2. 2. 1 碳纤维混凝土
碳纤维是20 世纪60 年代以来随航天工业等尖端技术对复合材料的苛刻要求而发展起来的新材料,具有强度高、弹性模量高、比重小、耐疲劳和腐蚀、热膨胀系数低等优点。碳纤维由许多单纤维组成的纤维束构成,而单纤维由层状石墨小晶体组成。直径为7~15μm。石墨晶体中碳原子在层内以六角形排列,层与层之间由共价键和范德华力作用而结合在一起。碳纤维的特性包括: ①重量轻, 厚度薄: 比重为钢的1/ 4 , 厚度约为0. 1~0. 2mm ,单位面积重量约为钢板的1/ 100 。②高强高效:抗拉强度约为钢材的10 倍,比重仅为钢的1/ 4 。③良好的耐久性及耐腐蚀性能:耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀。④施工方便:质地柔软,易加工,手工操作,不需大型机具,施工效率高。⑤施工质量易保证:与混凝土有效接触面积达80 %以上。⑥适用范围广:适用于各种工业与民用建筑的梁、板、柱及桥梁、隧道、烟囱等建筑物和构筑物。碳纤维混凝土具有良好的塑性变形特性,而且具有导电性,可用于抗静电地面和电磁屏蔽室。压缩韧性比较好,提高了拉伸强度和抗弯强度。但碳纤维价格偏高,生产成本比较大。
2. 2. 2 玻璃纤维混凝土
目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。20 世纪50 年代末美国首先研究开发成功了高强度玻璃纤维,迄今为止,世界上仅有美、法、日、俄、加及我国六个国家能生产高强度玻璃纤维。由于高强度玻璃纤维性能价格比较优越,以年增长率10%以上的速度发展。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料。玻璃纤维强度/ 重量比要比钢大,具有高抗拉强度,具有碱溶性。它的延伸性低,具有很高的抗变形能力。没有长期蠕变性,玻璃纤维不发生蠕变,能确保产品长期使用。此外,玻璃纤维具有优良的物理化学稳定性和高低温的稳定性。还有,玻璃纤维在道路工程施工中,有很广泛的应用,因为它与路面混合料具有良好的相容性。
2. 2. 3 芳香族聚酰胺纤维混凝土
芳香族聚酰胺纤维于1965 年由美国杜邦公司发明,与玻璃纤维相比,其比重更小,韧性较好。芳纶除了在物理性能上具有高强高磨的特点外,还具有耐高温、耐冲击、加工性能好等优点, 芳纶以其耐冲击力的优点与拉伸强度高的碳纤维组合成为高性能的尖端复合材料。芳香族聚酰胺纤维的热稳定性和其他性能介于碳纤维和聚丙烯纤维之间,但其价格比较低,具有相当竞争力,比其他高性能纤维有更广的应用。在提高材料力学性能的同时又能改善其耐磨损性和抗冲击性。