探索高性能纖維混凝土的力學性能試驗

探索高性能纖維混凝土的力學性能試驗

　　建筑在追求其有相關的抗壓、抗拉及抗疲勞要求之外，還應能在不同的環境下，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性能試驗的論文范文，歡迎閱讀參考。

　　【摘要】隨著中國城市化建設的快速推進，現代建筑對建筑技術要求日益提高，普通混凝土已無法達到現代建筑高強度的物理性能，以至人們逐漸探索研究具有高強度力學性能的混凝土。而纖維混凝土具有超強的抗拉強度、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性能影響。

　　【關鍵詞】纖維混凝土;力學性能;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材料所組成的脆性復合材料，它被廣泛應用于城市的發展建設，但因其本身抗滲性及抗性變能力差、缺乏較強抗拉強度及應變、容易產生脆性破壞等問題難于滿足現代建筑高度、重載、大跨的發展趨勢。因此，限制了普通混凝土在現代建筑應用。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、玻璃纖維等應用較為廣泛。

　　2、力學性能

　　混凝土的主要通過其基本力學性能、抗彎沖擊性、抗疲勞性、抗滲性、抗凍性以及增機理力學性來表現及具體的性能。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性能進行對比研究試驗，從而探討高性能纖維混凝土的力學優劣。

　　2.1高性能纖維混凝土抗壓強度

　　工程建筑中受壓構件主要是混凝土，它的抗壓性能是其最基本的要求，抗壓強度的大小是劃分混凝土等級的重要指標。而其抗壓強度的大小受到不同材料及材料摻量組成的影響。通過實驗我們可以得知，高性能纖維混凝土抗壓能力要明顯優于普通混凝土，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了地震等地質災害對建筑的破壞。

　　2.2高性能纖維混凝土抗拉性能

　　抗拉強度顧名思義是混凝土的極限拉應變值。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度進行試驗，試驗結果如圖：

　　從上圖實驗數據中可得知，在普通的混凝土中添加相關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生的抗拉性要比聚丙烯纖維強的多，主要原因在于鋼纖維要比聚丙烯纖維有更強的彈性及強度，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度及韌性，使建筑的連接作用得到提高，大大減緩了裂紋擴展速度，使建筑表現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擾動應力持續作用下導致建筑結構局部結構剛度發生變化的過程。它一直是工程發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前許多需承受反復荷載作用工程面臨的重要問題。現擬在混凝土當中加入高性能纖維進行試驗，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)

　　從實驗數據中可以得知，經過40萬次疲勞循環加載后，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，普通混凝土的抗疲勞性最弱;同時在通過40萬次疲勞循環后混凝土的抗疲勞剩余強度可以得知，普通混凝土經過40萬次疲勞循環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，而且其可以在經受一定循環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，給國民經濟的發展帶來巨大的經濟收益。

　　3、改善混凝土耐久性能

　　建筑在追求其有相關的抗壓、抗拉及抗疲勞要求之外，還應能在不同的環境下，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。當遇到洪水時承受較大壓力，水的作用要求其擁有一定的抗滲能力，當在寒冷的環境中又必須具備一定的抗凍能力，使其可以適應環境的變化而保持建筑本身原有的性能。人們一直認為混凝土是耐久性最好的材料，因為混凝土相比于金屬材料不易腐蝕生銹。但是隨著時間的推移，普通混凝土的缺點也日益顯現出來，因此人們在建設的過程中，通過在混凝土當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滲性及抗凍性體現。

　　3.1抗滲能力的改善

　　在實際的建設當中，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部的通道，減少了大孔隙或裂隙的產生，從而使混凝土中的抗滲能力得到加強。另一方面混凝土大量的纖維孔隙之間形成錯綜復雜的網格，不僅使孔隙得到細化，而且大大改善了混凝土的結構，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，導致外界水進入混凝土內部需要經過復雜的孔隙，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作用，混凝土的強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性指標。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仍需要時日。但是，在已有的技術條件下，如何提高建筑抗凍性，通過添加高性能纖維確實是一種較為可行的方法。

　　因為在混凝土當中添加一定比例的高性能纖維，一方面，使細小的縫隙在混凝土中充分的連接，達到一個緊密的狀態，使水分在其內部遷移難度加大，緩解了滲水及靜水壓力，從而使縫隙應凍融產生的應力擴展到其內部，另一方面其內部產生的阻力有效的阻止及分散混凝土早期的開裂現象，有效的抑制了凍融所引起的開裂現象，因此使其抗凍性得到提高。

　　4 結束語

　　高性能纖維混凝土是一種多相復合材料，對其性能影響的因素相當的復雜。本文通過簡單的試驗驗證在混凝土中添加一定比例高性能纖維材料對其力學性能的影響，可以看到，高性能纖維混凝土在力學性能上確實存在著許多優勢，有效的增強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，還需進一步進行高性能纖維混凝土的耐久性影響機理等方面，還需要進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配具體摻量。