用于增强超高性能混凝土的纤维种类很多:金属纤维(钢纤维、镀铜钢纤维、不锈钢纤维)、合成纤维(时科聚烯烃纤维、聚甲醛纤维、日本可乐丽的聚乙烯醇纤维)、无机纤维(玻璃纤维)。金属纤维可以有效提高超高性能混凝土UHPC的抗压、抗折和抗拉强度,但是对UHPC的韧性、疲劳性能提高不大,且价格较高,还有生锈和氯离子腐蚀的问题。合成纤维正好弥补了金属纤维的劣势,可以有效提高UHPC的韧性、抗疲劳性、抗裂性等,也没有生锈和腐蚀的问题,但是所有合成纤维对UHPC的抗压、抗折和抗拉强度的贡献都不明显。无机纤维,一般会影响UHPC的流动性,且耐碱性能较低,因此,主要用在玻璃纤维混凝土(GRC)行业中。 三种常见的合成纤维:时科的聚烯烃纤维(密度0.9),聚甲醛纤维(密度1.4),聚乙烯醇纤维(密度1.3)。也就说,如果是同样体积掺量下,如2%体积分数,时科纤维是每立方18kg,聚甲醛纤维是每立方28kg,聚乙烯醇纤维是每立方26kg。时科纤维创始人在世界大型的科技出版社之一德国斯普林格(Springer)出版著作。中国香港砂浆高延性混凝土纤维
高延性混凝土的标准,可以分为两大类:轴拉测试和弯曲测试。两种测试各有其优缺点,需要根据具体的情况进行选择。 轴拉测试的相关标准,有两部行标,多部地标。其关键指标就是拉伸变形,拉伸变形率通常是1%-5%。这个测试的优点是测试结果可以直接用于结构计算中,对于结构相关的人员来说,这种测试的结果可以方便使用。但是这个测试的缺点是离散性比较大。 弯曲测试的相关标准,有很多部地方标准,也有协会标准、团体标准等。大多数的工程项目都采用弯曲测试的标准。因为弯曲测试的结果离散性小,结果的大小,可以直接用来评估材料的好坏。其缺点就是,弯曲的结果不能直接用在结构计算之中。中国香港砂浆高延性混凝土纤维时科纤维获得七项中国发明专利的授权。
大体积混凝土的收缩开裂是因为温度差所导致的。有时候大体积混凝土内部温度可以高达80度,而外部温度是室温20度,内外相差60度,就会对应一个固定的变形值。如果温差相差50度,也会对应一个更小一点的固定的变形值。因此,常规的做法就是减小温差,如加冰块、通冷水管、减少水泥的使用量等等。 使用纤维也是一种非常有效的抗裂手段,因为纤维可以把没有强度的湿混凝土连接在一起,虽然温差并未减小,变形也并未减小,但是纤维可以让整个构件共同来承受这个固定的变形,而不是由局部的裂纹来承受这个固定的变形。 也就是说没有纤维的混凝土,变形会集中在几条裂纹上,而有了纤维以后,通过时科纤维的拉结,变形会均匀分布在整个结构上,即使产生开裂,也是肉眼不可见的开裂,后期这种裂纹会自己慢慢恢复。
时科纤维加入地铁管片后,可以有效提高管片混凝土的韧性,适用于大直径隧道管片。时科纤维的加入还有效提高了管片的抗冲击性,有效减少了管片在脱模、吊装、运输和施工顶进过程中,因为外界的冲击力导致的磕边掉角和开裂的情况,极大提高了管片的耐久性。 时科还参与制定了国家标准《GB/T 38901-2020 纤维混凝土盾构管片》。在该标准中规定,只要纤维混凝土的韧性等级达到3a级,就可以对隧道管片进行减筋设计,而如果达到3c级,就可以进行无筋设计。时科地坪纤维3kg便具有相近于20kg钢纤维的抗裂效果。
时科公司参与已发布的标准: 国家标准《GB/T 21120-2018 水泥混凝土和砂浆用合成纤维》 国家标准《GB/T 22082-207 预制混凝土衬砌管片》 国家标准《GB/T 38901-2020 纤维混凝土衬砌管片》 国家标准《GB/T 25993-2010 透水路面砖和透水路面板》 行业标准 《JC∕T 507-2022 建筑装饰用水磨石》 制定中的标准: 中国行业标准制定《高延性纤维增强水泥基复合材料》 浙江省标准《高延性混凝土技术规程》 中国工程建设标准化协会CECS标准《ECC修补与加固技术规程》 行业标准《预应力混凝土H形护岸桩》 中国土木工程学会标准T/CCES X-20XX《结构型纤维增强混凝土结构应用设计标准》 国家标准《GB/T 22082 预制混凝土衬砌管片》的修订时科高性能聚烯烃纤维适合可喷射型高延性混凝土ECC。中国香港砂浆高延性混凝土纤维
时科纤维获得2019年度中国留学人员回国创业启动支持计划(中国人社部)重点类。中国香港砂浆高延性混凝土纤维
时科开发的高性能聚烯烃纤维,如果使用16、20mm长度,可以达到一类的韧性效果,但是这两款纤维会导致墙面过于毛糙。常规的12mm长纤维,在粉料配好度高的情况下,可以做到二类和三类的韧性等级。该纤维不是微米级毛毛状纤维,而是毫米级根状纤维,所以做轴拉测试基本是无法产生延性。只有在做弯曲测试时,可以做到曲挠强化的特点。 如果不担心毛糙的面层,要求做到一类、二类的高延性混凝土,时科有成本低的纤维设计,基本可以做到超高分子量聚乙烯纤维的成本的一半。但是该方案的劣势就是墙面比较毛糙,因为需要使用长纤维。如果兼具性能和外观,时科的超高分子量聚乙烯纤维一定是更好的选择。所以,还是需要根据业主的需求,综合进行评估。中国香港砂浆高延性混凝土纤维