钢纤维具有显著提高混凝土力学性能的作用,但其在抗裂机理及使用性能上与聚丙烯腈纤维有明显的区别,具体如下:
1、作用机理上的区别:
钢纤维的阻裂效应体现在阻止硬化混凝土破坏时的裂缝扩展上,是通过使硬化混凝土在裂后仍保持一定的抗拉强度实现的,阻裂效应作用的结果是提高了硬化混凝土的变形能力,使混凝土基材在破坏后仍保持一定的延性(假延性),因此,钢纤维的阻裂能力和纤维弹性模量、界面粘结强度和自身的抗拉强度有关。
聚丙烯腈纤维的阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展,简单的可以理解为,是通过聚丙烯腈提高了早期混凝土抗拉强度实现的,进一步的分析结果是,聚丙烯腈纤维钝化了原生裂隙尖端的应力集中,使介质内的应力场更加均匀和连续所至。由于早期混凝土自身的抗拉强度很低,因此聚丙烯腈纤维的阻裂能力随纤维的细度的增大,混凝土中纤维间距的减小而增强。
对于路面桥面混凝土,钢纤维在混凝土裂后方能发挥的阻裂效应并无实际的意义,而混凝土在早期易发生塑性开裂的性能缺陷,却可通过掺入聚丙烯腈纤维加以解决或改善。
简而言之,GDFIBERPAN纤维在阻裂效应体现在消除或减轻了早期混凝土中原生裂隙的发生和发展,钢纤维的阻裂效应体现在阻止硬化混凝土破坏时裂缝的扩展上。在水泥混凝土塑性阶段,其本身的抗拉强度几乎为零,钢纤维很难发挥其阻裂作用。
2、使用性能上的区别:
在路面、桥面上使用钢纤维和聚丙烯腈纤维在使用性能上还有以下区别:
(1) 钢纤维密度为7.8g/cm3的掺加量大,每立方混凝土钢纤维体积比为0.5~2%,重量为50~160公斤/m3混凝土,大大增加了结构的附加荷载;而路威纤维的密度为1.18 g/cm3,掺量为0.5~1.0公斤/立方混凝土。
(2) 较大的钢纤维掺量也大大增加了工程的造价,每方混凝土的造价约提高150元~500元,而每方GDFIBERPAN纤维混凝土只增加68元左右。
(3) 钢纤维还存在分散性问题,混凝土拌和时很容易出现结团分散不均匀现象。混凝土中出现的不均匀相会对混凝土的各方面性能都有很大的影响,如有此问题存在,不如不掺。而GDFIBERPAN纤维由于其分子结构中所含的亲水性的基团和特殊的表面处理,使得它在混凝土中的分散性非常好,可显著地提高混凝土韧性、抗冲击性及耐久性能。
(4) 钢纤维因其弹性模量较大,不容易在混凝土中做到三维分布,露在面层的钢纤维容易扎破汽车轮胎,而且在潮湿的环境下很容易生锈,既影响路面的美观,又影响使用性能。
路威纤维与钢纤维性能及成本的区别
纤维类型 | 密度 (g/cm3) |
掺量(㎏/m3) | 成本增加 (元/立方) |
分散性 | 使用性能 |
体积比(%) | |||||
聚丙烯腈 纤维 |
1.18 | 0.5-1.0 | 34-68 | 良好,无需延长搅拌时间 | 抗日光及大气老化能力强 |
0.04-0.08% | |||||
钢纤维 | 7.8 | 40-160 | 160-640 | 易结团,较难分散 | 易生锈,外露钢纤维易生锈 |
GDFIBERPAN纤维在混凝土中的作用是通过物理作用实现的,与混凝土中的骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何冲突,对搅拌设备、搅拌及施工工艺也无特别要求,只需适当延长搅拌时间即可使用,无论是在混凝土搅拌站还是施工现场搅拌都特别简便。