凝土试样抗压性能和坍文章编号:1672-4011(2014)01-0021-02落度实验结果如表1所示。其中试件A为普通混凝土,试件B和C分别为纤维体积百分率为0．5%和

3、1%的PAN碳0前言纤维加强混凝土,试件D和E分别为纤维体积百分率为0．5%和1%的玄武岩碳纤维加强混凝土。从表1中可以看混凝土在使用过程中,特别是拉应力存在条件下,易出,随着碳纤维的加入,混凝土的抗压强度提高,碳纤维产生裂纹而最终导致材料和结构的完全破坏。混凝土的强增强混凝土的抗压强度都高于普通混凝土。B和C两组试韧化多年来一直是力学界和材料学界致力研究的跨学科的样抗压强度提高近1%,D和E两组试样的抗压强度分别提难题。高了7．2%和3．1%。随着现代建筑技术的不断发展,对混凝土提出了更高在纤维增强复合材料机理方面,美国Romualdi提出的要求,它正朝着

4、高强度、高韧性、高阻裂、高耐久性、“纤维阻裂机理"理论,在混凝土受力过程中,跨过缺陷裂高体积稳定性和优良的工作性的方向发展。研究表明,在缝的纤维将载荷传递给裂缝的上下表面,使裂缝处的材料水泥基体中随机分布一些纤维是提高混凝土的韧性、耐冲仍能继续承载,并缓和了应力集中的程度,阻止裂纹的产击性、抗渗性及耐收缩断裂性的有效途径。大量实验又证生和扩展,提高了混凝土的强度。碳纤维的弹性模量高于明,在混凝土中加入少量的纤维,混凝土的抗压强度变化混凝土基体的弹性模量,同时适用于纤维间距理论,使得不大,而混凝土的抗弯强度、塑性收缩性能、抗渗性、抗碳纤维增强复合材料的抗压性能

5、有所提高。从实验结果中冻性、抗冲击性、抗腐蚀性有明显提高。可以发现,碳纤维的掺入对混凝土抗压强度产生了积极的常用于增强混凝土的纤维有:各种化学纤维,如聚丙[3]影响,可以改善混凝土的抗压性能。烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、高强高模聚乙烯纤维、表1碳纤维混凝土试样抗压强度和坍落度数据表芳香族聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、钢纤维、碳纤维、玻抗压强度/MPa试件编号坍落度/cm璃纤维等;各种天然纤维,如各种麻纤维、竹纤维、甘蔗平均值标准差渣纤维等。其中,应用较多的是钢纤维、碳纤维、聚丙烯A48．70．232[1]纤维、玻璃纤维。钢纤维性能优良,但因其使用成本高、B49

6、．12．663易腐蚀,应用环境有限,而且它没有消除混凝土固有的抗C49．23．252拉强度低、韧性差的弱点,操作上也麻烦。玻璃纤维易折D52．21．011．5断、不耐碱,在高碱的环境下10年就损坏,从而引起内部E50．12．611强度和硬度下降,性能变差。目前,碳纤维是较为理想的从表1中可以看出,随着PAN碳纤维体积百分率从增强纤维,它具有质轻、高强、耐高温、耐磨损、耐腐蚀0．5%到1%,混凝土强度变化并不大;在玄武岩碳纤维混和优良的导电导热性能等诸多优点,在建筑材料中已占有凝土中,抗压性能在纤维体积分数从0．5%到l%变化时也了重要的一席,已经越来越受到人

7、们的关注。将碳纤维加只有很小的提高。碳纤维的掺量过大,容易使得其分散效入到水泥基体中即制成碳纤维增强水泥基复合材料也称碳果降低,反而导致复合材料性能的下降。实验中,混凝土纤维增强混凝土。搅拌设备已经使得体积分数0．5%的碳纤维的分散程度达到碳纤维增强混凝土的性能主要取决于碳纤维的质量、极限,所以当继续增大碳纤维体积分数的时候,新掺入碳增强形式、材料组成以及生产方法等。短切碳纤维三维乱纤维的增强作用并不明显。向分散体系目前使用较为广泛,且由这一体系制成的复合2碳纤维对混凝土抗折强度的影响作者简介:王建娥(1978-),女,河北张家口人,硕士研究生,工程师,现主

8、要从事建筑结构设计。在纤维混凝土中,由于纤维会在混凝