021-59162252

新闻资讯

news

当前位置:首页 > 新闻资讯 > 新闻详情
UHPC的耐久性 -- 钢纤维锈蚀与其它纤维的耐久性问题
2019-09-20

在UHPC的耐久性中,表面钢纤维的锈蚀一直令人关注。靠近表面的钢纤维保护层很小,还可能露出表面,在潮湿或腐蚀性环境(氯盐、酸性等环境),表面钢纤维有较快发生锈蚀的危险性。目前10~15年的试验和实际工程观察表明,只要钢纤维不露出表面,UHPC密实的基体能够非常有效地保护钢纤维不锈蚀,露出表面钢纤维的锈蚀没有扩展到内部,仅限于表面[1, 2]。也就是说,露出表面的钢纤维锈蚀,形成锈斑会污染和影响表面美观,不会危害UHPC结构的耐久性。
下图显示瑞士第一个用UHPC维修的桥梁,经过一个冬天(受化冰盐水作用),预制UHPC路缘梁表面钢纤维就发生锈蚀,而现浇UHPC桥面罩面层则没有明显的钢纤维锈蚀迹象。分析认为,这种差异来源于模板和浇捣密实方法的不同,预制采用的是钢模,现浇则采用木模板和敲打模板密实[3]。因此,如何避免钢纤维露出表面,是UHPC成型和施工工艺需要重视和研究解决的问题。
具有装饰功能的UHPC结构或装饰与结构一体化构件,可采用不锈钢纤维,避免发生纤维外露锈蚀和污染表面的问题。
需要指出,市场上许多普碳钢纤维产品表面有一层黄铜,常常被称作“镀铜钢纤维”,并认为该“镀铜层”能够保护钢纤维免于锈蚀。这是误解,在腐蚀环境下,表面的黄铜不仅不能防锈,还可与钢纤维基底形成电偶对,加快钢纤维的腐蚀。

有机纤维的耐久性问题
有机纤维不会锈蚀,没有钢纤维外露锈蚀污染表面的问题,比较适合用于装饰性或非结构性UHPC构件。高强高模的PVA(聚乙烯醇)纤维,对UHPC的增强增韧效果较好;PP(聚丙烯)纤维可有效改善UHPC的耐高温性能。如今正在研究使用更高强度和弹性模量的有机纤维,包括超高分子量或高密度聚乙烯(UHMWPE或HDPE)纤维、芳纶(Aramid)纤维、PBO(Poly-p-phenylenebenzobisthiazole聚对苯撑苯并双噁唑)纤维等,提升UHPC抗拉性能。但是,由于研究与工程应用的历史还比较短,至今对有机纤维在水泥基材料中的长期性能与状态,如是否会老化、影响老化因素、老化和强度衰减速率或长期耐久性等,还不够了解。

无机非金属纤维的耐久性问题
高强高模的耐碱玻璃纤维和耐碱玄武岩纤维,就力学性能而言是较好的UHPC增强增韧纤维材料,但不适合用于建造承重结构或构件的UHPC。含16%~20%氧化锆(ZrO2)的耐碱玻纤,有良好的耐碱性,但在水泥基材料中仍然存在碱腐蚀风险[4]。玄武岩纤维的耐碱性,与其矿物组成相关,有较大差异;在玄武岩纤维表面制作含锆涂层[5,6]或用硅烷改性[7]等,能够显著提高其耐碱性。在水泥基材料中使用这两种纤维,需要按相关标准要求进行耐碱性检验,耐碱玻纤还应检验氧化锆含量。“耐碱”玻纤与玄武岩纤维,耐碱性能有大幅度提升,但不能完全避免碱腐蚀,对其在水泥基材料中发生碱腐蚀条件、腐蚀老化速率或力学性能衰减等,目前还缺乏足够的了解。
碳纤维也是很好的UHPC增强增韧纤维材料,并且具有较好的化学稳定性,但用在水泥基材料中,对于是否存在耐久性破坏因素或发生力学性能衰减等问题,目前还缺乏研究和了解。
总之,UHPC用于承重结构且需要长服役寿命工程,目前都使用普碳钢纤维或不锈钢纤维。其它纤维,包括有机纤维(聚合物纤维或合成纤维)和无机非金属纤维,不宜作为主要纤维用于UHPC承重结构,特别是需要长工作寿命(超过50年)的受拉、受弯结构或构件。

< 返回上级
  • 021-59165809 (150-0193-2819)
  • 上海市闵行区申昆路1899号
  • contact@fodev.com