用于混凝土的最佳纤维是什么?

用于混凝土的最佳纤维是什么?

“最佳 ”取决于具体问题,问题必须放在首位

承包商经常会问:“混凝土用什么纤维最好?规范编写者也会问同样的问题。买方想要一个答案,因为购买需要速度和清晰度。.

如果团队先提出一个小问题,还是会取得更好的结果。团队应该问:“我们需要减少什么问题?楼板团队可能需要减少早期表面裂缝。隧道团队可能需要减少火灾中的剥落风险。预制团队可能需要更坚固的边缘和更少的碎裂。路面团队可能需要在反复车轮载荷下具有更高的韧性。.

大多数现代纤维指导都采用相同的出发点。团队应将 微型纤维宏纤维. .ACI 544.3R 将微合成纤维定义为直径小于 0.3 毫米(或同等直径)的纤维,将大合成纤维定义为直径大于 0.3 毫米的纤维,ACI 规定聚丙烯纤维既可以是微合成纤维,也可以是大合成纤维。.

由于微纤维和大纤维在混凝土中的作用不同,因此将它们分开也有帮助。微纤维主要在浇筑后的最初几个小时发挥作用。宏观纤维主要在开裂开始后发挥作用,它们有助于承载荷载和控制裂缝开裂。.

将细短合成纤维与较长较粗的合成纤维放在平面上进行尺寸比较。.

微纤维:处理新拌混凝土早期裂缝的 “最佳 ”选择

新铺设的楼板在最终凝固之前就可能开裂。当风力和热力将表面的水分带走时,楼板就会开裂。混凝土在钢筋和大骨料周围沉降时,楼板也会开裂。这些都是早期裂缝模式,在楼板上很常见。.

许多团队选择 微型聚丙烯(PP)纤维 这就是原因。NRMCA 将合成纤维描述为有助于弥合和扩展裂缝的材料,并将其优点与收缩、温度和弯曲引起的裂缝联系起来,同时指出纤维是在搅拌前或搅拌过程中添加的。.

超细 PP 纤维网络的效果很好,因为纤维会在浆料中扩散,并在混凝土还很薄弱时帮助将混合物固定在一起。超细 PP 纤维也符合施工现场的实际情况,因为在大多数施工中,施工人员可以在不改变钢筋计划的情况下添加这种纤维。.

如果您的主要痛点是塑料收缩开裂,那么超细 PP 纤维通常是最佳首选。. 这也是许多住宅和商业楼板及铺面使用超细 PP 纤维的原因。.

在风吹日晒下进行大板浇筑,工作人员在附近放置固化材料。.

宏纤维:需要裂纹后性能时的 “最佳 ”选择

混凝土开裂后,问题就来了。楼板会因车轮荷载、齿条荷载和接缝移动而开裂。路面会在重复荷载作用下开裂。喷射混凝土会在地面运动中开裂。这些问题需要韧性和首次开裂后的剩余强度。.

宏纤维正是针对这一需求而设计的。西卡的纤维增强混凝土手册指出,常见的纤维材料包括钢和聚烯烃纤维(如聚丙烯),并强调性能来自于复合行为,而不仅仅是一种纤维特性。.

设计人员通常通过抗弯试验来验证纤维的宏观贡献。ASTM C1609 规定,该测试使用第三点加载测试中梁的荷载-挠度曲线参数来评估纤维增强混凝土的抗弯性能。.

如果您的主要需求是裂纹后的承载能力,那么宏观纤维通常是最合适的,而且测试数据必须与设计目标相匹配。. 当需要考虑腐蚀风险和操作简便性时,巨型聚丙烯纤维可能是一个不错的选择;当需要非常高的残余强度时,钢纤维可能是一个不错的选择。.

实验室框架对混凝土梁施加三点加载,同时传感器跟踪挠度,进行 C1609 式测试。.

钢纤维:优先考虑高残余强度时的 “最佳 ”选择

钢纤维在纤维增强混凝土中的应用由来已久。由于钢具有很高的抗拉强度和刚度,因此钢纤维可以提供很高的桥接强度。钢纤维还为产品类型和分类带来了明确的标准框架。.

ASTM A820 规定了纤维增强混凝土用钢纤维的最低要求,并定义了冷拔钢丝、切割薄片和熔融提取纤维等钢纤维类型。.

一些项目选择钢纤维是因为设计人员可以达到较高的残余强度等级,设计人员可以将其用于地面支撑板、隧道衬里和工业路面。有些项目之所以选择钢纤维,还因为在某些板系统中,如果设计方法支持,钢纤维可以减少或取代网格布。.

钢纤维仍有其局限性。在某些暴露条件下,钢纤维会被腐蚀。有些团队还希望在某些表面处理中避免钢纤维在表面突出。这些取舍并不会使钢纤维变得 “糟糕”。这些取舍只意味着工作条件决定了钢纤维是否是最佳选择。.

特写显示小堆中的钩状钢纤维和直钢纤维。.

聚丙烯(PP)纤维:通常是耐用、低腐蚀风险和易于处理的 “最佳 ”选择

许多团队选择聚丙烯纤维,因为聚丙烯是一种在混凝土环境中经久耐用的聚合物,而且不会生锈。ASTM C1116 中指出,聚烯烃等纤维(包括聚丙烯)在混凝土中具有耐久性。.

聚丙烯纤维也分为微观和宏观两类,这种划分与主要的使用情况相吻合。.

  • 超细 PP 纤维 通常以早期开裂和表面完整性为目标。ACI 544.3R 用 0.3 毫米线定义了微合成纤维。.
  • 巨型 PP 纤维 团队通常通过 ASTM C1609 等测试来评估这种效果。.

在特定情况下,聚丙烯纤维还能提高防火性能。一些隧道项目和高性能混凝土项目使用聚丙烯微纤维来降低爆炸剥落风险。一篇关于剥落风险的综述论文指出,在混凝土中添加聚丙烯纤维可降低火灾导致的剥落风险。.

一份关于抗爆炸性剥落的技术文件指出,使用聚丙烯纤维抑制火灾中的爆炸性剥落已成为世界上许多地方的普遍做法,特别是在隧道施工中。.

如果您的工作需要裂缝控制、耐久性和低腐蚀性,聚丙烯纤维通常是最佳的综合选择。. 具体答案仍取决于您需要的是微观行为还是宏观行为。.

一名工人在现场将一袋袋聚丙烯纤维装入旋转的预混料卡车桶中。.

玻璃纤维:GFRC 和需要拉伸加固的薄板的 “最佳 ”选择

有些项目不使用纤维,主要用于板裂缝。有些项目使用纤维来制作薄混凝土板和建筑外形。玻璃纤维增强混凝土(GFRC)就是一个明显的例子。.

AR 玻璃纤维专为碱性水泥环境而设计。Concrete Network 指出,AR 玻璃纤维的耐碱性来自于添加的氧化锆,并指出最好的纤维的氧化锆含量为 19% 或更高。.

一份实用的 GFRC 参考资料也指出,AR 玻璃纤维是 GFRC 中使用的主要增强材料。.

如果您的工作是制作 GFRC 面板和薄壳、, AR 玻璃纤维 通常是最佳的纤维选择。. 施工队仍应根据 GFRC 工艺和混合料设计匹配纤维长度和分散方法。.

在准备混合切碎的 AR 玻璃纤维时,一个薄的 GFRC 面板模具放在桌子上。.

玄武岩纤维:当耐用性和耐化学性很重要,并且设计可以接受加工性变化时,玄武岩纤维是 “最佳 ”选择

玄武岩纤维 玄武岩纤维是一种矿物纤维,可改善韧性、裂纹控制和某些耐久性指标。玄武岩纤维在海洋和工业暴露问题的讨论中也备受关注。.

关于玄武岩纤维增强混凝土的综述介绍了玄武岩纤维的优势,如弹性模量高、断裂强度高、耐腐蚀和抗冻性好。.

PMC 关于玄武岩纤维增强混凝土的一篇评论指出,玄武岩纤维增强混凝土具有抗拉强度高、弹性模量大、耐酸性更强等优点,同时也指出了与某些替代品相比,玄武岩纤维增强混凝土具有流动性降低、价格较高等缺点。.

如果作业环境恶劣,需要额外的裂缝控制和耐久性,玄武岩纤维是最佳选择。. 团队仍应进行试批,因为可加工性的变化会影响贴装的成功率。.

一小束深色玄武岩纤维紧挨着裂纹紧密的混凝土样本。.

PVA 纤维和 ECC:实现极高延展性和紧密裂缝宽度的 “最佳 ”选择

有些工程需要的不仅仅是 “减少开裂”。有些工程需要的是一种既能承受拉伸应变,又能承受荷载并控制裂缝宽度的材料。工程水泥基复合材料(ECC)就是一个重要的例子。 PVA 纤维 在 ECC 系统中很常见。.

Frontiers 将 ECC 描述为超韧性纤维增强水泥基复合材料,并将 ECC 拉伸应变硬化行为与纤维、基体和界面之间的微观力学联系起来。.

PMC 的一篇关于 ECC 耐久性能的论文也指出,ECC 因其拉伸应变硬化和多重开裂特性而受到更多关注,并提到 PVA 纤维的成本可能会限制其广泛应用。.

如果您的目标是实现高延展性和严格的裂缝控制以获得回弹性,那么 ECC 型系统中的 PVA 纤维可能是最佳选择。. 施工队应预计材料成本会更高,对混合控制的要求也会更高。.

特写显示,水泥试样在拉伸加载后仍完好无损,但出现了许多细小裂纹。.

标准和设计指南如何帮助您挑选 “最佳 ”纤维,而无需猜测

当买方将选择与标准语言和标准测试数据联系起来时,就能使纤维的选择变得简单。.

1) 对合成纤维采用微观与宏观分割法

ACI 544.3R 给出了微合成纤维和大合成纤维 0.3 毫米的分割线。.

这种拆分很有帮助,因为它直接与功能挂钩,而且可以帮助团队避免为宏观工作购买微型纤维。.

2) 对合成纤维使用耐久性语言

ASTM C1116 要求提供证明文件,证明水泥浆和外加剂暴露在潮湿和碱性条件下的耐劣化性,并指出聚丙烯等聚烯烃在混凝土中已被证明具有耐久性。.

当项目文件需要一条干净的合规线时,这一点很重要。.

3) 使用残余强度测试来检测宏观性能

ASTM C1609 根据荷载-挠度曲线定义了挠曲性能评估。.

买方应要求提供测试方法和报告的残值,买方应将这些值与所使用的设计指南相匹配。.

4) 使用明确的钢纤维产品类型标准

ASTM A820 规定了钢纤维的类型和基本要求。.

这为采购人员提供了一个共享的采购词汇。.

5) 当项目使用 EN 实践时,使用基于 EN 的声明

新加坡的一份设计指南规定,钢纤维必须符合 EN 14889-1 标准,聚合物纤维必须符合 EN 14889-2 标准,并将纤维加固混凝土的设计与残余强度等级挂钩。.

一份解释 EN 14889-2 的技术说明还指出,制造商在 EN 测试框架中声明在 CMOD 值下达到所述残余抗弯强度的纤维单位体积。.

这些工具并不能消除工程判断。这些工具可以减少混淆,使供应商之间的比较更加公平。.

实用的 “最佳纤维 ”应用图

团队可将该地图用作快速决策指南。.

地面板和仓库地板

施工团队通常希望减少早期裂缝,并提高交通状况下的使用性能。微细聚丙烯纤维通常适用于早期裂缝控制,而粗纤维则适用于裂缝后的性能需求。ACI 定义了微纤维和大纤维合成纤维组,PP 纤维可以属于其中任何一组。.

当设计需要更高的残余强度和刚度时,团队可以选择钢纤维。.

隧道和火灾剥落风险

一个团队经常在高性能混凝土中使用聚丙烯微纤维来防止剥落。一篇综述论文支持聚丙烯纤维可降低火灾造成的剥落风险,一篇技术论文指出这种做法在隧道建设中已十分普遍。.

建筑板材和薄型产品

一个团队经常将 AR 玻璃纤维用于 GFRC。AR 玻璃纤维专为碱性混凝土而设计,其中的氧化锆成分可增强抗碱性。.

海洋和工业暴露及耐久性工作

当耐化学腐蚀性和韧性很重要时,团队可以考虑使用玄武岩纤维,同时还应该计划进行可加工性检查。.

抗震、抗冲击和严格控制裂缝宽度

当延展性和多重开裂行为是首要目标时,团队可考虑将 PVA 纤维应用于 ECC 类型的系统中,同时团队应计划好更高的成本和更严格的混合控制。.

Ecocretefiber™ 适用于既要 “最佳 ”效果又要易于施工的情况

Ecocretefiber™ 生态岩浆纤维 专注于混凝土用聚丙烯纤维解决方案,我们的产品符合规范已经使用的微观和宏观框架。ACI 544.3R 给出了 0.3 毫米的裂缝,并指出聚丙烯纤维可以是微合成纤维或大合成纤维。.

ASTM C1116 指出,聚丙烯等聚烯烃在混凝土中的耐久性已得到证实,这为聚丙烯纤维的长期使用提供了信心。.

ASTM C1609 提供了使用荷载-挠度曲线验证宏纤维抗弯性能的标准路径。.

山东建邦化纤有限公司. 通过稳定的供应、一致的纤维几何形状和清晰的文档为买家提供支持。这样,买方就可以根据工作需要选择合适的纤维,买方也可以建立一个适用于各种浇注的可重复规格。.

纤维袋托盘摆放在干净的仓库里,每个袋子上都贴有产品类型标签和批次标签。.

结论

没有一种最佳纤维适用于所有混凝土。最佳纤维应与问题、规格和浇筑方法相匹配。微纤维通常最适用于早期裂缝控制,而大纤维通常最适用于裂缝后的强度和韧性。ACI 544.3R 将微纤维和大纤维的简单分界线定为 0.3 毫米,并规定聚丙烯纤维可以属于其中任何一组。.

ASTM A820 提供了钢纤维类型的标准框架。.

ASTM C1116 指出,聚丙烯等聚烯烃在混凝土中非常耐用。.

对于 GFRC 而言,AR 玻璃纤维通常是最佳选择,而氧化锆成分则有助于提高耐碱性。.

在以耐用性或延展性为设计目标的特殊情况下,玄武岩纤维和 PVA 纤维是最佳选择。.

如果您希望选择一种符合普通规格和实际施工现场工作流程的实用纤维,山东建邦化纤有限公司生产的 Ecocretefiber™ 可满足您对微细和粗聚丙烯纤维的需求。.

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