淺談合成纖維在國內(nèi)混凝土建材中的應(yīng)用

孫廣輝

/北京鐵建永泰新型建材有限公司

淺談合成纖維在國內(nèi)混凝土建材中的應(yīng)用

孫廣輝

/北京鐵建永泰新型建材有限公司

在我國建筑工程行業(yè)高速發(fā)展的背景下，我國建筑工程技術(shù)與材料得到了創(chuàng)新與改革發(fā)展，并取得了一定的成效。而纖維混凝土的應(yīng)用則是我國建筑工程項目研發(fā)的重點(diǎn)?；诖?，本文以合成纖維相關(guān)概述出發(fā)，對纖維混凝土中合成纖維的應(yīng)用進(jìn)行了分析與簡述，以供參考。

合成纖維；混凝土建材；應(yīng)用

引言：

混凝土是我國建筑工程項目建設(shè)中重要材料，在我國工程項目建設(shè)中占有重要地位。隨著近年來，建筑行業(yè)的不斷發(fā)展以及建設(shè)工藝技術(shù)的強(qiáng)化與提升，建筑工程建設(shè)對混凝土建材提出了更高的要求與使用標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、韌度、使用耐久性、抗震抗裂性成為混凝土建材研發(fā)與應(yīng)用的重點(diǎn)。而纖維與混凝土的合理搭配，則有效促進(jìn)了混凝土性能的優(yōu)化，有利于促進(jìn)我國建筑領(lǐng)域的優(yōu)化發(fā)展?；诖耍疚囊院铣衫w維的應(yīng)用為例，對其進(jìn)行了簡要分析。

1.合成纖維相關(guān)概述

合成纖維又被稱為“纖聚合物”是化學(xué)纖維中的一種，是具有一定可溶性/可熔性，由人工合成與處理后，形成的線型聚合物[1]。因此，合成纖維除具有一般化學(xué)纖維本質(zhì)特性外（包括高強(qiáng)度、高彈性、輕質(zhì)量、可長期保存等），不同類型的合成纖維也具有一定的獨(dú)特性，如聚丙烯腈纖維的機(jī)械抗張性較強(qiáng)；聚丙烯(PP)纖維的化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)；聚乙烯(PE)纖維熱穩(wěn)定性、可塑性較強(qiáng)；聚酞胺(PA)纖維水泥融合性較強(qiáng)；芳香族聚酞胺纖維具有高強(qiáng)高模性等等。

2.合成纖維在國內(nèi)混泥土建材中的應(yīng)用

由于混凝土具有廉價性、可塑性以高抗壓性，因此在我國建筑領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值，是我國建筑工程項目建設(shè)常用的施工材料之一。但是由于混凝土具有一定的脆弱性，加之在水泥混凝土施工應(yīng)用過程中，受自身本質(zhì)因素的影響，易出現(xiàn)裂縫、下滲、腐蝕、凍裂等問題。而通過適當(dāng)?shù)奶砑雍铣衫w維，則可有效改善上述問題，促進(jìn)混凝土質(zhì)量與性能的優(yōu)化與提升，保證混凝土作用的最大化發(fā)揮，具體分析如下。

2.1 用于提升混凝土建材抗裂性

在建筑工程混凝土施工工程中，由于混凝土材料存在一定的水分，因此在進(jìn)行水泥攪拌過程中，會產(chǎn)生一定的“水化熱反映”，從而在一定程度上使混凝土建材塑性收縮，出行干裂、硬化裂縫等問題，進(jìn)而影響導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的性能（包括使用耐久性、穩(wěn)定性、抗震可滲性等）。而據(jù)試驗與實踐證明，在混凝土中適當(dāng)?shù)奶砑雍铣衫w維（如，0.045%～1.12%體積比例的聚丙烯纖維），可有效提升混凝土的抗裂性（62%～78%）[2]。與此同時，合成纖維的粘結(jié)力加強(qiáng)了混凝土的塑性，使混凝土構(gòu)件在受力作用下，張力得到提升，從而避免了混凝土使用過程中早裂現(xiàn)象的從產(chǎn)生，有效加大了其使用耐久性。

2.2 用于增強(qiáng)混凝土建材的強(qiáng)韌性

由于混凝土材料本質(zhì)具有“脆弱性”，因此在建筑構(gòu)成施工過程中，當(dāng)混凝土受到一定的拉力時，很容易穿現(xiàn)裂縫問題。相關(guān)資料與實踐證明，合成纖維所具有的延伸性、粘結(jié)性使其在混凝土建材應(yīng)用過程中，形成“三維網(wǎng)狀”結(jié)構(gòu)，從而提升混凝土整體的粘結(jié)性。當(dāng)纖維混凝土受力作用時，實現(xiàn)了“力”在纖維網(wǎng)中的有效傳遞，并在傳遞過程中，將力進(jìn)行分散與削弱，這在一定程度上有效提升了混凝土建材的受力強(qiáng)度。與此同時，當(dāng)混凝土受力出行開裂時（既定氛圍內(nèi)）合成纖維所具有的延伸性，促使混凝土出現(xiàn)變現(xiàn)，從而改善了混凝土自身的脆弱性，提升了其整體韌性。例如，在《聚酯牽伸絲纖維對水泥抗折強(qiáng)度的影響》（周錫武，吳本英，2002）實驗分析中，得出在混凝土中加入聚酯纖維（體積比為0.5%），在既定時間內(nèi)，混黏土抗折強(qiáng)度教原有狀態(tài)提升了34.5%～37.3%。

2.3 用于增強(qiáng)混凝土建材的抗?jié)B性

據(jù)相關(guān)資料分析與實踐經(jīng)驗整合發(fā)現(xiàn)，既定條件下（通常為1.29Mpa水壓下）在混凝土中融入體積比“0.045%～0.13%”的聚丙烯合成纖維，混黏土的抗?jié)B性相對與原本狀態(tài)而言，提升了40%～48%（王依民，倪建華，2002）/（彭苗2012）[3]。其原因在于，由于混凝土是一種密度非均勻性復(fù)合型材料，在細(xì)微處存在諸多縫隙，加之混凝土在干燥環(huán)境下易出現(xiàn)開裂為題，因此在混凝土工程中，其抗?jié)B性相對較低。而加入一定量的合成纖維后，合成纖維有效提升了混凝土內(nèi)部溝通性與約束力，從而增強(qiáng)了混凝土密度，降低了混凝土內(nèi)部孔隙直徑，進(jìn)而增強(qiáng)混凝土建材的抗?jié)B性。

2.4 用于增強(qiáng)混凝土建材的抗凍融性、抗化學(xué)腐蝕性

從閻利、王紹東《聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土概述》；史小興《合成纖維在混凝土中的效果和機(jī)理綜述》以及王浩宇《聚乙烯醇纖維水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能及抗凍性能試驗研究》等文獻(xiàn)資料中，均可探知合成纖維在混凝土建材中的科學(xué)應(yīng)用，在提升混凝土抗裂性、抗?jié)B性、抗壓性等同時，合成纖維三維網(wǎng)狀應(yīng)用結(jié)構(gòu)的布設(shè)，也在一定程度上提升了混凝土建材的抗凍融性以及抗化學(xué)腐蝕性[4]。

2.5 用于增強(qiáng)混凝土建材的抗沖擊性

通過對合成纖維的不同處理，如機(jī)械處理、表面活性劑處理、氧氟處理等，可有效提升合成纖維整體質(zhì)量，而將處理后的合成纖維應(yīng)用與混凝土施工工程中，可有效提升混凝土構(gòu)件的抗壓性與抗震性，當(dāng)混凝土構(gòu)件受到外力沖擊時，纖維混凝土經(jīng)負(fù)荷力進(jìn)行轉(zhuǎn)移、分散與削弱，從而提升了混凝土的抗沖擊性。例如，經(jīng)驗整合發(fā)現(xiàn)在混凝土中摻入體積比為0.45%～1.55%的聚丙烯時，纖維混凝土整體的抗沖擊性能提升了75%～146%[4]。由此可見，將合成纖維應(yīng)用與混凝土建材中，可有效促進(jìn)建筑工程項目的穩(wěn)定性、固定性與安全性的提升，對建筑工程建設(shè)具有重要意義。

結(jié)論：綜上所述，合成纖維在混凝土建材中的合理應(yīng)用，不僅可有效提升混凝土本質(zhì)性能，促進(jìn)混凝土向高強(qiáng)度、高韌性、強(qiáng)抗震抗裂性等優(yōu)化趨勢發(fā)展，也可有效改善合成纖維行業(yè)廢氣材料對環(huán)境的污染，提升產(chǎn)品利用率，降低建筑成本，提升經(jīng)濟(jì)與社會效益。

[1]羅力中,劉露,劉舒陽,等.塑鋼纖維混凝土的抗沖擊性能初步試驗研究[J].江西建材,2016,10:1-3.

[2]卜良桃,周云鵬.纖維水泥砂漿與混凝土界面黏結(jié)性能鉆芯拉拔試驗研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,04:291-296.

[3]王浩宇,田穩(wěn)苓.聚乙烯醇纖維水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能及抗凍性能試驗研究[J].工業(yè)建筑,2017,01:123-125+130.

[4]楊慧,曹亞,陳磊.超高強(qiáng)改性合成纖維在機(jī)場道面混凝土中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2015,19:184-187.