Trevo纤维增强水泥砂浆和混凝土的效果研究

摘要

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。