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第一章 纤维混凝土与纤维砂浆的发展前景1

第一节 纤维混凝土与纤维砂浆1

目录1

一、纤维混凝土与纤维砂浆研究与应用回顾2

二、纤维混凝土的基本特征4

1．纤维混凝土是一种复合材料4

2．纤维本身的主要物理力学参数4

3．纤维混凝土材料研究4

第二节 纤维的品种与性能5

1．纤维的分类5

2．纤维的作用5

2．安全无害7

3．自分散性7

第三节 对纤维产品的要求7

1．高耐碱性7

4．规模生产8

5．要有较高的抗拉强度8

6．变形能力大8

7．粘结强度高8

8．粗细适度8

9．弹性模量8

10．价格合理8

1．聚丙烯纤维混凝土9

第四节 聚合物纤维混凝土的研究和应用现状9

2．聚乙烯纤维混凝土10

3．尼龙纤维10

4．高弹模聚乙烯醇纤维（PVA）10

第五节 连续纤维补强加固混凝土结构物的发展趋势10

1．连续纤维增强塑料（FRP）补强加固工法11

2．补强加固用连续纤维的种类及特性11

3．国内外开发应用连续纤维（FRP）补强加固材料的现状及发展趋势11

第六节 合成纤维混凝土的发展趋势与展望13

第二章 纤维混凝土的作用机理15

二、聚丙烯纤维的阻裂效应16

一、引言16

第一节 关于聚丙烯纤维对混凝土性能的影响16

三、聚丙烯纤维对混凝土强度的影响17

四、聚丙烯纤维对混凝土耐久性的影响18

五、小结18

第二节 几种主要纤维的物理力学性能19

第三节 合成纤维在混凝土中的作用19

一、水泥基体的作用与分类19

二、纤维与水泥基材的复合作用21

1．增强机理21

2．临界纤维体积率与临界纤维长径比23

一、引言24

第四节 低掺率合成纤维在混凝土中的作用机制24

二、合成纤维作为混凝土增强材的特点25

三、低掺率合成纤维在混凝土中的阻裂作用25

四、低掺率合成纤维在混凝土中的增韧作用28

五、结论29

第五节 低掺量聚丙烯纤维在混凝土中的阻裂作用29

一、理论探讨30

二、测试结果31

三、结论34

第六节 合成纤维在混凝土中的效果和机理综述34

一、用于增强混凝土的合成纤维种类及性能指标34

二、合成纤维应用于混凝土中的增强效果和机理35

三、在混凝土中使用合成纤维注意事项39

四、结论39

第三章 建筑物墙体裂缝的成因及控制措施41

第一节 砖混结构房屋裂缝的诊断41

一、墙体裂缝产生的原因42

1．温度因素42

2．湿度因素43

3．荷载因素43

二、控制墙体裂缝的措施43

1．设置绝热层43

4．改善墙体的抗裂防水性能44

3．设置伸缩控制缝44

2．提高墙体的抗剪强度44

第二节 低掺量聚丙烯纤维在混凝土和砂浆中的阻裂作用45

一、聚丙烯纤维的作用机理45

1．聚丙烯纤维的功能45

2．聚丙烯纤维的主要适用范围46

3．聚丙烯纤维在工程中的应用46

二、生产效率和经济效益的评价47

1．聚丙烯纤维在墙面水泥砂浆抹灰中的应用47

2．抗裂、抗渗、抗冲击的试验数据48

3．施工说明及成本分析49

第一节 高性能混凝土技术的进展带来的新问题50

第四章 从混凝土的发展分析控制裂缝的方向50

一、预拌混凝土早期裂缝的分析53

1．问题的提出53

2．基本概念53

3．裂缝的形态53

4．混凝土结构相关问题54

5．预防措施54

6．当前存在的主要问题55

7．小结56

二、混凝土的裂缝56

1．对裂缝现象的理论解释57

2．混凝土材料裂缝的分类59

3．从材料角度看裂缝控制60

第二节 聚丙烯纤维在混凝土中的阻裂作用61

一、在塑性混凝土中的阻裂作用62

二、在硬化混凝土中的阻裂作用62

1．干燥收缩62

2．温度收缩62

3．碳化收缩62

三、杜拉纤维阻裂作用的综合效果63

一、水泥基复合材料的发展66

第一节 合成纤维混凝土和砂浆的抗裂机理66

第五章 合成纤维用于工程混凝土抗裂抗渗66

二、纤维阻裂机制研究的现状69

1．纤维增强水泥基复合材料69

2．纤维阻裂理论70

3．复合材料理论71

第二节 建筑用合成纤维的弹性补偿理论73

一、刚性假设不能完整概括建筑用合成纤维的作用特点73

二、弹性补偿假说的描述74

三、弹性补偿假说的工程意义74

2．裂缝面积75

1．裂缝长度75

一、裂缝测度的三维层次75

第三节 混凝土和砂浆材料裂缝的测度75

3．裂缝体积76

二、水重法测度裂缝体积率76

第四节 合成纤维与其他阻裂技术的比较76

一、混凝土本体自防水基本原理76

1．膨胀密实原理77

2．减水密实原理78

3．憎水隔绝原理78

4．高聚物填充原理78

5．纤维阻裂原理79

二、合成纤维与膨胀剂抗裂作用的比较80

三、几种刚性自防水措施的比较81

四、合成纤维与钢筋网片阻裂作用的比较83

五、杜拉纤维与玻璃纤维混凝土的比较84

第五节 杜拉纤维对混凝土耐久性的综合改善88

第六章 纤维混凝土与纤维砂浆的性能92

第一节 纤维混凝土和纤维砂浆的物理性能92

一、表观密度92

二、密实度92

三、塑性收缩92

四、混凝土的干缩93

五、纤维混凝土和砂浆的抗渗性93

2．杜拉纤维混凝土的抗渗机制94

1．影响混凝土抗渗性的因素94

六、纤维混凝土的热工性能95

1．比热95

2．导热系数95

3．导温系数95

4．热膨胀系数95

七、合成纤维混凝土的耐火性能96

1．混凝土在高温条件下的爆裂行为96

2．混凝土遭受高温后的性能衰减特性98

3．提高混凝土耐火性能的措施99

1．强度术语的内涵101

2．试验结果的差异101

第二节 合成纤维混凝土和砂浆的力学性能101

一、混凝土和砂浆的强度101

3．混凝土的强度等级102

4．抗压强度试验结果102

二、混凝土的三种抗拉强度106

1．轴心抗拉强度106

2．劈裂抗拉强度106

3．弯曲抗拉强度107

4．强度指标之间的换算107

三、纤维混凝土的抗拉强度107

1．弹性和弹性模量的定义108

四、纤维混凝土的弹性模量108

2．杜拉纤维混凝土弹性模量的规范设计值109

五、纤维混凝土的韧性与弯曲剩余强度109

1．提高基体韧性指数109

2．剩余弯曲强度109

六、合成纤维混凝土的抗冲击性110

第三节 合成纤维混凝土和砂浆的耐久性111

一、抗冻融性111

二、抗疲劳性112

1．混凝土的碳化反应114

2．加入建材纤维的作用114

三、抗碳化性114

3．涂敷卫钢宝以保护钢筋115

四、抗碱-骨料反应116

1．碱-骨料反应的类型116

2．碱-骨料反应的特征117

3．碱-骨料反应的治理118

五、混凝土的耐磨性118

六、混凝土结构的安全性与耐久性［78］119

1．耐久性影响结构的可靠度119

2．混凝土结构耐久性的定义119

3．提高混凝土结构耐久性的途径120

4．结构的安全性与耐久性122

二、杜拉纤维产品的包装124

一、聚丙烯单丝纤维124

第七章 纤维混凝土和纤维砂浆的配比和施工操作要点124

第一节 聚丙烯纤维的材质与性能124

三、杜拉纤维产品的主要技术参数125

第二节 杜拉纤维的表面形貌125

第三节 杜拉纤维外观尺度的表示法127

第四节 杜拉纤维在混凝土和砂浆中的掺量127

第五节 杜拉纤维的功能及作用机理128

一、有效提高混凝土和砂浆的抗裂能力128

二、大大提高混凝土和砂浆的抗渗防水性能128

三、增强抗冲击及抗震能力129

四、增强抗冻能力129

五、确保混凝土预制件的质量129

六、良好的修整性129

七、利于提高生产效率和经济效益130

第六节 杜拉纤维的主要用途130

一、注意事项130

4．罩层131

3．混凝土浇筑131

5．喷射和泵送混凝土131

三、在超薄高强白色路面（UTW）中的应用131

1．混凝土构件131

二、在工业民用建筑中的应用131

2．轻质水泥构件131

四、杜拉纤维的特殊用途132

第七节 施工操作与使用说明132

一、使用步骤132

二、注意事项132

第八节 产品质量标准133

第九节 主要测试数据133

一、提高抗渗能力133

1．美国测试数据133

2．中国测试数据133

三、提高抗冲击能力134

1．美国测试数据134

二、提高抗裂能力134

2．中国测试数据134

1．美国测试数据134

2．中国测试数据135

四、提高抗冻能力135

1．美国测试数据135

2．中国测试数据136

第十节 工程参数136

第十一节 聚丙烯纤维的质量检验137

2．试验步骤138

1．试样要求138

一、水灰比分析138

第八章 纤维混凝土和纤维砂浆的质量检测与试验138

第一节 纤维混凝土和纤维砂浆拌合物的试验138

3．结果表示139

二、质量密度试验140

1．试样要求140

2．主要设备140

3．试验步骤140

4．结果表示140

2．倒置坍落度筒法141

三、稠度试验141

1．坍落度法141

3．维勃（VB）稠度法142

四、含气量试验143

1．试样要求143

2．主要设备143

3．试验步骤143

2．试验步骤144

1．试件要求144

3．结果表示144

一、表观密度与吸水率试验144

第二节 纤维混凝土硬化体的检测与试验144

4．结果表示144

二、抗压强度试验145

1．立方体抗压强度试验145

2．轴心抗压强度试验145

三、劈裂抗拉强度试验146

1．试件要求146

2．主要设备146

3．试验步骤146

3．试验步骤147

2．主要设备147

1．试件要求147

四、抗剪强度试验147

4．结果表示147

4．结果表示148

五、抗折强度试验148

1．试件要求148

2．主要设备148

3．试验步骤148

4．结果表示149

六、静态弹性模量试验149

1．静力受压弹性模量试验149

2．抗折弹性模量试验150

2．主要设备152

3．试验步骤152

1．试件要求152

七、动态弹性模量试验152

八、弯曲韧性试验153

1．ASTM与CECS的韧度指数法153

2．ACI的韧性指数法155

3．JCI的弯曲韧度系数法155

九、抗冲击性试验156

1．冲压冲击试验法156

2．弯曲冲击试验法157

十、抗冻性能试验158

1．慢冻法158

2．快冻法159

十一、抗渗性能试验160

1．试件要求160

2．主要设备160

3．试验步骤160

4．结果表示160

十二、收缩性试验161

1．试件要求161

2．试验步骤161

3．结果表示161

十三、耐磨性试验161

1．试件要求161

4．结果计算与评定162

2．主要设备162

3．试验步骤162

第九章 工程应用实例163

一、聚丙烯纤维用于国家大剧院工程163

二、深圳市会议展览中心工程地下室墙体应用杜拉纤维164

1．工程概况164

2．基础底板和地下室墙的控制开裂措施164

3．效果165

三、广州新机场工程采用杜拉纤维165

四、石化工程焦炭塔框架大厚板采用杜拉纤维混凝土166

1．问题的提出166

2．厚板裂缝原因分析168

3．焦炭塔框架大厚板采用杜拉纤维169

4．小结170

五、深圳市市民中心工程应用杜拉纤维170

1．概况170

2．杜拉纤维混凝土配合比的设计171

3．杜拉纤维混凝土的生产173

4．结论173

六、内外墙抹灰使用聚丙烯纤维水泥砂浆174

1．镇江恒顺·恒华苑174

2．连云港小塔山水利枢纽工程175

1．上海江南造船厂一号船坞175

七、船坞、码头和水利枢纽工程175

2．宁波雅戈尔东湖花园175

3．三峡工程左导墙现场工程实验及泄洪坝特殊部位176

4．无锡梅梁湖泵站枢纽工程176

八、市政设施与公路工程应用纤维混凝土176

1．南通市体育看台176

2．中国-巴基斯坦高速公路新疆喀什段177

3．湖北出版文化城大面积底板177

4．天津珠江五星级国际会议酒店178

九、某工程超大体积纤维混凝土基础及墙、柱、板178

1．原材料的选择与质量控制179

3．混凝土的物理力学性能180

2．配合比的优化设计180

4．纤维混凝土的耐久性能181

5．杜拉纤维混凝土的施工及应用效果182

十、内蒙古自治区扎鲁特旗前进灌区干渠修复182

1．抗渗材料的发展与施工技术的改变182

2．前进灌区浆砌石输水段防渗补强工程背景183

3．改进后的设计方案和技术要求指标183

4．施工工序及作业要求184

5．工程效果与技术经济效益185

3．杜拉纤维掺入混凝土中起什么作用？186

2．杜拉纤维的特性如何？186

第十章 当前应用纤维混凝土和纤维砂浆要点问答186

1．什么是“杜拉纤维”？186

4．杜拉纤维在混凝土中的适宜掺量是多少？187

5．选用合成材料建材纤维需要考虑哪些关键因素？187

6．是否要用专门的搅拌机来拌制杜拉纤维混凝土？187

7．能否在预拌混凝土中掺加杜拉纤维？188

8．掺加膨胀剂或杜拉纤维防裂、抗渗，两者的作用效果有何不同？188

9．膨胀剂和杜拉纤维的综合作用效果有什么差异？188

10．在混凝土中掺加杜拉纤维，是否可以减少混凝土的单方水泥用量？189

11．使用杜拉纤维混凝土是否可以适当降低钢筋的配筋率？189

12．杜拉纤维能否代替非承力的焊接钢筋网片？其使用效果有何不同？189

15．杜拉纤维喷射混凝土有何特点？如何配比？190

13．同样都是纤维，杜拉纤维与玻璃纤维混凝土的性能对比如何？190

14．能否将杜拉纤维与其他添加剂或复合材料共同使用？190

16．杜拉纤维适合用于哪些类型的混凝土工程？191

17．从经济角度考虑，在混凝土工程中推广使用杜拉纤维是否划算191

18．杜拉纤维在国内都做过哪些工程？192

19．杜拉纤维混凝土或砂浆的设计和施工有没有规范？192

20．目前国内关于纤维混凝土或砂浆应用与科研的交流活动有哪些？192

附录一 合成纤维的代号193

附录二 国内应用杜拉纤维等建材纤维的部分工程项目194

附录三 杜拉纤维早期在美国应用的部分实例［65］205

参考文献206