綠色環(huán)保纖維混凝土性能研究進(jìn)展范文

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摘要:文章對(duì)綠色環(huán)保纖維混凝土的力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了研究。列舉了普通的纖維紡織材料：鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維、滌綸纖維等，分析了材料特點(diǎn)和制成纖維混凝土的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。介紹綠色環(huán)保纖維混凝土的研究進(jìn)展，對(duì)其性能進(jìn)行分析，指出其存在的不足。展望未來，推廣應(yīng)用綠色環(huán)保纖維混凝土，能達(dá)到節(jié)約資源、綠色環(huán)保目的。

關(guān)鍵詞:綠色環(huán)保纖維混凝土；節(jié)約資源；環(huán)保

前言

素混凝土是一種多孔脆性材料，存在抗裂能力差、抗拉強(qiáng)度低、保溫性能差等缺點(diǎn)。除常見的鋼筋混凝土外，目前較為成熟的方法是將各類纖維加入混凝土中形成纖維混凝土。通過加入纖維，改變了混凝土內(nèi)部疵點(diǎn)的數(shù)量和大小。纖維混凝土在受力過程中分散應(yīng)力，可使混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗變形能力、耐動(dòng)荷能力大大提高。根據(jù)添加纖維種類的不同，纖維混凝土一般可以分為鋼纖維混凝土、碳纖維混凝土、化學(xué)纖維混凝土、有機(jī)纖維混凝土等。但是傳統(tǒng)纖維混凝土的成本較高且性能改善有限。“綠色環(huán)保纖維”的原料采用可再生資源，不會(huì)破壞生態(tài)平衡和導(dǎo)致資源桔竭，其生產(chǎn)過程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，符合節(jié)能和環(huán)保的要求。文章對(duì)環(huán)保纖維增強(qiáng)混凝土工程性能的研究進(jìn)展進(jìn)行歸納分析，找出目前存在的幾個(gè)問題，提出了相應(yīng)的解決思路。

1綠色纖維混凝土的出現(xiàn)

1.1普通纖維混凝土的發(fā)展

普通纖維混凝土有鋼纖維混凝土、碳纖維混凝土及各類化學(xué)纖維混凝土，且均具有強(qiáng)度高及抗裂能力好等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維混凝土耐磨損、耐高溫、粘結(jié)性良好，但造價(jià)高。聚丙烯纖維具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的保溫性，且能改善混凝土的和易性，但存在成本較高，耐熱性、耐老化性較差，存在低溫凍脆等問題。滌綸纖維不僅擁有聚丙烯纖維的優(yōu)點(diǎn)，還彌補(bǔ)了聚丙烯纖維的不足，滌綸纖維的耐光性和耐氧化性都優(yōu)于聚丙烯纖維，價(jià)格也比聚丙烯纖維更廉價(jià)；王彩波等人進(jìn)行了滌綸纖維在混凝土堿環(huán)境下的性能研究，證明了滌綸纖維在混凝土堿環(huán)境下強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率會(huì)有所減弱,最后趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定之后的強(qiáng)度仍高于聚丙烯纖維的強(qiáng)度,可滿足增強(qiáng)水泥基纖維的耐堿性要求。

1.2普通纖維混凝土的不足

無論是鋼纖維、聚丙烯還是滌綸纖維等等，在生產(chǎn)加工、使用過程中都會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。對(duì)單一纖維混凝土的性能研究已日趨成熟，但對(duì)于多種纖維混凝土的研究還很少。

2綠色環(huán)保纖維混凝土研究進(jìn)展

2.1概述

天然纖維混凝土是加入天然纖維制成的加強(qiáng)混凝土。天然纖維包含植物纖維、動(dòng)物纖維和礦物纖維，礦物纖維中應(yīng)用較多的石棉纖維最近已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物。目前研究最多的是植物纖維，對(duì)象大多是秸稈、稻草、木纖維、竹纖維等。

2.2綠色環(huán)保纖維混凝土研究進(jìn)展

肖力光等考慮到玉米秸稈萃取物對(duì)材料有阻凝作用，采用界面劑對(duì)秸稈水泥基材料進(jìn)行了處理，結(jié)果表明，界面劑能改善植物纖維和水泥之間的界面性能，使纖維在混凝土材料中具有良好的界面效果；李超飛等人在混凝土中添加稻草秸稈并進(jìn)行了系列研究，發(fā)現(xiàn)該新型材料具有良好的力學(xué)性能和熱工性能。秸稈纖維混凝土不僅提高了秸稈的利用率，也避免了因焚燒秸稈而產(chǎn)生的空氣污染，并且在進(jìn)行劈裂抗拉破壞試驗(yàn)試塊裂縫的研究中發(fā)現(xiàn)，這些裂縫附近附著部分秸稈，可見秸稈附近結(jié)構(gòu)黏結(jié)能力較差，這些地方是裂縫首先發(fā)展的位置。而且秸稈纖維的吸水能力較強(qiáng)，在試驗(yàn)中的用水量也會(huì)增加。

2.3綠色纖維混凝土的不足

2.3.1理論不成熟綠色環(huán)保纖維的概念興起時(shí)間不長(zhǎng)，利用秸稈、稻殼等制成的混凝土，對(duì)綠色環(huán)保纖維混凝土的研究成果較少；混凝土自身是多相、多層次的結(jié)構(gòu)，加入單一的纖維只能改善其某一方面的性能，很難同時(shí)改變多個(gè)性能，因而沒有相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)方法，沒有解決配合比設(shè)計(jì)問題。

2.3.2加工工藝及市場(chǎng)不成熟秸稈或廢舊纖維不能直接利用，要經(jīng)過二次加工才能使用，沒有使廢舊纖維做到高效的利用。并且秸稈的回收相對(duì)困難，無法廣泛獲取。傳統(tǒng)纖維混凝土中的纖維大多為直接生產(chǎn)或二次加工（再生）得到的，在大量使用混凝土的情況下無法推廣使用；天然纖維的回收渠道較為單一，市場(chǎng)不成熟。

3綠色環(huán)保纖維混凝土的展望

3.1混雜纖維混凝土

單一纖維混凝土只能改善普通混凝土的某一種性能，對(duì)于混凝土需改善的缺點(diǎn)而言有些微不足道，也無法滿足當(dāng)前工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求。而混雜纖維能在不同受力情況下同時(shí)改善混凝土的多種性能。夏冬桃等對(duì)鋼纖維、塑鋼纖維和杜拉纖維混摻增強(qiáng)混凝土進(jìn)行了研究，結(jié)果表明三元混雜纖維相對(duì)于二元混雜纖維與單摻纖維在增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能和變形性能方面，增強(qiáng)幅度更大[1]。

3.2其他綠色纖維混凝土

3.2.1纖維泡沫混凝土纖維泡沫混凝土含有大量穩(wěn)定的封閉孔隙，使其具有輕質(zhì)、保溫隔熱、低彈抗震等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在抗拉壓強(qiáng)度低、吸水性高等缺點(diǎn)。加入纖維可以改善泡沫混凝土的性能，能提高其抗拉強(qiáng)度，延緩新裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。但目前對(duì)纖維泡沫混凝土的研究還很少，需要進(jìn)一步探究。

3.2.2改變氣味或顏色纖維混凝土試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)木屑可以改善空氣質(zhì)量，加入木屑能增強(qiáng)混凝土的性能。據(jù)醫(yī)學(xué)典籍記載，木材的香味有保健功效，有些可以安神，有些可以醒腦。

3.2.3微生物纖維混凝土微生物近幾年在食品、醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)等多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。周媛研究了微生物纖維素的生物合成及其應(yīng)用前景。由于微生物纖維素在純度、吸水性、物理和機(jī)械性能等方面具有獨(dú)特的優(yōu)良性能，微生物纖維混凝土在裂縫修復(fù)與自愈合方面具有其他纖維混凝土不具有的優(yōu)勢(shì)，若對(duì)其進(jìn)一步研究，或許能解決植物纖維在混凝土應(yīng)用方面的不足。

4結(jié)語

由于傳統(tǒng)纖維混凝土和天然纖維混凝土存在不足，越來越多的學(xué)者開始研究混雜纖維混凝土和廢舊纖維混凝土。加入混雜廢舊纖維的混凝土，與其他纖維混凝土一樣，抗拉強(qiáng)度得到增加，也改善了混凝土的導(dǎo)熱性。與此同時(shí)，解決了傳統(tǒng)纖維混凝土造價(jià)高和環(huán)境污染問題，并不再受到加工工藝和渠道單一的阻礙。但對(duì)于混雜廢舊纖維混凝土的性能研究還需進(jìn)一步探索，此類混凝土具有良好的發(fā)展前景。

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作者：劉琨 申永康 盧金婷 馬晨 涂洋 單位：西安工程大學(xué)城市規(guī)劃與市政工程學(xué)院