Fiberförstärkt betong avser cementbaserat material med fiber eller tyg som armeringsmaterial. Traditionell stålförstärkt betong (SRC) har hög tryckhållfasthet, men den har vissa problem såsom låg draghållfasthet, dålig slagtålighet, lätt sprickbildning och dålig hållbarhet. Textilmaterial är lätta i vikt, mjuka, utmärkta i korrosionsbeständighet, seghärdning och sprickmotstånd. De används i många stora, komplexa strukturer eller speciella skyddsbyggnader och är forskningsfokus för moderna byggmaterial.

För närvarande är de fibrer som vanligtvis används för att förstärka betong metallfibrer (stålfibrer), oorganiska fibrer, syntetiska fibrer och växtfibrer.

Med mognaden av produktionstekniken har syntetfiber blivit det mest använda armeringsfibermaterialet för byggnader tack vare sina utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper. Vanligt förekommande syntetfibrer är polyvinylalkohol (PVA)-fiber, polypropen (PP)-fiber, polyakrylonitril (PAN)-fiber och så vidare. Följande fokuserar på forskning om syntetfiberarmerade betongmaterial.

PVA fiber

Jämfört med andra syntetiska fibrer som PP-fiber och PAN-fiber kan draghållfastheten hos höghållfasta och högmodulära PVA-fibrer nå 1 500 MPa, vilket motsvarar draghållfastheten hos lågkolstålsfibrer (1 000 ~ 2 000 MPa). Dessutom har modifierade PVA-fibrer god korrosionsbeständighet och hög hållfasthet i kombination med cementmatris. De kan förbättra betongens duktilitet och seghet och minska sprickor. Dess tillämpning inom arkitektur är baserad på KURALON? K-ⅱ (ny PVA-fiber) som är representativ. Inom byggteknik i Kina har det förekommit fall där lämplig mängd höghållfasta och högmodulära PVA-fibrer tillsatts i betong. I varje kubikmeter betong blandad med 1 kg höghållfasta och högmodulära PVA-fibrer, löser 20 dagars kontinuerlig gjutning för att fullborda en verkstadsyta på 33 000 m2 effektivt krympningsproblemet som orsakas av tidig krympning av betong.

Bildkälla: Kuraray

PP fiber

PP-fiber är lätt och billig, har hög draghållfasthet, utmärkt slagtålighet och korrosionsbeständighet, så den används ofta i brodammar och vindtäta konstruktioner för att förhindra sprickbildning och hämma sprickutveckling, förbättra byggnadens frysbeständighet och ogenomtränglighet. Forskning visar att PP-fiber kan förbättra betongens mekaniska egenskaper och hållbarhet, har ett gott användningsvärde, och inhemsk PP-fiber har utmärkta prestanda och lågt pris, så den kan populariseras i praktiska tekniska tillämpningar. För närvarande har PP-fiber använts på Chang-Jiu-motorvägen, Beijing-Fu-Sanming-motorvägen, Hebei Qing-Yin-motorvägen och källarbyggnad i Guangzhou-området, och uppvisar god permeabilitet och sprickmotstånd.

PAN fiber

PAN-fiber, elasticitetsmodul, hög kemisk stabilitet, klimatbeständighet i syntetfiber, som används i betong kan förbättra dess sprickmotstånd, frostbeständighet och korrosionsbeständighet, så PAN-fiber blir en ny typ av byggteknik med förstärkt fiber, som kan användas i stor utsträckning i vägar och broar och andra ytstrukturer, vattenskyddsprojekt och vägbyggnation i kalla regioner.

POM-fiber

POM-fiber är en typ av högpresterande syntetisk fiber med utmärkta egenskaper. POM-harts spinns och sträcks för att få POM-fiber. POM-fibern har utmärkt slagtålighet, nötningsbeständighet och reptålighet. Den molekylära strukturen innehåller många eterbindningar, vilket ger god kompatibilitet med cementbaserade material och hög bindningsstyrka, och har stor potential att förbättra betongmaterialens prestanda. Produktionsprocessen är dock för närvarande monopoliserad av utlandet. Kina bör stärka forskningen kring produktions- och beredningsprocessen för POM-fiber för att möta efterfrågan på betongmarknaden.

Andra fibrer

Stålfiber är den första fibern som används för att förstärka betong och är också den vanligaste fibern i ultrahögpresterande betong. Stålfiberns draghållfasthet kan nå 2 MPa, vilket avsevärt kan förbättra betongens draghållfasthet och sprickmotstånd. Kombinationen av stålfiber och cementmatris är dock dålig, och för mycket stålfiber kan lätt orsaka ojämn fiberspridning, vilket minskar betongens flytbarhet, så mängden stålfiber som blandas in är cirka 500 %.

Kolfiber är en oorganisk högpresterande fiber med en kolhalt på mer än 90 %, enastående mekaniska egenskaper, draghållfastheten är 1–2 gånger högre än stålfiber och draghållfastheten är upp till 3 000–4 000 MPa. Det är mer motståndskraftigt mot höga temperaturer och korrosionsbeständigt än stålfiber, vilket är ett nödvändigt material för utveckling av flyg- och rymdteknik och det nationella försvaret. Kolfiber kan också förbättra betongens tryckhållfasthet och slagtålighet och är ett utmärkt seismiskt material. Den höga kostnaden för kolfiber begränsar dock dess tillämpning i civila byggnader. För närvarande används kolfiber främst för reparation och förstärkning av gamla byggnader och vattenbesparingsprojekt. I restaureringsprojektet för akvedukten vid Sichuan Hydraulic Research Institute i Sichuan-provinsen reparerades och förstärktes den gamla akvedukten in situ med hjälp av kolfiber, vilket förbättrade akveduktens sprickskydd, slagskydd och slitageskydd och förlängde dess livslängd.