Trevo纤维增强水泥砂浆和混凝土的效果研究

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Trevo纤维是当今世界三大高性能纤维之一,具有高强度、高模量、耐候性能好、低密度的特点,目前在生命防护、绳缆等领域有着广泛应用。混凝土至今已近有200多年的发展历史,经过普通混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土三次大发展之后,混凝土的性能有了极大提高。如今正在向着差别化、高性能化发展。纤维增强混凝土是一个发展非常快的分支。在Trevo纤维之前,钢纤维、合成纤维、天然纤维等已经在混凝土增强领域有广泛的实践应用。同为高性能纤维的芳纶、碳纤维等也在混凝土增强领域有过探索,已经对其增强机理,基本的力学性能,构件的抗震性及施工工艺进行了比较系统的研究,并正在向商业化应用过渡。碳纤维弹性模量高,耐高温,强度与钢相差不大,但是密度比钢小很多,耐碱性能比玻纤好。实验表明,只需要很少量的碳纤维掺量,就能够显著地提高混凝土的弹性模量。碳纤维表面富含极性官能团,能够与水泥中的羟基较好地化学键结合;同时因为碳纤维的表面为多孔状结构,也能够赋予碳纤维与混凝土之间较好的物理结合性。芳纶的热稳定性、物理指标都比碳纤维要低,并且其价格也低于碳纤维,有着不错的性价比。加入芳纶后,能够提高增强混凝土复合体的力学性能,同时又能够改善其耐磨损性,增强其抗冲击性。研究表明,当掺入1%体积分数的芳纶,可以使得混凝土的抗剪切强度提高至原来的1.5倍左右,当掺入6%质量分数的芳纶纤维时,对混凝土的抗弯强度的增强效果相当于掺入15%质量分数的石棉纤维所起到的增强效果,而对韧性的提高程度,前者却是后者的3倍。本文对Trevo纤维在混凝土增强领域能够起到的增强作用进行了探索。对纤维规格,增强配方,增强效果,进行了研究和测试。本文选用具有高强度、高模量的Trevo70规格纤维作为增强材料。将其切成短纤,然后与合适的胶料、骨料等搅拌均匀,复合制成纤维增强混凝土试样,并进行测试。且通过实验,对比了几种规格长度短纤的增强效果,并与PVA纤维进行了对比。通过测试发现:Trevo纤维通过极小的添加量即可以改善混凝土的抗开裂性、抗挠性,改善混凝土的抗拉性能,对改善混凝土的抗折性能也有较大帮助。PVA是聚乙烯醇,聚醋酸乙烯酯在碱环境中水解,即得到聚乙烯醇,聚乙烯醇纤维目前可以达到的强度也比较高,是一种具有良好力学性能的高性能纤维,力学性能略低于芳纶。聚乙烯醇纤维的界面不是圆形,具有比较高的比表面积,与水泥基体可以通过氢键相连,具有良好的界面结合性。能够有效地提高增强混凝土复合体的抗弯折性能和抗冲击性能。通过本文的实验,能够发现Trevo纤维是一种性能优良的混凝土增强材料,能够发挥其高强高模的特点,但由于受限于目前较高的售价,可以期望在一些高要求的工程领域率先得到应用。本文阐述了Trevo纤维在混凝土增强应用中的特点,并选用增强混凝土效果较好的高性能PVA纤维作为参照,对比了Trevo纤维、PVA纤维对混凝土增强的效果。对Trevo纤维的增强混凝土的机理作了重点论述,并对其应用前景做了展望。
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