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揭秘:地震之后重新認識纖維混凝土!



之前日本熊本縣發生6.5級強震后,有民眾發推:“我住的公寓,從中間裂開了!”,倍感激憤。住房相關損失占到一半以上。受損住房共計約17萬棟,包括約8000棟完全損毀及部分損毀的住房。不少住宅用地同樣受損嚴重。


不過建筑專家表示,斷裂的部分叫“伸縮縫”,在地震時斷開是為了分散吸收地震造成的搖晃感,防止大樓倒塌。




日本位于太平洋火山地震帶上,地震頻發。為了抵抗地震的破壞力,他們修建的房子也要充分考慮到地震的影響。除了低層建筑使用木質抗震結構,中高層建筑則大多使用一種更堅固的材料灌注——纖維混凝土。纖維混凝土是纖維和水泥基料組成的復合材料的統稱。



普通的聚丙烯纖維耐老化性能差,混凝土攪拌易結成團,只有經過改性處理的纖維,才能與水泥基材共同工作,在混凝土工程中應用。早期大多采用聚丙烯膜裂纖維,20世紀80年代初,美國成功開發出單絲聚丙烯纖維,由于成本低,以及改善混凝土性能效果顯著,而廣泛用在地下工程防水、工業與民用建筑屋面、地面以及公路、橋梁工程。我國自20 紀90年代中期開始,已有數以千計的工程采用聚丙烯纖維混凝土,如廣州新中國大廈、重慶世界貿易中心、北京亞運村、武漢長江大橋、三峽工程等并取得顯著成效。


其最大優點是纖維的加入大大地減輕了混凝土的塑性龜裂。其次,纖維能夠替代鐵絲網作為混凝土的次要加強筋,還大大降低了成本。





纖維在纖維混凝土中的作用

1、阻裂。阻止水泥基體中原有缺陷的擴展并有效延緩新裂縫的出現;

2、防滲。通過阻裂提高水泥基體的密實性,防止外界水分侵入;

3、耐久。改善水泥基體抗凍、抗疲勞等性能,提高其耐久性;

4、抗沖擊。提高水泥基體的耐受變形的能力,從而改善其韌性和抗沖擊性;

5、抗拉。在使用高彈性模量纖維前提下,可以起到提高基體的抗拉強度的作用。


纖維在纖維混凝土中的主要作用在于限制在外力作用下水泥基料中裂縫的擴展。在受荷(拉、彎)初期,當配料合適并摻有適宜的高效減水劑時,水泥基料與纖維共同承受外力,而前者是外力的主要承受者;當基料發生開裂后,橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。 


在碼頭的維護及船塢、橋墩、防波堤的修復中,若采用重新澆筑混凝土的方法,則通常以0.9kg/m3的比率加入纖化的聚丙烯纖維。據考證,這種方法對重新修復的建筑非常有益,同時可減少修復成本。



纖維加強混凝土的應用


1工業與民用建筑

對于高層、大跨的建筑工程和建筑中常用混凝土預制構件、預制管道等采用纖維混凝土后,能明顯提高結構、構件和預制管道的承載能力和抗裂、抗震性能,同時也會提高構件的堅固耐久性。



2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構的壽命。





3道路工程

鋼纖維混凝土應用于道面工程,可以充分發揮其彎拉強度高、抗裂、抗疲勞、耐磨、抗沖擊性能好的特點。采用鋼纖維混凝土這一新型高強復合材料對路面修理,可提高路面的抗裂性、抗彎曲、耐沖擊和耐疲勞性。




4海岸工程

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。



纖維混凝土的種類
“纖維混凝土中所用纖維,建筑常用的是聚丙烯纖維、玻璃纖維。


1玻璃纖維

玻璃纖維具有高抗拉強度,它的延伸性低,具有很高的抗變形能力。沒有長期蠕變性,玻璃纖維不發生蠕變,能確保產品長期使用。此外,玻璃纖維具有優良的物理化學穩定性和高低溫的穩定性。在道路工程施工中有很廣泛的應用,因為它與路面混合料具有良好的相容性。


  


2

聚丙烯纖維


聚丙烯纖維是一種專用于混凝土(砂漿)的高性能纖維,能有效的控制混凝土(砂漿)塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂紋,防止及抑制混凝土原生裂縫的形成和發展,大大改善混凝土(砂漿)的防裂抗滲性能,抗沖磨性能,增加混凝土的韌性,從而大大提高混凝土的使用壽命。



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