在混凝土中添加纤维的目的是什么?

在混凝土中添加纤维的目的是什么?

混凝土之所以会开裂,是因为混凝土的拉力较弱。收缩产生应力。温度变化产生应力。荷载产生应力。纤维可弥合细小裂缝,因此对混凝土有帮助。纤维还能将应力分散到整个混合物中。这就是在混凝土中添加纤维的主要目的。.

纤维并非只有一种产品。纤维可以是钢纤维、玻璃纤维、合成纤维或天然纤维。ASTM 按纤维类型对纤维增强混凝土进行了分类。.

什么是纤维增强混凝土(FRC)?

新拌混凝土显示全体积混合的分散纤维

纤维增强混凝土是指在配料中掺入短纤维的混凝土。ASTM C1116 将其描述为将混合均匀的成分交付给购买者的纤维增强混凝土。.

纤维的作用是 “分布加固”。钢筋的作用是 “放置加固”。纤维在基体中无处不在。而螺纹钢则位于特定的拉伸区域。这种差异解释了为什么纤维具有很强的裂缝控制能力,而螺纹钢具有很强的结构拉伸能力。.

目的 1:减少早期开裂

添加纤维后,混凝土板表面的早期毛细裂缝减少

早期开裂可能在最初几个小时就开始了。如果表面干燥过快,就会出现塑性收缩开裂。NRMCA 的指导建议考虑使用合成纤维(ASTM C1116)来减少塑性收缩开裂。.

纤维还有助于减少塑性沉降开裂。NRMCA 将减少塑性沉降裂缝列为主要用途之一。.

为此,聚丙烯微纤维是一种常见的选择。混凝土协会解释说,这些纤维可增加混合料的均匀性、稳定颗粒运动并阻塞渗水通道。这可以减缓渗水速度,有助于减少塑性沉降。同一份说明还指出,当表面快速干燥时,长丝网络有助于减少塑性收缩开裂。.

目的 2:提高开裂后的韧性

混凝土样本显示纤维弥合裂缝,将基体固定在一起

普通混凝土在开裂后会很快失去性能。而纤维混凝土在出现第一道裂缝后仍能保持承载能力,这取决于纤维的种类和用量。.

NRMCA 将 “更强的韧性和抗冲击性 ”列为使用合成纤维的核心原因。.

NRMCA 还解释说,纤维可以弥合裂缝,帮助混凝土紧密结合在一起。.

这个目的是合适的:

  • 有叉车通行的工业用石板
  • 人行道和硬地面
  • 在搬运过程中碎裂的预制构件

目的 3:为某些楼板提供二次收缩和温度加固

地面板加固概念,显示分布式纤维作为二次加固

一些项目使用纤维作为非结构性收缩或温度加固的替代系统。NRMCA 将这一用途和相关文件列为有效用途。.

NRMCA 还指出,如果产品符合硬化混凝土标准,并有 ASTM C1609 残余抗弯强度结果等文件支持,合成纤维可作为辅助加固材料。.

这种用途在地面楼板中很常见,因为地面楼板的主要风险是收缩开裂,而不是悬挂构件的结构抗弯能力。.

目的 4:提高困难浇注的浇注稳定性

喷射混凝土浇注显示纤维加固改善了内聚力

纤维可以提高新拌混凝土的内部支撑力和粘聚力。NRMCA 将此列为主要用途,包括用于陡坡、喷射混凝土和滑模浇筑的混凝土。.

这一优点非常实用。施工人员经常会发现混合料的粘结性更好。这有助于减少喷射混凝土的剥落。混凝土协会还指出,在喷射混凝土中使用聚丙烯纤维可改善初始特性,减少坍塌和回弹。.

目的 5:提高耐久性和表面性能

利用纤维加固设计的混凝土表面具有更高的耐磨性

裂缝控制有助于提高耐久性,因为裂缝宽度可以控制水的进入。更紧密的裂缝模式可以减少液体进入的途径。.

纤维还能提高表面质量。混凝土协会指出,聚丙烯纤维可减少渗出和离析,有助于保持表层砂浆的原始水灰比。它将这一效果与改善面层和提高耐磨性联系起来。.

这个目的是合适的:

  • 仓库地板
  • 坡道和装卸区
  • 暴露于磨损或频繁清洁的石板

目的 6:降低致密混凝土在火灾中爆炸剥落的风险

隧道衬里概念,显示聚丙烯纤维在火灾中形成释放蒸汽压力的通道

致密的混凝土在火灾中会剥落。水分会变成水蒸气。蒸汽压力会迅速增加。在特定设计中,聚丙烯纤维被广泛用于降低这种风险。.

一篇同行评议文章解释了一种常见的机制:当纤维融化时,孔隙就会形成。渗透性增加。蒸汽可以逸出。蒸汽压力下降。剥落风险降低。.

这种用途在隧道规格和高性能混合料中很常见,因为火灾暴露是设计基础的一部分。.

纤维不能用于哪些用途

结构构件中的钢筋笼,显示仍需主要钢筋的位置

纤维混凝土不是结构设计的捷径。NRMCA 规定,合成纤维不得用于替代抗矩钢筋或结构钢筋。NRMCA 还规定,纤维不能用于提高结构抗压或抗弯强度。.

纤维也不会自动允许:

  • 更大的接头间距
  • 更薄的楼板
  • 减少的栏目 NRMCA 将其列为 “不使用 ”预期。.

如何选择合适的纤维用途和类型

根据工作目标选择超细纤维、大纤维或钢纤维的决策清单

一个简单的决定始于一个问题。你想减少什么问题?

如果问题是早期表面开裂

微合成纤维是一种常见的材料。ACI 将微型合成纤维定义为直径小于 0.3 毫米(或同等直径)的纤维。.

如果问题在于韧性和开裂后的性能

大合成纤维或钢纤维通常更合适。ACI 对巨型合成纤维的定义是 0.3 毫米或更大。.

如果问题出在致密混凝土的火灾剥落风险上

聚丙烯超细纤维在这方面的应用非常广泛,尤其是在隧道中。.

买方还应计划控制工作性。混凝土协会警告说,纤维会降低坍落度,因为纤维的作用类似于增稠剂。.

支持规范和验收的标准

规格文件概念,显示 ASTM C1116 和性能测试参考资料

如果您需要一份简洁的采购规范,请从 ASTM C1116 开始。ASTM 规定,该规范适用于混合均匀的纤维增强混凝土。它还按纤维类型(钢纤维、玻璃纤维、合成纤维、天然纤维)对纤维混凝土进行了分类。.

如果您的目标是裂缝后性能,您就应该明确规定性能目标,而不仅仅是 “添加纤维”。NRMCA 指出,使用残余抗弯强度测试(如 ASTM C1609)记录用作二次加固的纤维。.

专家指导

工程师审查混凝土混合目标、纤维类型选择和配料计划 当目的和纤维类型相匹配时,纤维项目才会成功。.

当目的和纤维类型相匹配时,纤维项目才会成功。.

实用的工作流程效果很好:

  1. 业主确定痛点:早期裂缝、接缝损坏、撞击、火灾风险。.
  2. 工程师选择作用:仅裂缝控制、二次加固、裂缝后加固。.
  3. 团队选择纤维类型:微纤维和大纤维,然后根据供应商的数据和试验设定用量。ACI 提供了微型和巨型合成纤维按体积计算的典型用量范围。.
  4. 承包商控制搅拌和固化。纤维可降低风险,但固化仍可控制收缩应力。.

Ecocretefiber™ | 山东建邦化纤有限公司.

Ecocretefiber™ 支持这一过程,首先提供一般指导,然后进行产品匹配:

  • 用于塑料收缩和沉降裂缝控制的微纤维
  • 实现韧性和裂纹后控制目标的宏观合成纤维
  • 符合 ASTM C1116 供应语言的文件支持,以及所需的性能数据

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结论

在混凝土中添加纤维的目的很明确。纤维可以控制早期开裂,尤其是塑性收缩和塑性沉降。.

当纤维类型和用量以裂纹后行为为目标时,纤维可提高韧性和抗冲击性。.

在某些楼板应用中,纤维可作为辅助加固材料,但必须有性能证明文件。.

在遭遇火灾的致密混凝土中,聚丙烯纤维可在融化后增加渗透性,从而降低剥落风险。.

好的规范始于目的。正确的纤维选择、可控的混合以及严谨的固化过程都会带来良好的效果。.

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