耐碱玻璃纤维混凝土

2024-08-20

耐碱玻璃纤维混凝土（共3篇）

耐碱玻璃纤维混凝土篇1

0概述

玻璃纤维弹性模量、强度高,分别是聚丙烯纤维的13倍和5倍。玻璃纤维不但对混凝土早期抗裂有作用,而且对固化混凝土有增强增韧作用,可改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击、耐磨、弯曲疲劳等性能。耐碱玻璃纤维直径为11~15μm,与其它纤维相比具有较大的比表面积,纤维和混凝土界面粘结性能良好。玻璃纤维很容易分散,分散性比碳纤维等纤维高,玻璃纤维混凝土的均匀性好,试验数据的离散性小。玻璃纤维在混凝土内部形成一种均匀的三维乱向分布支撑体系,防止微裂缝的产生和扩展,增强混凝土的冲击性能和韧性。若用于桥面铺装层等薄形结构,对改善混凝土桥梁抗裂性能,阻止结构性裂缝有良好的效果[1,2,3,4]。

玻璃纤维混凝土比重大,纤维不会浮在结构表面,纤维无外露,对机场道面、桥面和公路路面的拉毛处理很有利。

与合成纤维相比,玻璃纤维具有高强度、高弹性模量和价廉等优点;与钢纤维相比,玻璃纤维不会影响混凝土的工作性。因此,耐碱玻璃纤维增强混凝土具有广阔的应用前景。目前关于合成纤维、钢纤维混凝土弯曲韧性的研究较多,但关于耐碱玻璃纤维的研究报道不多。本文研究了耐碱玻璃纤维、聚丙烯纤维增强混凝土的抗弯韧性和弯曲变形性能,结果表明,耐碱玻璃纤维可以显著提高混凝土的弯曲韧性和变形能力。

1 试验

1.1 纤维材性

耐碱玻璃纤维由法国圣戈班集团提供,材性见表1。

1.2 混凝土配合比及试件

水泥为P·O32.5普通硅酸盐水泥。混凝土配合比见表2,C为素混凝土试件、G为耐碱玻璃纤维混凝土试件、PP1为聚丙烯纤维增强混凝土试件。PP1与G3的纤维体积掺量相同。试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm,成型24 h后脱模,标准养护室养护28 d,试验前3 h从养护室取出晾干。

kg/m3

1.3 试验方法

按照美国ASTM规范要求,用三分点加载梁进行试验,梁跨度为300 mm。试验在Instron1343伺服系统机上完成,按照恒位移控制方法加载,得到荷载-挠度全曲线。为了提高梁挠度测试的精度,在挠度记录中不包括在支座处的沉降、加载点的位移及钢板与试件间的缝隙及钢板的弹性变形等。梁挠度的测试采用日本YOKE方法,将夹式引伸仪置于试件的中性轴测试梁的挠度,该装置还能消除梁扭转变形引起的附加变形,位移速率0.10 mm/s,计算机自动采集数据。

2 试验结果

2.1 纤维分散性能

耐碱玻璃纤维在搅拌过程中分散性很好。搅拌时间较为重要,应以纤维均匀分散为准,当纤维分散后,不宜搅拌,否则对纤维有损伤。试验发现,搅拌35~40 s,纤维分散性好且无损伤。

2.2 破坏过程及形态

试验发现,耐碱玻璃纤维混凝土破坏模式由素混凝土的突然脆性破坏变为具有一定韧性的延性破坏。混凝土初裂后,承载力开始下降,最后裂缝扩展导致试件断裂。耐碱玻璃纤维混凝土梁在抗弯试验过程中,首先在梁的底部出现微裂缝,微裂缝斜向缓慢向上发展,形成主裂缝,主裂缝斜向上扩展至梁高度的1/3时,分叉为2~3条裂缝向上延伸,主裂缝贯穿梁高时,发生断裂,纤维被拉断或拔出。

2.3 抗弯拉强度(见表3)

由表3可知,耐碱玻璃纤维可显著增强混凝土抗弯拉强度。耐碱玻璃纤维抗拉强度高、弹性模量高,与水泥粘结性能良好,因此,可充分发挥其性能优势,提高混凝土的抗弯拉强度。G1、G2、G3的抗弯拉强度分别比素混凝土提高1%、12.7%和19.3%,可见,随着纤维掺量增加,混凝土抗弯拉强度不断提高。

2.4 抗弯韧性

按照美国ASTM方法求得的纤维混凝土28 d时抗弯韧性指数见表3。由表3可知,在混凝土中掺入耐碱玻璃纤维,混凝土的弯曲韧性指数有显著提高,耐碱玻璃纤维掺量为1.6 kg/m3时,弯曲韧性指数I5、I10、I30分别比素混凝土提高3.13、5.75、11.27倍;耐碱玻璃纤维掺量为2.0 kg/m3时,弯曲韧性指数I5、I10、I30分别比素混凝土提高3.34、6.25、12.52倍。耐碱玻璃纤维掺量为2.7 kg/m3时,弯曲韧性指数I5、I10、I30分别比素混凝土提高3.64、6.28、10.92倍。与耐碱玻璃纤维体积掺量相同的聚丙烯纤维相比,耐碱玻璃纤维混凝土的I5比聚丙烯纤维混凝土提高62%。

2.5 变形性能

耐碱玻璃纤维混凝土变形能力较素混凝土有了显著提高,即使基材中出现大量的微裂缝,仍可继续承受一定的外荷载并具有一定的延性。典型的耐碱玻璃纤维混凝土荷载-挠度曲线如图1所示。

分析图1发现,耐碱玻璃纤维混凝土在荷载峰值后下降较快,但后期下降趋于缓慢。G3的荷载峰值高,抗弯拉强度最高,但混凝土初裂后承载力下降速率大,其I30小于G1、G2;耐碱玻璃纤维混凝土G3的I5和I10与G2相当。也就是说,为提高耐碱玻璃纤维混凝土强度,纤维掺量可达到2.7 kg/m3;但纤维掺量由2.0 kg/m3提高到2.7 kg/m3时,纤维混凝土韧性指数变化较小。

3 结论

(1)耐碱玻璃纤维分散性很好,纤维混凝土均匀性良好。

(2)耐碱玻璃纤维改变混凝土脆性断裂的破坏模式,混凝土破坏时具有明显的延性。纤维拔出或拉断消耗了一定能量。

(3)耐碱玻璃纤维可显著增强混凝土的抗弯拉强度。G2、G3的抗弯拉强度分别比素混凝土提高了12.7%和19.3%。当纤维掺量为1.6 kg/m3时对弯曲强度的改善很小。

(4)当混凝土中掺入1.6~2.7 kg/m3耐碱玻璃纤维时,可以显著提高混凝土的弯曲韧性,韧性指数I5比素混凝土提高3.13~3.64倍,I10比素混凝土提高5.75~6.28倍,I30提高10.92~12.52倍。纤维掺量由2.0 kg/m3增加到2.7 kg/m3时,对混凝土韧性的影响不大,但对弯拉强度的贡献大。

(5)体积掺量相同时,耐碱玻璃纤维混凝土的I5比聚丙烯纤维混凝土提高62%。

(6)混凝土中掺入较高弹性模量的耐碱玻璃纤维,可以提高混凝土裂后变形能力。

摘要：研究了耐碱玻璃纤维对混凝土弯曲韧性和变形能力的影响。试验结果表明,玻璃纤维可以显著提高混凝土的抗弯拉强度,当纤维掺量为2.0、2.7 kg/m3时,纤维混凝土的抗弯拉强度分别比素混凝土提高12.7%和19.3%,而掺量为1.6 kg/m3时对混凝土的弯拉强度改善很小。耐碱玻璃纤维掺入可显著提高混凝土的弯曲韧性,韧性指数I5比素混凝土提高3.133.64倍I,10提高5.756.28倍I,30提高10.9212.52倍。耐碱玻璃纤维混凝土的I5比聚丙烯纤维混凝土提高62%。

关键词：耐碱玻璃纤维,弯曲韧性,变形能力

参考文献

[1]沈荣熹,崔琪,李清海.新型纤维增强水泥基复合材料[M].北京:中国建材工业出版社,2004.

[2]邓宗才.高性能合成纤维混凝土[M].北京:科学出版社,2003.

[3]邓宗才,李建辉,刘国栋.混杂粗纤维增强混凝土力学特性试验研究[J].混凝土,2006(8):50-55.

[4]李建辉,邓宗才,张建军,等.异型塑钢纤维增强混凝土的弯曲韧性[J].混凝土与水泥制品,2005(6):32-35.

耐碱玻璃纤维混凝土篇2

将纤维掺入混凝土中,可对传统混凝土的相关缺陷加以改善,提高其相关性能,国内外对纤维混凝土高温后的物理力学性能进行了研究,并取得了一定成果。

1 耐碱玻璃纤维混凝土的特点

玻璃纤维具有以下物理特性:抗拉强度高;耐水性能较好;耐热性能良好;隔热、隔音、阻电。玻璃纤维掺入混凝土中进行增强改善,其主要原理是:纤维的掺入能够承担混凝土所承受的部分应力,对混凝土内部裂缝的开展起到了很好的抵挡作用,当混凝土中存在微裂缝,或微裂缝延伸到玻璃纤维处时,其内部裂缝由于无法穿过玻璃纤维,因而要沿着玻璃纤维的边沿开展,,增增加加了了微微裂裂缝缝的的延伸面积,使裂缝开展所需的能量增加。

耐碱玻璃纤维能够在混凝土中均匀分散,这不仅能够完善混凝土的整体结构,使其内部的空隙及微裂缝减少,且由于玻璃纤维的耐热性能高,热膨胀相关系数较低,因此也能使火灾中混凝土内部的热传递速率变缓,从而对混凝土中的钢筋形成保护。

2 纤维混凝土高温性能研究现状

我国有关混凝土的高温性能研究较晚。20世纪70年代,编制了《冶金工业厂房钢筋混凝土结构抗热设计规程》,该规程给出了60~200 ℃范围内混凝土的材料指标及其构件的设计计算方法。到20世纪80年代中期,我国高校开始大量进行混凝土高温性能研究,在早期的研究过程中主要基于试验数据,通过回归分析的方法得出相关规律性结论。

国外有关混凝土高温后力学性能的研究较多,普遍结论有以下几点:在高温作用后,强度等级较低的混凝土所出现的强度损失较小;随着升温速率加快,混凝土的残余抗压强度增加;高温作用时间越长,混凝土的抗压强度残余越少;混凝土升温冷却后的残余抗压强度低于高温中的残余抗压强度;在多次升温冷却后,混凝土的抗压强度不断降低。

试验结果表明,混凝土在经受高温条件后的残余抗拉强度与混凝土的骨料、高温温度以及所采用的试验方法相关。在100 ℃前,混凝土抗拉强度不断降低;在100~300 ℃,抗拉强度下降速率有所减缓,但300 ℃ 后,抗拉强度几乎呈直线下降;当温度达到900 ℃后,混凝土抗拉强度相当于零,混凝土完全破坏。

纤维混凝土高温性能研究已较为普遍,但耐碱玻璃纤维作为一种新型建筑纤维,其相关的高温性能研究较少。劈裂抗拉强度是混凝土一项重要的力学性能指标,同时也是在火灾中保证混凝土完整性的重要因素。因此,研究耐碱玻璃纤维混凝土高温后劈裂抗拉性能,分析冷却方式、升温温度、强度等级等对纤维混凝土的影响,对其在建筑工程中的实际运用能够提供理论参考。

3 试验方法与结果

3.1 试验原材料

水泥:42.5级普通硅酸盐水泥;砂:中砂,细度模数为2.98;石子:碎石,粒径5~20mm;耐碱玻璃纤维:威维纤维,束状玻璃纤维外层裹挟一层聚丙烯(见图1中灰色外表)组合而成的复合材料,长约49mm,微微呈波浪状,直径约1mm。

3.2 混凝土配合比

试验为劈拉强度试验,采用100mm×100mm×100mm的试件,试验使用的混凝土强度为C30,具体配合比如表1所示。其中,威维纤维掺量为1kg/m3。

试件采用保湿养护,试件浇筑完成1d后拆模,放入(20±3)℃和95%RH以上的标准养护室养护28d。

3.3 试验方法

试件养护完成后,除常温试验所需试件外,其余均取出进行高温加热,高温炉升温速率设为8 ℃/min,目标温度为200、400、600、800 ℃,恒温时间2h,保证试块内外温度一致。

升温装置采用DC-B80/11 智能箱式高温炉,最高工作温度1 100 ℃,炉腔尺寸为500mm×400mm×300mm,炉膛内温度由程序控制,可自动保持恒温。

由高温炉中取出后,分别进行自然冷却及浇水冷却,随后进行力学试验。其中,浇水冷却指将恒温2h后的试块即刻用夹具放到排水通畅的网板上,并持续向试块浇水,直至试块充分冷却(30min以上)。相关的试验方法与组合,如表2所示。

4 结果与分析

图2、图3为两种方式冷却后混凝土劈裂抗拉强度变化,图中JF为素混凝土,GF为耐碱玻璃纤维混凝土。由图2、图3可以看出,两种冷却方式后,在整个温度层上,威维纤维的劈拉强度也较素混凝土高。可以看出,威维纤维的掺入对混凝土的劈拉强度有明显的改善作用。

在劈裂抗拉试验后,从试件内部抽取了部分耐碱玻璃纤维,在400 ℃ 时自然冷却下,耐碱玻璃纤维为纯白色,即其表面涂层完全挥发,而浇水冷却条件下,其表面涂层为浅棕色。表明在浇水冷却条件下,玻璃纤维表面涂层仍然存在,但已经熔化变薄,且在抽取时,自然冷却条件下的耐碱玻璃纤维极易抽出,但浇水冷却条件下则较难抽出。表明在浇水冷却后,耐碱玻璃纤维与混凝土间仍然存在很好的黏结力。

这是由于400 ℃时,耐碱玻璃纤维的涂层熔化,但仍未完全挥发,在浇水冷却条件下,浇水使得试件温度迅速降低,从而使得熔化尚未挥发的涂层再次凝固,但较原涂层薄,由于玻璃纤维的弹性模量高,涂层变薄后,使耐碱玻璃纤维整体的弹性模量大幅提升。且由于涂层是在混凝土中重新凝固,所以冷却后耐碱玻璃纤维与混凝土间仍存在很好的黏结力。

但由于浇水冷却较自然冷却多了喷水时瞬时温差产生的温度应力,该温度应力会对混凝土造成破坏,增加混凝土裂缝,同时加快裂缝的开展,使裂缝更多,且裂缝造成的破坏更为严重,从而使混凝土的整体劈裂抗拉强度更低。因此,由图2、图3可见,在经历相同高温温度后,无论基准混凝土还是耐碱玻璃纤维混凝土,其浇水冷却后的劈裂抗拉强度都低于自然冷却后的劈裂抗拉强度。

5 结论

(1)在高温后,耐碱玻璃纤维混凝土的劈裂抗拉强度明显高于基准混凝土,由此可知,耐碱玻璃纤维的掺入对混凝土的劈裂抗拉强度存在明显改善作用。

(2)400 ℃时,浇水冷却后混凝土中的耐碱玻璃纤维表面涂层仍存在,使耐碱玻璃纤维与混凝土间仍然存在很好的黏结力,该黏结力能够对混凝土保持完整性起到有利作用。

耐酸、耐碱混凝土施工技术与方法篇3

关键词：耐酸混凝土,耐碱混凝土,施工技术,方法

1 耐酸混凝土施工

1.1 水玻璃耐酸混凝土的材料组成

水玻璃耐酸混凝土是以水玻璃为胶结料, 加入固化剂、耐酸骨料、填充料或另掺外加剂, 按一定比例配制而成的混凝土。在配制耐酸混凝土时, 应选择适宜的水玻璃的模数和密度。如其模数和密度不符合要求时, 应进行调整。

1.2 水玻璃耐酸混凝土的适用范围

水玻璃混凝土多用于浇筑地面、基础的整体面层及酸坑、池、槽等结构的外壳和内衬。由于氟硅酸钠有毒, 故不能用于食品工业和医药工业中当作容器、贮槽等使用。

1.3 水玻璃耐酸混凝土的施工操作步骤

A.配制。水玻璃耐酸混凝土配制时应遵守以下规定。 (1) 材料按顺序依次加入到搅拌机内:细骨料→粉料→氟硅酸钠→粗骨料。 (2) 干拌均匀约2min.然后加入水玻璃再搅拌1min。如采用水玻璃耐酸水泥, 则连同粗、细骨料一起干拌均匀, 再加水玻璃搅拌1min。 (3) 搅拌时间越长, 则硬化时间越短, 当搅拌时间为5min时, 初凝时间仅为12min。搅拌的时间应适当。 (4) 初凝时间一般控制在30min, 为便于操作, 每次搅拌时间不宜过长, 搅拌量不宜过多。

B.浇筑。水玻璃混凝士宜在温度为15℃~30℃的条件下进行注筑。施工时, 必须做好防水、防雨、防晒以及预防温度骤变影响的措施并不得在温度低于10℃的环境下进行施工。浇筑的基层表面要坚固密实, 平整干燥, 无污垢。钢筋与预埋件应先进行除锈, 并涂刷环氧酯防锈漆, 可撒上耐酸粉或细砂, 以加强钢筋的握裹力。水玻璃混凝土浇筑应分层进行, 当采用插入式振捣器时, 每层厚度应不大于200mm;当采用乎板振捣器或人工捣实时, 每层厚度不应大于100mm。水玻璃混凝土应振捣密实, 直至表面泛浆, 并排出大量气泡为宜。表面在混凝土初凝前进行一次抹平压光。

C.养护。水玻璃耐酸混凝土养护注意事项如下。

水玻璃耐酸混凝土施工和养护期间, 应做好防雨、防潮、防晒和防冻措施, 水玻璃耐酸混凝土宜在15%~30%的干燥环境下自行养护, 不得采用浇水或蒸汽养护, 养护时不得发生冲击和振动。

养护最少时间:10℃~20℃, 不少于12d;21℃~30℃, 不少于6d;3l℃-35℃, 不少于3d。

水玻璃耐酸混凝土经养护硬化后 (10天左右) , 要进行酸化处理。

通常用浓度 (体积分数) 为30%~35%的硫酸, 或浓度为15%~25%的盐酸, 或浓度为40%的硝酸作为处理液, 每隔8~12h, 均匀地在混凝土表面涂刷一次。在下一次涂刷前, 应将混凝土表面析出的白色盐类结晶清刷干净, 涂刷处理次数要多于4次。涂刷酸性溶液, 可使未经反应的水玻璃分解成硅酸凝胶, 提高其耐腐蚀性能。

1.4 水玻璃耐酸混凝土的质量标准要求

2 耐碱混凝土施工

2.1 耐碱混凝土材料要求

A.水泥。应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 水泥中铝酸三钙的含量不应大于9%。矿渣水泥虽然耐碱, 但泌水性大, 密实度难以保证, 故不宜选用。火山灰质水泥、粉煤灰水泥不耐碱, 不能选用。

B.骨料。 (1) 框骨料应选用石灰岩、白云岩、大理岩等, 对碱性不强的腐蚀介质, 可以选用花岗岩、辉绿岩、石英岩等。 (2) 骨料的粒径应根据截面尺寸而定, 以采用连续级配为好。 (3) 细骨料可选用石英砂或干净无杂质的河砂。

C.粉状掺和料。粉状掺和料, 可选用磨细的石灰石粉, 其细度通过4 900孔/cm2的筛, 筛余量不应大于25%, 最大粒径应小于0.15mm。

2.2 耐碱混凝土配合比

A.配制耐碱混凝土的原材料称量应准确。

B.骨料和粉料的含水率应在配制前确定, 并应相应调整配合比。耐碱混凝土的水灰比及耐碱混凝土的配合比材料用量可参见表2及表3。

2.3 耐碱混凝土施工操作要点

A.耐碱混凝土宜采用机械搅拌, 搅拌时间不少于2min。

B.耐碱混凝土在浇筑时, 必须用振捣器仔细捣实, 以取得最大密实度。耐碱混凝土的抗渗等级至少应达到Pl.5。耐碱混凝土应按普通高密实度混凝土的施工要求进行操作。