1纤维混凝土概述
1.1纤维混凝土的发展历程
利用纤维改善复合材料性能的想法起源于民间。早在古代,人们就有将稻草或毛发等物掺入泥巴中增强土坯或土墙的经验。混凝土问世以后,人类开始尝试向其中掺入各种各样的纤维。1910 年,美国人 Porter 把薄钢片掺入混凝土中改善混凝土的抗拉强度和抗冲击性并申请了专利。他还发表了关于短纤维增强混凝土的研究报告,建议把短纤维均匀分散在混凝土中用以强化基体材料。此后,美、英、法、德、日等国先后公布了许多有关用钢纤维混凝土补强结构方面的专利,钢纤维的研制和应用工作也逐步展开。20 世纪 70 年代,廉价钢纤维的研制成功为钢纤维的实际应用创造了有利条件并使钢纤维混凝土的开发和研究工作逐步走向高潮。
合成纤维的研究和应用在世界范围内起步相对较晚。20 世纪 60 年代,Goldfein 开始研究用合成纤维增强混凝土的可能,发现尼龙、聚丙稀、聚乙烯等纤维有利于提高砂浆的抗冲击性。石化工业的发展为制造大量价廉质优的合成纤维提供了可能并大大推动了合成纤维混凝土的研发工作。例如美国希尔兄弟公司利用聚丙稀材料成功开发了杜拉纤维(Durafiber)并在世界各国的建筑行业中获得了成功应用。
玻璃纤维混凝土的研究应用开始于 20 世纪 60 年代。由于玻璃纤维混凝土在使用中暴露了很大的强度和韧性退化问题,加之耐碱性不过关,现在多应用于结构加固,相关的物理研究较少。
碳纤维的研制开始于 20 世纪 60 年代,是目前已知的综合性能最好的纤维之一,它具有抗拉强度和弹性模量很高、化学性质稳定、与混凝土粘结良好等优点,因而对混凝土具有很好的增强增韧效果。碳纤维的主要缺点是价格昂贵,大规模应用受到限制。但随着今后制造工艺的进步,相信碳纤维混凝土的应用前景将会非常广阔。