纤维混凝土高温性能与作用机理.pdf

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1、纤维混凝土高温性能与作用机理韩雪，杨鼎宜。单晨晨。商程。孙炎(扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225009)摘要：通过对高温后钢纤维混凝土、碳纤维混凝土以及聚丙烯纤维混凝土3种应用较为广泛的纤维混凝土的研究分析，总结其材料特点，而后对其高温下的作用机理进行了探讨．最后总结出纤维混凝土这种新型混凝土的性能优势以及在应用过程中存在的一些问题。关键词：纤维混凝土；高温；材料特点；力学机理Abstract：Bytheresearchandanalysis，thisarticlesummarizesthecharacteristicsofthethreewidel

2、yusedfiberreinforcedconcretc，includingsteelfiberreinforcedconcreteafterhi．ghtemperature。carbonfiberreinforcedconcreteandpolypropylenefiberreinforcedconcrete．Thenitdiscussestheirmechanicalpropertiesafterhightemperature．Finally，thepaperconcludestheadvantagesoffiberreinforcedconcretea

3、ndsomeproblemsappearedintheprocessofapplication．Keywords：fiberreinforcedconcrete；hightemperature；materialcharacteristics；mechanicalmechanism1研究背景随着我国经济的飞速发展以及城市化水平的提高．人们对于建筑物的需求也开始向高层化、密集化发展。这在带来便利的同时也导致了城市的火灾事故频发。据统计数据显示。现阶段我国每年发生火灾数十万起．而建筑火灾占火灾总数的百分比超过了60％．给人民群众的生命和财产造成了巨大损失。由于建筑

4、物的密集以及城市交通的拥堵．在发生火灾后消防人员往往不能及时赶到火灾现场进行救援。在这样的背景下．如何利用建筑物材料的改良来遏制火灾的扩展就成为了人们研究的一个重要课题。现阶段世界对于普通混凝土的耐高温性能的研究已经趋于完善．而对于高性能混凝土的耐高温性能的研究才处于发展期。纤维混凝土是一种以混凝土为基体．以金属纤维或有机纤维增强材料组成的水泥基复合材料．纤维混凝土中的纤维在高温条件下可以改善混凝土的抗压性、抗裂度以及抗高温爆基金项目：国家自然科学基金项(51578479)：国家级大学生科创项目(201611117027Z)。裂等性能．而在混凝土中加入不同的

5、纤维对于混凝土性能的改善也不尽相同。随着纤维混凝土的应用逐渐增多．对其本身以及各种条件下的力学性能研究也就具有了很高的学术意义和现实意义。2纤维混凝土的特点2．1碳纤维混凝土碳纤维是一种高弹性模量合成纤维。根据“混合定律”在高弹性模量合成纤维混凝土未出现裂纹时．因为其纤维弹性模量较高．复合材料的弹性模量将会随着纤维含量大小而改变．纤维含量越高，则复合材料的弹性模量越大．反之亦然。碳纤维体积掺量为3％的混凝土与基准混凝土相比，弹性模量增加2倍，拉伸强度增加5倍．但抗冲击强度提高不大。邓家才等人用压缩韧性指数衡量了碳纤维对混凝土韧性的增强作用．发现碳纤维混凝土的

6、压缩韧性指数明显大于基准混凝土f增加59％～110％)，并且随着碳纤维掺量的增加，变形能力增强．承载能力增加。碳纤维的主要缺点在于其价格的高昂．即便几年开发的沥青基短碳纤维已使它们的价格大为下_-≤盎材垫堕墅墼塑-19-降．但是与其它聚合物纤维比较，其价格仍然很高。2．2钢纤维混凝土钢纤维混凝土fSteelFiberReinforcedCon．crete．简称SFRC)是在普通混凝土中加入钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料．为解决混凝土强度、延性和耐火性提供一条新路径。钢纤维混凝土首次于1973年在美国爱达荷州得到应用，其后将其成功应用于公路、码头、涵洞、

7、水库等其他结构工程。钢纤维混凝土不仅具有普通混凝土的抗压能力．而且还可以显著增强混凝土的抗拉、抗弯、抗剪和抗裂能力，从而有效地阻碍混凝土内部裂缝的开展．使混凝土的延性与冲击韧性大大增强。不仅如此，对于质量较好的钢纤维混凝土，其内部的钢纤维降低了混凝土的孔隙率．使得混凝土的耐腐蚀性与耐磨性进一步加强．其耐热性也显著增强。在施工方面，其作业安全，环境条件好，粉尘少。但是，钢纤维混凝土造价相对较高．无法广泛在路面推广使用，同时施工不甚方便．如果施工方法不当．易引起钢纤维的结团和裸露在混凝土路面的表面。导致钢纤维的锈蚀。影响路面的外观。根据复合材料力学理论和纤维间距

8、理论等理论．可以确定钢纤维混凝土的强度由纤维和基体的