纖維增強(qiáng)水泥近年發(fā)展起來的高性能高含量纖維增強(qiáng)水泥主要有以下幾種
1)漬漿鋼纖維水泥(有稱SIFCON),是將水泥漿或水泥砂漿滲澆到鋼纖維堆體中的高強(qiáng)度高韌性復(fù)合材料。研究表明,當(dāng)鋼纖維體積率10%時(shí),其抗沖擊能力耗能大約提高300倍。20世紀(jì)80年代,美國Lankard研制的漬漿鋼纖維水泥,其鋼纖維體積率5%~20%,最高達(dá)27%.抗壓強(qiáng)度達(dá)100MPa~250MPa,抗拉強(qiáng)度可達(dá)38MPa,彎拉強(qiáng)度可達(dá)84MPa,彎曲韌性較普通混凝土提高3個(gè)數(shù)量級。
2)滲澆鋼纖維網(wǎng)水泥(有稱SIMCON),是將水泥漿或水泥砂漿滲澆到預(yù)置于模具中的是定向分布的鋼絲網(wǎng),而不是亂向分布的鋼纖維。其增強(qiáng)增韌效果比SIFCON成倍提高。SIFCON和SIMCON對于承受重復(fù)荷載作用和爆炸作用的結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)越性,可望用于軍事工程、保險(xiǎn)庫、防爆倉庫容器、橋面接縫等結(jié)構(gòu)。
3)活性粉末水泥(RFC),采用水泥、超細(xì)粉料(硅粉、石英粉)及石英細(xì)砂和細(xì)短鋼纖維、超塑化劑、極低水灰比經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)制成的一種超高強(qiáng)復(fù)合材料,抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPa和800MPa,彎拉強(qiáng)度最高可達(dá)60MPa~140MPa.RFC目前處于開發(fā)的初級階段,加拿大用于在嚴(yán)寒地區(qū)建筑一座人行橋,法國研究用于儲(chǔ)藏核廢料的儲(chǔ)罐。
4)纖維增強(qiáng)無宏觀缺陷水泥(FRMDFC),采用碳化硅纖維或是芳綸纖維、水泥、水和水溶性聚合物等制作成的復(fù)合體內(nèi)無宏觀缺陷。
5)PVA纖維增強(qiáng)加水泥(常稱ECC),密歇根大學(xué)工程學(xué)教授維克托·李將經(jīng)過等離子處理PVA纖維加入水泥砂漿中,制成了一種重量輕,并且更具有耐久性的可彎曲材料,這種纖維增強(qiáng)材料,使脆性材料轉(zhuǎn)為韌性更好的材料,在承受巨大壓力時(shí),它會(huì)彎曲而不是斷裂。
ECC已在美國、日本、韓國、瑞士和澳大利亞得到應(yīng)用,可用于建造新的結(jié)構(gòu)物,如橋面板,道路路面,建筑物隔墻、洞庫、隧道襯砌等,也可用于舊有結(jié)構(gòu)物修整、翻新,可以在工地現(xiàn)澆,也可制成規(guī)格板材?,F(xiàn)場拼裝,它可用螺栓連接或用砂漿連接,可用于一般建筑物也可用于抗地震加固。
據(jù)稱ECC材料有望解決我們面臨的一些橋面耐久性問題,例如過早出現(xiàn)裂縫等。李教授估計(jì),如將保養(yǎng)和維修成本考慮在內(nèi)的話,在60年內(nèi),用ECC材料建橋的成本可能比使用傳統(tǒng)材料降低37%.高性能纖維增強(qiáng)水泥與普通纖維增強(qiáng)水泥相比較,主要有以下特點(diǎn):使用高抗壓強(qiáng)度與高致密度的水泥基體;增大纖維體積率或使用直徑較細(xì)的纖維,以增多單位體積復(fù)合材料中的纖維數(shù)量;增強(qiáng)纖維與水泥基體的界面黏結(jié),在復(fù)合材料受荷載過程中,使纖維不致拉斷,在其拉應(yīng)力接近極限強(qiáng)度時(shí)由水泥基體中拔出;復(fù)合材料兼具高抗壓、高抗拉與高抗折強(qiáng)度、高延性、高韌性、高抗沖擊性與高抗疲勞性。
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