探索高性能纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)

探索高性能纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)

　　建筑在追求其有相關(guān)的抗壓、抗拉及抗疲勞要求之外，還應(yīng)能在不同的環(huán)境下，都可以滿足人們對其的正常使用，以下是小編搜集整理的一篇探究高性能纖維混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)的論文范文，歡迎閱讀參考。

　　【摘要】隨著中國城市化建設(shè)的快速推進(jìn)，現(xiàn)代建筑對建筑技術(shù)要求日益提高，普通混凝土已無法達(dá)到現(xiàn)代建筑高強(qiáng)度的物理性能，以至人們逐漸探索研究具有高強(qiáng)度力學(xué)性能的混凝土。而纖維混凝土具有超強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、極好的韌性，使混凝土的脆性得到有效改善。本文主要探討混凝土中添加了高性能纖維對其力學(xué)性能影響。

　　【關(guān)鍵詞】纖維混凝土;力學(xué)性能;耐久性

　　1 纖維混凝土定義

　　混凝土是一種由粒狀材料與水泥或其他基質(zhì)材料所組成的脆性復(fù)合材料，它被廣泛應(yīng)用于城市的發(fā)展建設(shè)，但因其本身抗?jié)B性及抗性變能力差、缺乏較強(qiáng)抗拉強(qiáng)度及應(yīng)變、容易產(chǎn)生脆性破壞等問題難于滿足現(xiàn)代建筑高度、重載、大跨的發(fā)展趨勢。因此，限制了普通混凝土在現(xiàn)代建筑應(yīng)用。為了提高混凝土中的抗壓及抗性變等性能，人們會在混凝土中加入一定比例的纖維復(fù)合材料，形成我們本文所說的纖維混凝土。纖維混凝土因其獨(dú)特的性能已被越來越多的工程建筑所采用。其中聚丙稀纖維、鋼纖維、玻璃纖維等應(yīng)用較為廣泛。

　　2、力學(xué)性能

　　混凝土的主要通過其基本力學(xué)性能、抗彎沖擊性、抗疲勞性、抗?jié)B性、抗凍性以及增機(jī)理力學(xué)性來表現(xiàn)及具體的性能。下面就主要通過鋼纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土、素混凝土這三種材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行對比研究試驗(yàn)，從而探討高性能纖維混凝土的力學(xué)優(yōu)劣。

　　2.1高性能纖維混凝土抗壓強(qiáng)度

　　工程建筑中受壓構(gòu)件主要是混凝土，它的抗壓性能是其最基本的要求，抗壓強(qiáng)度的大小是劃分混凝土等級的重要指標(biāo)。而其抗壓強(qiáng)度的大小受到不同材料及材料摻量組成的影響。通過實(shí)驗(yàn)我們可以得知，高性能纖維混凝土抗壓能力要明顯優(yōu)于普通混凝土，使其改變普通混凝土塑性能力，因其本身纖維的作用有效的保護(hù)了地震等地質(zhì)災(zāi)害對建筑的破壞。

　　2.2高性能纖維混凝土抗拉性能

　　抗拉強(qiáng)度顧名思義是混凝土的極限拉應(yīng)變值。因普通混凝土其脆性大，形變能力小。因此如何改變普通混凝土的抗拉性能是建筑中重要的問題，現(xiàn)就在普通混凝土中添加不同高性能纖維后對混凝土抗拉強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖：

　　從上圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可得知，在普通的混凝土中添加相關(guān)的高性能纖維有效的增加了其抗拉性能，其中在混凝土中添加鋼纖維所產(chǎn)生的抗拉性要比聚丙烯纖維強(qiáng)的多，主要原因在于鋼纖維要比聚丙烯纖維有更強(qiáng)的彈性及強(qiáng)度，使其在作用力時所能承受的耐力較大。高性能纖維混凝土有效的改變了混凝土的強(qiáng)度及韌性，使建筑的連接作用得到提高，大大減緩了裂紋擴(kuò)展速度，使建筑表現(xiàn)出良好的延性破壞特征。

　　2.3高性能纖維混凝土抗疲勞性能

　　建筑疲勞指的是建筑物在循環(huán)擾動應(yīng)力持續(xù)作用下導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化的過程。它一直是工程發(fā)生重大破壞時間的最主要原因。因此，如何解決建筑材料疲勞性是當(dāng)前許多需承受反復(fù)荷載作用工程面臨的重要問題。現(xiàn)擬在混凝土當(dāng)中加入高性能纖維進(jìn)行試驗(yàn)，看是否能有效的改變混凝土的抗疲勞性。(A-普通混凝土;B-聚丙烯;C-杜拉纖維;D-鋼纖維)

　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以得知，經(jīng)過40萬次疲勞循環(huán)加載后，在普通混凝土中添加了高性能纖維后，其本身的抗疲勞能力可以得到較大的提升，說明高性能纖維能有效改善混凝土的抗疲勞性能。其中鋼纖維混凝土的抗疲勞性能力最強(qiáng)，普通混凝土的抗疲勞性最弱;同時在通過40萬次疲勞循環(huán)后混凝土的抗疲勞剩余強(qiáng)度可以得知，普通混凝土經(jīng)過40萬次疲勞循環(huán)后其剩余的抗疲勞能力不到原來的一半，而其余三種添加了高性能纖維后的混凝土其抗疲勞能力下降的并不是非常明顯，其中以鋼纖維混凝土的剩余強(qiáng)度為最佳，聚丙烯及杜拉纖維其抗疲勞性能下降也是相近。

　　由此可以簡單的得知，在建筑的混凝土當(dāng)中加入一定比例的高性能纖維能夠有效的提高建筑的抗疲勞能力，而且其可以在經(jīng)受一定循環(huán)作用力后依然可以保持較高的抗疲勞能力，能夠有效的減少建筑開裂等問題，給國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟(jì)收益。

　　3、改善混凝土耐久性能

　　建筑在追求其有相關(guān)的抗壓、抗拉及抗疲勞要求之外，還應(yīng)能在不同的環(huán)境下，都可以滿足人們對其的正常使用，所以要求我們的建筑需要有良好的耐久性能。當(dāng)遇到洪水時承受較大壓力，水的作用要求其擁有一定的抗?jié)B能力，當(dāng)在寒冷的環(huán)境中又必須具備一定的抗凍能力，使其可以適應(yīng)環(huán)境的變化而保持建筑本身原有的性能。人們一直認(rèn)為混凝土是耐久性最好的材料，因?yàn)榛炷�土相比于金屬材料不易腐蝕生銹。但是隨著時間的推移，普通混凝土的缺點(diǎn)也日益顯現(xiàn)出來，因此人們在建設(shè)的過程中，通過在混凝土當(dāng)中添加一定比例的高性能纖維，改善其耐久性能，而耐久性的具體主要是以混凝土的抗?jié)B性及抗凍性體現(xiàn)。

　　3.1抗?jié)B能力的改善

　　在實(shí)際的建設(shè)當(dāng)中，在混凝土中添加一定比例的高性能纖維后，一方面，在孔隙之間產(chǎn)生的滲水纖維在混凝土中形成約束力，能夠緊密的連接混凝土內(nèi)部的通道，減少了大孔隙或裂隙的產(chǎn)生，從而使混凝土中的抗?jié)B能力得到加強(qiáng)。另一方面混凝土大量的纖維孔隙之間形成錯綜復(fù)雜的網(wǎng)格，不僅使孔隙得到細(xì)化，而且大大改善了混凝土的結(jié)構(gòu)，使混凝土硬化后，孔隙之間變得更加曲折，有效的減小了與混凝土表面的連通，導(dǎo)致外界水進(jìn)入混凝土內(nèi)部需要經(jīng)過復(fù)雜的孔隙，有效的阻擋了滲水，使混凝土的滲水性能得到大大的提高，延長了建筑的使用壽命。

　　3.2抗凍能力的提高

　　在一定的條件下，通過多次的凍融循環(huán)作用，混凝土的強(qiáng)度及外觀并未受到影響的能力就是混凝土的抗凍能力。這種能力直接影響著建筑所能使用的年限及功能，因此抗凍能力也是衡量混凝土耐久性及長久性的技術(shù)性指標(biāo)。雖然在目前為止，依然沒有完全弄明白混凝土的凍融具體原理，解決混凝土抗凍革命性的技術(shù)仍需要時日。但是，在已有的技術(shù)條件下，如何提高建筑抗凍性，通過添加高性能纖維確實(shí)是一種較為可行的方法。

　　因?yàn)樵诨炷�土�?dāng)中添加一定比例的高性能纖維，一方面，使細(xì)小的縫隙在混凝土中充分的連接，達(dá)到一個緊密的狀態(tài)，使水分在其內(nèi)部遷移難度加大，緩解了滲水及靜水壓力，從而使縫隙應(yīng)凍融產(chǎn)生的應(yīng)力擴(kuò)展到其內(nèi)部，另一方面其內(nèi)部產(chǎn)生的阻力有效的阻止及分散混凝土早期的開裂現(xiàn)象，有效的抑制了凍融所引起的開裂現(xiàn)象，因此使其抗凍性得到提高。

　　4 結(jié)束語

　　高性能纖維混凝土是一種多相復(fù)合材料，對其性能影響的因素相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。本文通過簡單的試驗(yàn)驗(yàn)證在混凝土中添加一定比例高性能纖維材料對其力學(xué)性能的影響，可以看到，高性能纖維混凝土在力學(xué)性能上確實(shí)存在著許多優(yōu)勢，有效的增強(qiáng)了混凝土的性能及壽命。但是因受各方面因素限制，文章研究中存在許多不足之處，還需進(jìn)一步進(jìn)行高性能纖維混凝土的耐久性影響機(jī)理等方面，還需要進(jìn)一步探討混凝土建筑中選取的最合適的纖維種類以及具體如何調(diào)配具體摻量。