植物纤维混凝土的研究现状.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 5 期 (总 第2 8 3 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 3 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH 植物纤维混凝土的研究现状 李超飞 ,苏有文 ,陈国平 ( 西南科技大学 土木工程与建筑学院,四川 绵阳 6 2 1 0 0 0 ) 摘要: 植物纤维具有质轻 、 隔声 、 保温隔热等性能, 将其加入混凝土中 , 还能延缓混凝土开裂。 研究开发植物纤维混凝土不仅 能提高混凝土的性能、 降低混凝土的成本, 而且有利于环境保护和可持续发展 。 分析了植物
2、纤维混凝土 目前的研究现状 、 发展前 景、 存在的缺陷及改进措施。 关键词: 植物纤维 ;性能;混凝土 中图分类号: T U 5 2 8 5 7 2 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 5 5 0 2 St a t u s o f p l a n t f i b e r c o n c r e t e L, a 0 一 觑 , SU Yo u - we n, CHEN Gu o - pi n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i
3、t e c t u r e , S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Mi a n y a n g6 2 1 0 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e p l a n t fi b e r i s l i g h t a n d h a s the f u n c t i o n o f v o i c e and h e a t p r e s e r v a t i o n , h e a t i n s u l a
4、t i o n, e t c , p u t t i n g i t i n t o the c o n c r e t e C an a l s o d e f e r t he c o n c r e t e t o pr e v e n t c r a c ki n gThe r e s e a r c h o fd e ve l o p i n g a pl an t fib e r c on c r e t e n o t o n l y c a n r a i s e the f u nc ti o n o fc o n c r e t e an d d e c l i n e t
5、he c o s t o f c o n c r e t e , b ut a l s o b e a d v an t a g e o us to the e n vi r o n me n t a l p r o t e c t i o n a nd s us t a i n a b l e de v e l o pme n t I t an a l y z e d the p r e s e nt r e s e arc h s i t ua t i o n o f pl an t fib e r c o n c r e t e, p r o s p e c t s o fde v e
6、l o p me n t , d e f e c t a nd c o he si ve a c t i o ns Ke y w o r d s : p l a n t fi b e r ; p r o p e r t y ; c o n c r e t e 0 引 言 伴 随着对 建筑节 能 、 环保 的要求越来越来高 , 植 物纤 维混凝土和植物纤维新型墙体材料等建筑材料应运而生。 植物纤维广泛存在 自然界的各个角落中, 是一种取材方便 、 可再循环的资源 , 植物纤维根据来源的不同可 以分为麻纤 维 、 棕纤 维 、 木纤维 、 竹纤维 、 农作物秸秆纤维 ( 麦秆 、 玉米 杆 、 稻
7、草 、 高粱杆等) 。 我国作为世界上农作物秸秆纤维产量丰富 的国家 , 每 年 的产量大约为 6 5 亿 t 。 这么丰富的资源却成 为我 国亟待 解决的社会问题, 因为我国对农作物秸秆的利用率非常小, 只有一小部分被用作柴禾 、 饲料 、 肥料 , 大部分都是就地焚 烧或者就地掩埋 , 不仅 白白浪费资源 , 而且造成 了生态环 境的破坏。 因此 , 研究如何充分利用秸秆的问题具有重大的 意义 。 植物纤维建材 的出现为解决 这个问题 提供了可能 , 而且有利 于环境保护 和可持续 发展 , 对 国家“ 节能减排 ” 、 “ 循环经济” 、 “ 环境和谐” 、 “ 利废经济” 等重大国策的
8、实现起 到实效 的促进作用 。 1 国 内外研 究现状 1 1 国 内研 究现状 天然植物纤维作为一种增强基材在我 国具 有悠久 的 历史。 1 4 0 0 多年前 , 我国劳动人民已经把天然植物纤维 ( 如 收稿 日期:2 0 1 2 1 1 _ 0 5 稻草 、 麦秸 、 粉碎的秸秆 ) 添加 到泥土里来增强土坯砖 的强 度 , 其效果非常显著 。 如今 , 一些地 区仍然沿用这种方法来 增强灰泥和砖墙 的强度 【” 。 在我 国植物纤维 的资源非常丰 富 , 针对植物纤维混凝土的研究也越来越多。 我国 2 0 世纪 7 0 年代末开始研究钢纤维混凝土, 2 0 世纪 8 0 年代开始投入
9、到工程中使用, 同样有显著的效果。 在随后 的不断发展 中, 中国工程建设标 准化 协会于 1 9 9 3年 5月 针对钢纤维混凝土批准实施 纤维混凝土结构设计与施工 规范 , 该规范的颁布极大地推动了纤 维混凝 土在我 国的 推广与应用。 我国关于植物纤维 昆 凝土的研究起步比较晚。 在 1 9 8 8 年 3 月由国家建材局技术情报研究所和中国建筑材料科学研 究 院房建研究所联合主办 , 邀请香港汇奇企业( 中国) 有限 公 司 、 洛奇 ( 香港 ) 有 限公 司和新加坡 A C O T E C公 司来京 举行 了一次植物纤维混凝土板 的技术座谈会 , 这次座谈会 开启 了我 国研究植物
10、纤维混凝土的先河 1 l】 。 随后许多学者 也就植物纤维在水泥基复合材料中的开发进行了探索。 山 东建材学院章希胜 、 邹惟前圈 、 香港理工大学叶颖薇问 等人 均研制开发了价格低廉、 抗渗性能优异的植物纤维水泥复 合板 。 山东建材学院李国忠网 等人针对含有钢渣 的植物纤 维增强水泥基复合材料研究 了其基体结构和界面状 况对 材料性能的影响, 同时采用 1 0 脲醛树脂溶液对植物纤维 5 5 进行表面处理后 , 树脂与纤维黏结牢 固, 形成 了坚 固密实 的界面结合层并有效地提高 了复合材料 的强度和耐水性 , 为植物纤维水泥基复合材料的研究提供 了一种思路。 目前 随着我 国建筑业 的革
11、新 与进 步以及 建筑节能工 作的深入开展 , 环保利废型材料的生产 和应用出现了快速 增长的 良好局面 。 以麦秸 、 玉米杆 、 稻草 、 棉秆等作为基材 添加到混凝土 中已成为 国内多所科研 院校致力研究 的项 目课题 。 如 中国建筑材料科学研究总院关 于麦秸纤维建筑 节能方面 的研究 、 南京水利科学研究 院关于植物纤维 ( 剑 麻 ) 增强水泥基复合材料 的性能研究嘲 、 青 岛大学关于黄麻 纤维混凝土( 砂浆 ) 拉伸性能的研究 。 1 2国外研 究现状 1 9 1 0年美 国的 H _ F P o e r 发表 了关 于短钢纤 维增强 混凝土的第一篇论文 , 纤维混凝土开始进入
12、我们的视野。 2 0 世纪 4 0 年代英 国、 美 国、 法国、 德国等国的科学家 , 先后发表了纤维混凝 土的研究报告 。 由于当时未能从理论 上解释纤维对混凝土的增强机理 , 所 以这几十年纤维混凝 土的发展 比较缓慢 。 直 到 1 9 6 3年美 国的 J P R o m u a l d i 等 发表了钢纤维约束混凝土裂缝发展机理的研究报告, 首次 提 出了纤 维的阻裂机理 , 才打破纤维混凝土缓慢发展的局 面, 随后钢纤维混凝土的研究和应用受到高度重视 。 2 0 世纪 7 0 年代后 , 纤维混凝土的研究和应用进入了快 速发展的阶段 。 纤 维混凝 土的研 究不在局限在钢纤维上
13、, 其他的高弹性模量纤维也不断出现如玻璃纤维 、 碳纤维 、 石 棉等 , 尤其低弹性模量纤维如尼龙 、 聚丙烯 、 植物等纤维也 越来越受到重视 。 虽然高弹性模量纤维能在一定程度上提 高混凝土强度 , 由于其成本 比较高 , 所以人们开始 了对价 格低廉 、 来源广泛的植物纤 维进行研究 。 2 0 世纪 8 0 年代初, 芬兰研究中心研制出了一种价格低 廉的植物纤维混凝土。 然后对不同密度的植物纤维混凝土材 料的性能进行了测试 , 结果表明其密度在 1 2 0 0 1 8 0 0 k g m 3 范围 内的木质纤维混凝土 , 耐久性可达 1 0 年 , 预测使用寿 命超过 5 0年。 中
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