纖維素纖維水工混凝土用于青海某水電站堆石面板壩混凝土面板，該工程位于青海省東北部的門源縣與祁連縣的交界處，在大通河上游末端。水電站的裝機(jī)容量87.0MW，水庫(kù)正常蓄水位 3201m，相應(yīng)庫(kù)容 7.15 億立方米。該工程以發(fā)電為主，工程規(guī)模屬二等大（Ⅱ）型，主要建筑物有大壩、溢洪道、放空泄洪排沙洞、引水隧洞、高壓管道、廠房等。 水工混凝土中的面板混凝土不同于一般的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)寬、厚三相尺寸相差懸殊，面板厚度較薄，縱向長(zhǎng)度很大。有關(guān)研究表明，影響面板混凝土產(chǎn)生裂縫的因素較多且十分復(fù)雜，其主要影響因素有面板基礎(chǔ)不均勻變形、基礎(chǔ)約束、面板混凝土的抗裂性能及干縮、氣溫變化、混凝土施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)條件等。其中面板混凝土本身的抗?jié)B性能、抗凍性能、絕熱溫升、自生體積變形、干縮變形都是影響混凝土面板產(chǎn)生裂縫的因素。該水電站地處高海拔，高寒地區(qū)，因此面板混凝土耐久性要求比較高。采用摻加纖維素纖維來(lái)增加面板混凝土耐久性，能夠保證混凝土面板的經(jīng)濟(jì)效益和安全性，同時(shí)得到的最佳摻量也便于為以后工程的維修。

  水工混凝土，尤其是堆石面板壩面板混凝土由于抗?jié)B、抗裂性要求比較高，一般會(huì)在里面加入纖維，以提高混凝土面板的使用耐久性，水工混凝土中利用的纖維主要是碳纖維、聚丙烯纖維等，由于碳纖維的價(jià)格比較貴，經(jīng)濟(jì)性差，有機(jī)合成纖維的親水性差，因此都不能達(dá)到滿意的效果。 
  利用纖維改善復(fù)合材料性能的想法起源于民間。幾千年前，智慧的人民就有將毛發(fā)、麥秸稈或稻草等物摻入泥巴以增強(qiáng)土墻或土坯強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)。從混凝土一開始應(yīng)用，人類就在不斷嘗試向其中摻入各種各樣的纖維來(lái)提高其強(qiáng)度。1910 年，美國(guó)人Porter 就把把薄鋼片摻入混凝土中改善混凝土的抗沖擊性和抗拉強(qiáng)度并申請(qǐng)了專利。他還發(fā)表了有關(guān)的短纖維增強(qiáng)混凝土的研究報(bào)告，報(bào)告中他建議把短纖維均勻分散在混凝土中用以增強(qiáng)混凝土基體材料。此后，英、日、德、法、美等國(guó)先后公布了許多有關(guān)用鋼纖維混凝土補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)方面的專利，鋼纖維的研制和應(yīng)用工作也逐步展開。20 世紀(jì) 70 年代，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的鋼纖維的研制成功為鋼纖維的實(shí)際應(yīng)用到混凝土中創(chuàng)造了有利條件并使鋼纖維混凝土的開發(fā)和研究工作逐步走向高潮。至此在工程中大量使用的纖維混凝土便應(yīng)運(yùn)而生。
  纖維增強(qiáng)混凝土（Fiber Reinforced Concrete，F(xiàn)RC）或簡(jiǎn)稱纖維混凝土是以混凝土、砂漿或水泥漿為集體材料，以纖維作為增強(qiáng)相組成的一種復(fù)合材料，是產(chǎn)生于 20 世紀(jì)末的一種新型建筑材料。在混凝土、砂漿或水泥石中摻入極限延伸率大、抗酸堿性好、抗拉強(qiáng)度高的纖維后，從微觀機(jī)制上提高了基體的力學(xué)性能，彌補(bǔ)了混凝土或砂漿韌性差、極限延伸率小、抗拉強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，使之具有很多種的力學(xué)和物理性能。結(jié)果使纖維混凝土被很多工程界接受，被廣泛應(yīng)用于很多建設(shè)領(lǐng)域，都取得了良好的效果。 纖維增強(qiáng)混凝土中的主要有三個(gè)作用，一是提高基體的抗拉強(qiáng)度，當(dāng)纖維混凝土承受荷載時(shí)，纖維通過(guò)橋聯(lián)作用，和混凝土一起承受荷載，提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度；二是阻止混凝土集體缺陷的擴(kuò)展并延緩混凝土內(nèi)部新裂縫的產(chǎn)生，加入纖維后的混凝土相當(dāng)于向混凝土中加入了亂向分布的微細(xì)筋，能夠支撐骨料，阻止骨料的下沉而產(chǎn)生的離析，發(fā)生微裂縫時(shí)會(huì)受到纖維的阻擋，消耗一部分能量，防止裂縫的擴(kuò)展；三是提高混凝土基體的變形能力，改善混凝土的韌性和抗沖擊性能，網(wǎng)狀分布的纖維和混凝土一起形成了增強(qiáng)系統(tǒng)，這個(gè)增強(qiáng)系統(tǒng)由于纖維的存在而韌性提高；混凝土受沖擊的時(shí)候，這個(gè)纖維能夠吸收大部分的能量，減小集中應(yīng)力，從而提高了抗沖擊性能。 
  合成纖維的研究和應(yīng)用在世界范圍內(nèi)起步相對(duì)較晚。20 世紀(jì) 60 年代，Goldfein 開始研究用合成纖維增強(qiáng)混凝土的可能，發(fā)現(xiàn)尼龍、聚丙稀、聚乙烯等纖維有利于提高砂漿的抗沖擊性。石化工業(yè)的發(fā)展為制造大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的合成纖維提供了可能并大大推動(dòng)了合成纖維混凝土的研發(fā)工作。例如美國(guó)希爾兄弟公司利用聚丙稀材料成功開發(fā)了杜拉纖維（Dura  fiber）并在世界各國(guó)的建筑行業(yè)中獲得了成功應(yīng)用。合成纖維一般都是低彈性模量纖維，它對(duì)混凝土只能起阻裂增韌、抗磨抗?jié)B的作用，增強(qiáng)效果不明顯，但它價(jià)格低廉，施工方便，因此在各種面板工程中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。 纖維素纖維是繼化學(xué)合成纖維之后發(fā)展起來(lái)的新型混凝土專用纖維，工程界稱為繼稻草和合成纖維之后的第三代混凝土專用纖維，是有美國(guó) BUCKEYE 公司率先研發(fā)成功的。該纖維是采用一種高寒地區(qū)特殊物種的植物為原料，經(jīng)一系列獨(dú)特的化學(xué)處理和機(jī)械加工而成的，本身具有高強(qiáng)高彈性模量和良好的親水性的特點(diǎn)。纖維素纖維是一種植物細(xì)胞，使纖維表面與基體混凝土之間具有很強(qiáng)的咬合力。在后續(xù)加工中，采用了機(jī)械的方法把纖維制成片狀，這樣既方便于纖維的運(yùn)輸也方便纖維的投放。片狀纖維素纖維單體在攪拌機(jī)摩擦力和水的浸泡的作用下，非常容易分散為一個(gè)個(gè)的纖維單絲，從而起到抗裂效果，可有效提高混凝土的力學(xué)性能、抗凍融性及抗?jié)B性。2003 年美國(guó)出版了《纖維素纖維混凝土天然纖維素纖維混凝土驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》AC217。
  纖維素纖維在中國(guó)的研究開始于 2008 年：高性能纖維素纖維及其混雜纖維混凝土的彎曲疲勞特性的研究得到的結(jié)論是纖維素纖維混凝土疲勞強(qiáng)度比素混凝土提高6.8%；纖維素纖維及混雜纖維混凝土的抗彎沖擊性能的研究，纖維素纖維摻量為1.2kg/m3時(shí)，纖維混凝土的抗沖擊次數(shù)比素混凝土提高了 2.4 倍；高強(qiáng)度纖維素纖維混凝土抗?jié)B性能和抗凍融性能的研究，提出纖維素纖維顯著提高了混凝土的抗?jié)B性能和抗凍融性能，摻量越大改善性能越好；復(fù)摻纖維素纖維和礦物摻合料來(lái)改善高性能混凝土抗?jié)B性研究，也得出了類似的結(jié)論；纖維素纖維和礦物摻合料復(fù)摻以改善高性能混凝土抗裂性能的研究，提出纖維素纖維對(duì)混凝土的強(qiáng)度無(wú)明顯影響，但可顯著改善混凝土抗裂性能；纖維素纖維在水工抗沖磨高性能混凝土中的應(yīng)用研究，研究表明在水工抗沖磨高性能混凝土中摻入部分纖維素纖維,能提高水工抗沖磨高性能混凝土的抗沖磨性能；纖維素纖維及纖維混雜混凝土抗裂抗?jié)B性能的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用研究表明纖維素纖維混凝土具有良好的抗裂抗?jié)B性能和體積穩(wěn)定性。纖維素纖維對(duì)混凝土的體積變形的影響和纖維素纖維對(duì)混凝土水化熱影響。

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