超高性能混凝土UHPC大板的纤维增强体系(超高性能混凝土用的钢纤维的外形是线性)

现在越来越多的企业开始生产超高性能混凝土UHPC大板,作为建筑装饰幕墙这种幕墙可以做多种造型,表面也可以进行各类处理,美观且环保这种大板的尺寸也多样化,小的有1-2米,大的有4-6米然而,越大的混凝土板要求的技术含量就要越高。

从原料、配方、纤维到施工、养护、运输都要十分小心,做到极致,否则大板一旦开裂,就成了废品,浪费和损失极大这里根据我公司客户反应的情况,以及对技术的探讨,浅谈一下做超高性能混凝土UHPC大板的经验,同样也适用于各类混凝土大板。

增强体系包括合成纤维、钢纤维、钢筋网片、玻纤网格布等用1-2米长的小板的增强体系来增强4-6米的幕墙大板,其产生开裂的风险就会很大所以不同的尺寸所需要的增强体系一定是不同的1合成纤维合成纤维,包括微米级的抗裂纤维和增韧粗纤维。

如果面层混凝土浇筑后不再做处理,可以使用增韧粗纤维,因为时科的TMA系列纤维密度小于1,在震动的过程中,纤维会上浮一点,所以面层光滑不会暴露如果面层要做打磨、缓凝处理,使用增韧粗纤维就会露头,这时就要使用微米级的抗裂合成纤维。

纤维的用量建议在体积分数3%以上,即14kg每吨干粉,纤维达到这量后,会在混凝土中形成连续的纤维网络这里要重点注意的,就是纤维的长度同等用量、同样材质、同样粗细的纤维,只是长短不同,纤维的增强效果就会有很大的差别。

下面是时科TMA06、12、16、20纤维的增强效果,他们的长度分别是6、12、16、20mm,可以看出纤维越长增强效果越好总的来说,纤维越长,增强效果越好,但是分散和流动性就要越难相反,纤维越短,分散和流动性就越容易,但是增强效果就越差。

所以要根据不同的应用场景来选择纤维比如做灌浆料,混凝土的流动性是关键指标,那就要选择6mm长纤维再比如做1-2米的UHPC幕墙板,选择12mm长纤维是可以,分散和流动性都很好,施工会更方便可是如果做大板,如4-6米,就一定要选择16或者20mm长纤维了,短的纤维是容易裂掉的。

2钢纤维合成类纤维,可以有效提高混凝土的韧性和抗裂性能,但是对于混凝土的抗压和抗折强度的增强贡献较小对于大板来说,尤其是特大板,抗折强度就成了很重要的指标之一钢纤维,可以有效提高混凝土的抗折强度,这是合成类纤维没法比的。

但是,钢纤维也有自身的缺陷,比如生锈影响外观、扎手等同样,钢纤维分散和施工比较困难,一般掺量是体积分数的1%,这个用量距离体积分数3%形成连续纤维网还是有差距的所以只加入1%的钢纤维后,抗折强度会有很大的提高,但是后期韧性就会降低很多。

对于4-6米的大板来说,可以采用体积分数1%钢纤维+2%时科合成纤维,这样既保证了混凝土板的抗折强度,又可以保证混凝土的后期的韧性和抗裂性能换算成干粉重量就是,每吨干粉中加39kg钢纤维(12mm长)和9kg时科TMA12纤维。

这种做法的前提是混凝土面层是单独浇筑的,底层采用钢纤维,因为如果一次性浇筑钢纤维会暴露在面层,从而生产锈斑,影响美观3玻璃纤维将混凝土和玻璃纤维搅拌,是比较有难度的,因为玻璃纤维会让混凝土变得很粘稠,不容易分数开。

所以,要在搅拌上多下功夫,才能解决可施工性玻纤一定要选用耐碱玻纤,水泥还要使用低碱度水泥,即快干水泥在硅酸盐水泥中,即便是耐碱玻纤,玻纤也会被腐蚀掉,形成孔洞,未来构件的耐久性就会变得很差4钢筋网片对于4-6米甚至更大的板来说,钢筋网片+时科合成纤维是最好的选择。

钢筋网片的加入,会使整个板的刚度明显提高,在受到外力时,板的变形就会很小在脱模、运输、安装的过程中,大板会受到各种程度的外力混凝土板刚度提高后,受力变形小,可以有效抵御各种外力合成纤维的抗裂机理,是纤维桥架在裂纹上,让裂纹无法扩展,但是对于混凝土的变形,尤其是大板,是很难抵御。

如果要找性能最好的增强方案,就是钢筋网片+时科TMA改性聚丙烯纤维当然,钢筋网片也不是完美的,因为钢筋网片不会是绝对平的,对于较薄的大板,加入钢筋网片后,网片会起边暴露5玻纤网格布玻纤网格布可以平铺在大板中,虽然不如钢筋网片大刚度大,但是确实是钢筋网片很好的代替品。

只是,使用玻纤网的缺点就是不能一次性浇筑,需要先浇一次,再铺网,再浇筑底层,会让施工的程序增多总之,没有一种方案是完美的,只能根据具体的需求,选择最适合自己的方案板的尺寸每增大一些,板厚每减小一些,都要对增强材料进行加强。

一定要多做试验,选择出最好的增强方案时科团队有专业的测试弯曲韧性的设备,可以在弯曲韧性测试中,提供免费的测试和技术服务其他方面,超高性能混凝土UHPC的原料和配方也是重中之重在UHPC板的养护、脱模、运输、安装等过程中,一定要做到轻拿轻放,要把UHPC大板当玻璃去看待。

否则一旦开裂,就无法补救,只能报废处理,或者切成小板了超高性能混凝土UHPC大板的开裂,分为早期塑性收缩开裂、干缩开裂、受到外力且外力超过抗折强度而开裂时科纤维的掺量达到14kg每吨时,虽然UHPC的胶凝材料用量比例很大,但是纤维已经足够形成连续网络结构了,所以对于塑性收缩开裂和干缩,只要养护到位基本就不会开裂。

然后,就是大板的抗折强度,包括早期抗折强度和后期抗折强度早期抗折强度,比如混凝土强度上来的慢,脱模又太用力,超过了早期抗折强度,就会开裂后期抗折强度,包括运输、安装时给板的力太大了,超过了板能承受的抗折强度,就开裂了。

同样,板子越大越薄这种情况就越明显因为合成纤维对抗折强度贡献很小,其抗折主要靠混凝土的级配钢纤维可以有效提供混凝土的抗折强度,钢筋网和网格布可以减小混凝土板变形,也算是提高了板的抗折性能所以总的来说,对于特大幕墙板来说,时科纤维可以有效阻止收缩类的开裂,但抗后期的开裂,要么就是降低外力,让外力低于混凝土的抗折强度,要么就是提高混凝土的抗折性能。

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