纤维和水泥基料(水泥石、砂浆或混凝土)组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是:抗拉强度低、极限延伸率小、性脆,加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维,可以克服这些缺点。 所用纤维按其材料性质可分为:①金属纤维。如钢纤维(钢纤维混凝土)、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。②无机纤维。主要有天然矿物纤维(温石棉、青石棉、铁石棉等)和人造矿物纤维(抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维)。③有机纤维。主要有合成纤维(聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等)和植物纤维(西沙尔麻、龙舌兰等),合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。 所用纤维按其材料性质可分为:①金属纤维。如钢纤维(钢纤维混凝土)、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。②无机纤维。主要有天然矿物纤维(温石棉、青石棉、铁石棉等)和人造矿物纤维(抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维)。③有机纤维。主要有合成纤维(聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等)和植物纤维(西沙尔麻、龙舌兰等),合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。时科创始人殷石博士,正高级工程师,十余年专注于纤维混凝土领域的研究。中国香港混凝土喷射混凝土纤维
FRP筋,是纤维增强树脂筋,根据纤维的不同,可以有玻纤FRP筋、玄武岩FRP筋,碳纤FRP筋,时科的超高分子量聚乙烯纤维也可以做成FRP筋,就是聚乙烯FRP筋。从模量来说,玻璃纤维的模量是50-70GPa,玄武岩纤维的模量是60-80GPa,时科超高分子量聚乙烯纤维的模量是105GPa,碳纤维的模量是200-250GPa,钢筋的模量是220GPa,所以真正可以取代钢筋,达到钢筋模量的FRP筋,只有碳纤维FRP筋。从延展性来说,钢筋是有延展性的,这位建筑结构,预留了很大的安全空间。而无机纤维的FRP筋,包括玻纤、玄武岩纤维、碳纤维都会脆断,没有延展性。如果断就会直接掰断,这作为结构就很危险。只有聚乙烯的FRP筋的有延展性的,其断裂伸长率是3%。中国香港混凝土喷射混凝土纤维时科海工混凝土纤维不生锈、无腐蚀,耐久性和混凝土同寿命。
时科技术团队对比研究过时科纤维、钢筋网、钢纤维增强的混凝土板的承载力的性能区别,并对比了素混凝土板的承载力。试验浇筑了四块板,大小为2m x 2m x 0.1 m,板中心提供载荷,来测试板的承载力变化和板的变形情况。试验发现,素混凝土的承载力差。时科纤维和钢纤维增强的混凝土板抗裂能力好,但是变形情况和素混凝土基本一致,说明纤维是通过将混凝土拉结在一起来实现抗裂的,因此依然会随着载荷增大而产生变形。钢筋网增强的混凝土板承载力也好,变形也小。说明钢筋网抗裂的机理,是让整体混凝土板具有刚度,让板的变形更小来实现的。因此,纤维与钢筋网的作用机理是不同的,二者结合使用抗裂效果更佳。
当前高延性混凝土的轴拉试验,遵循行业标准《JCT2461-2018 高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验方法》。该试验采用狗骨头形状的试块进行拉伸测试。拉伸试验的优点就是测试数据可以直接应用于结构计算中。其缺点就是试验波动性较大,试块的断裂容易出现在两端的连接位置,而不是中间的试验段。为了避免这个问题,也可以考虑使用碳纤维布对两端的连接位置进行加固。使用时科超高分子量聚乙烯纤维增强高延性混凝土可以实现4%左右的拉伸变形,并出现应变强化和多点开裂的效果。时科超高分子量聚乙烯纤维比聚乙烯醇纤维具有更好增韧效果。
时科超高分子量聚乙烯纤维比聚乙烯醇纤维具有更好增韧效果。 时科生产制备的超高分子量聚乙烯纤维,拉伸强度为2000MPa,弹性模量为105GPa。聚乙烯醇纤维的拉伸强度1000-2000MPa,弹性模量10-30GPa。聚乙烯醇纤维表面具有大量的羟基,因此分散困难,且与水泥的界面粘结太强。日本技术可以通过在纤维表面上油,来降低聚乙烯醇纤维表面羟基的活跃度。然而,油是宏观物质,羟基是微观物质,使用宏观的物质来抵御微观的性能,其难度是很高的,稳定性也是不够的。然而,超高分子量聚乙烯纤维表面没有羟基基团,是疏水材料,因此相比之下,容易分散,与水泥的界面粘结强度也适中。所以,在高延性混凝土的增强中,超高分子量聚乙烯纤维具有更好增韧效果。时科大体积混凝土纤维有效提高混凝土的抗裂性。台州优良喷射混凝土纤维
国际上对隧道和矿井中大量使用钢筋是持怀疑态度的。中国香港混凝土喷射混凝土纤维
从延展性来说,钢筋是有延展性的,这为建筑结构预留了很大的安全空间。而无机纤维的FRP筋,包括玻纤、玄武岩纤维、碳纤维都会脆断,没有延展性。如果断就会直接掰断,这作为结构就很危险。只有聚乙烯的FRP筋的有延展性的,其断裂伸长率是3%。从耐火程度来说,钢筋是完全耐火的,只有到了很高的高温才会融化。但是无机纤维的FRP筋(玻纤、玄武岩纤维、碳纤维)纤维虽然是耐火的,但是包裹纤维的树脂不耐火,高温下会融化。而聚乙烯的FRP筋,纤维比树脂还不耐高温。从价格来说,玻纤便宜,因此使用也多。能和钢筋在模量上媲美的碳纤维FRP筋,其价格是远远高于钢筋的。玄武岩纤维FRP筋价格是玻纤的2倍,聚乙烯纤维的FRP筋是碳纤的50%左右。从耐氯离子腐蚀来说,这是钢筋很大的弱点,而所有FRP筋都不怕氯离子腐蚀。中国香港混凝土喷射混凝土纤维