c60第 iv类水泥基灌浆(掺钢纤维)材料

纤维混凝土这个词最早被ACI116R定义，是一个独特的混凝土术语，它是由水泥净浆、砂浆或混凝土基体材料组成的复合材料的总称[1]，用各种材料制成的各种纤维作为增强材料添加水泥净浆。1874年，有人在混凝土中加入废钢[2]，而到1910年，H.F.Porter将短钢作为一种纤维添加到混凝土中，以提高混凝土的抗拉性能[3]，并发布其科研成果并获得专利。为了增强混凝土原料的效果，各种纤维遍布混凝土。虽然在1910年至1950年[4]期间，来自世界各地的专家给出了各种将纤维混入混凝土中改善其性能的想法，并获得了专利。然而，由于当时世界正处于战争期间，纤维对混凝土性能的影响机制等一系列科研成果尚未公布，这限制了纤维混凝土在世界材料行业的发展和应用[5]。直到1963年，两位专家G.B.Baston和J.P.Romualdi公布了其关于提高纤维混凝土特性的各个方面的研究成果[6]。最重要的应该是纤维间隔理论。第一次提出纤维阻裂原理，纤维混凝土正式进入快速发展环节[7]。然而，由于钢纤维成本高，钢纤维混凝土并没有得到广泛应用。直到20世纪70年代，钢纤维的价格大幅下降，钢纤维混凝土才开始具备实际应用的条件。现阶段，我国也开始对钢纤维混凝土进行研究。纤维混凝土在20世纪70年代和80年代早已广泛应用于各种混凝土结构工程中[8]。近几十年来，纤维混凝土的应用和发展非常迅速，例如，在道路桥梁施工中使用[9]，在FRP-钢隔层复合管混凝土桥桩轴压承载力方面的应用[10]，在改善湿喷混凝土配合方面的研究[11]，探索混凝土硫酸盐腐蚀的类型和作用机制[11]，探索隧道衬砌混凝土抗硫酸盐腐蚀耐久性[12]。

纤维混凝土的性能

3.1.纤维的物理性能

与传统混凝土相比，纤维混凝土的区别通常来自于掺杂的纤维。纤维的物理性能取决于纤维混凝土的性能。纤维的主要物理性能有三个:抗压强度、弹性模具和拉伸强度。

3.1.1.抗压强度

传统混凝土的抗压强度来源于水泥基材的毛细管负压，各种浆料的塑形抗压强度与毛细管负压的关系基本一致，毛细管负压达到20。在Kpa上下之前，材料塑形抗拉强度与毛细管负压正相关，然后趋向一定值达到平稳约15~30。Kpa[2]；而且纤维的抗压强度根据纤维的种类而有所不同：钢纤维的抗压强度一般为380~2000Mpa；碳纤抗压强度在780~4500之间 不同的Kpa；玻璃纤维的抗压强度在1000~3000之间 Kpa；聚丙烯纤维的抗压强度可达300~500 Kpa。不难看出，各种纤维的抗压强度要高于水泥基材的抗压强度。

3.1.2.弹性模具

常规混凝土弹性模具约为3.5×钢纤维弹性模具104Mpa约为200 Gpa；一般来说，碳纤维弹性模具是200 Gpa；玻璃纤维弹性模具大约65~86 Gpa；纤维与水泥基材的弹性模具比例对其提高混凝土的性能有很大影响。当材料弯曲或拉伸时，纤维承受的分力与这个比率正相关。

3.1.断裂延伸率3

钢纤的拉伸强度为1.8%；碳纤拉伸强度为2%；玻璃纤维的拉伸强度为2.7%~5.3%；但聚丙烯的拉伸强度在20%以上，但为了保证掺入的纤维与水泥基材的融合特性，纤维对水泥基材的拉伸强度不能超过水泥基材的拉伸强度。

3.2.纤维在混凝土中的作用

很容易看出，混凝土的性能很大程度上取决于所掺入的纤维的特性，由于各种纤维的特性，混入混凝土中主要有以下作用。