植物纤维混凝土的研究现状
植物纤维水泥基复合材料研究发展现状
等植 物纤 维具有大长径 比、较高强度 、较大表面积 ，比起其他 纤维 材料 ，植物纤维具有更高 的韧性 ， 与水泥及其相关 制品相 结合 ，能够提高水 泥基 材的粘着 强度 和抗 拉强 度。
参考文献
【 １ 】Ｍ ． Ｓ ａ ｒ ｉ ｇ ａ ｐ ｈ ｕ ｔ ｉ ， Ｓ ． Ｐ． Ｓ ｈ ａ ｈ ，Ｋ． Ｄ． Ｖｉ ｎ ｓ ｏ ｎ ． Ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
在 上世纪 ８ ０年代 末 ，我 国就 开展 了和植物纤 维增强水 泥 材料 的相关会 议 ，开启 了我 国研究植物 纤维水泥 材料 的先 例 ， 随后 国内诸多专家学者进行相关 的探索研究 。 曹玉莲等对植物纤维建筑 的节能 、环保 、安全 特性进行分 析并指 出 ： 植物纤维建筑原材料具有 良好 的原 生态特性 ，并且 生产 和施 工过程几 乎达到零 污染 ；同时 能够 有效 吸收地震波 ， 从而有效地避免 了因地震等 自然灾害造成 的生命财产损失 。 肖力光等人根据秸秆萃取物会在碱性环境 中析 出的特点对 玉米秸秆进行 了预处理 ，实验结果得 知 ： 表面改性剂有助于增 强秸秆与基体 的包裹性 ，并且非 常有利 于复合材料 吸水 率的降 低和强度的提高 。 李超飞 等利用落锤多次循环 的方式对稻草纤维混凝 土进行 抗冲击试验 ，研究表 明 ： 混凝土 添加不 同状态 的稻草纤 维后抗
１ 国 内 外研 究 现 状 １ ． １ 国 外研 究现 状
２ ０世纪初 期 ，美 国科学家 Ｈ ． Ｆ ． Ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒ 发表 的第 一篇关于钢 纤维增强 混凝 土性 能受到了当时学者 的广 泛关 注。 到２ Ｏ 世纪 ７ ０年代 中期 ，纤维水 泥制品的研究和运用开始 进入 到一个 高速发 展阶段 。８ ０ 年代起 ， 更多的国家采用抄取法 、 流浆法 、注射 法以及 马杨尼法生产 出了木纤维增强水 泥板 。 ９ Ｏ年代 ，Ｍ． Ｓ ａ ｒ ｉ ｇ ａ ｐ ｈ ｕ ｔ ｉ 等从 白杨树和松树 中分 离出植物纤
浅析纤维材料应用于建筑混凝土的前景
浅析纤维材料应用于建筑混凝土的前景混凝土是一种以水泥、水、砂石等粗细骨料以及一些外添加剂均匀混合搅拌而成的人造石材，由于价格低廉、原材料广泛、施工方便以及极好的力学性能等突出优点被广泛应用于建筑行业的各个领域。
在施工技术不断发展和建筑理念不断更新的形势下，普通的钢筋混凝土已经无法满足建筑行业对混凝土材料性能的要求。
通常我们会选择在砂浆中掺入外加剂和掺合料以达到改善混凝土性能的目的。
而事实上，许多外加剂的使用会受到来自各方面的限制。
纤维混凝土作为一种新型复合材料，不但能够有效改善混凝土的性能，而且安全环保、经济无害，随着对纤维混凝土的深入研究，它的应用前景也越来越广阔。
一.可有效改善混凝土性能纤维混凝土是一种以掺量较低的短纤维为次要增强体，采用浇筑或者喷射工艺按照三维或二维乱向均匀分布于混凝土内部的一种新型复合材料<sup></sup>。
目前常用的纤维材料有：玻璃纤维、矿棉、钢纤维、碳纤维和各种有机合成纤维。
研究纤维混凝土的出发点，必然是出于对改善混凝土性能的考虑，而掺入纤维的混凝土性能也确有改善。
通常情况下，将短细的钢纤维均匀的掺入到混凝土中具有明显的阻裂、增韧和增强的作用。
混凝土在成型过程中，会产生大量的水化热，而由于热胀冷缩的效应，在脱水后则会发生收缩，由于各原料之间的收缩程度不同，混凝土内部出现拉应力，最终产生不同程度的裂缝。
纤维作为一种柔韧性较高的材料掺入混凝土后，可以在混凝土中形成二维或者三维的网状结构，提高了各原料之间的连接作用，从而增强混凝土的阻裂能力。
此外，如在混凝土中掺入聚丙烯纤维，由于其具有良好的延展性，当混凝土出现意外开裂现象时，聚丙烯纤维能横跨在裂纹表面，限制裂纹的进一步扩展，使混凝土的韧性得到提高。
同时，纤维的掺入细化了混凝土内部的孔隙结构，使其内部结构更加致密以达到增强抗剪、抗拉、抗弯以及抗冲击等的效果。
就研究最早，应用效果最为明显的钢纤维来讲，掺入钢纤维的混凝土一般可以提高到混凝土原来抗拉强度的2倍左右;抗弯强度可提高1.5～2.5倍;抗冲击强度可提高5倍以上，甚至可达到20倍;而韧性甚至可达100倍以上<sup></sup>。
新型建筑材料植物纤维混凝土的应用
新型建筑材料植物纤维混凝土的应用近年来，随着人们对环境保护和可持续发展的关注日益增加，对新型建筑材料的需求呈现出快速增长的趋势。
在这一背景下，植物纤维混凝土作为一种新型建筑材料开始受到广泛关注和应用。
本文将重点介绍植物纤维混凝土的特点、应用领域以及与传统混凝土相比的优势。
一、植物纤维混凝土的特点植物纤维混凝土是一种以植物纤维为主要添加剂，并与水泥、砂、骨料等材料混合制成的新型建筑材料。
相比于传统混凝土，植物纤维混凝土具有以下特点：1. 环保可持续性：植物纤维混凝土的生产过程中，采用植物纤维代替部分传统填料，减少了对自然资源的依赖，实现了资源的可持续利用；同时，植物纤维的生物降解性使得混凝土在使用寿命结束后可进行自然分解，减少了对环境的污染。
2. 耐久性和抗裂性增强：植物纤维具有较高的拉伸强度和韧性，能够有效增强混凝土的耐久性和抗裂性，降低混凝土的开裂倾向，提高建筑物的结构稳定性。
3. 减重节能：植物纤维混凝土相比于传统混凝土具有较轻的密度，可以减轻建筑物的自重负荷，降低地基压力，节省建筑材料的使用量；此外，植物纤维的导热性较低，能够有效降低建筑物的热传导，提高建筑的保温性能。
二、植物纤维混凝土的应用领域植物纤维混凝土凭借其独特的特点，在建筑领域中有着广泛的应用。
以下列举几个主要的应用领域：1. 墙体建筑：植物纤维混凝土可以应用于墙体的制造，因其良好的隔声和保温性能，能够提供更好的居住环境。
2. 屋面和地板：植物纤维混凝土可用于屋面和地板的构造，其较轻的密度降低了屋顶和楼板的自重负荷，减轻了结构的压力。
3. 道路和桥梁：植物纤维混凝土在道路和桥梁建设中也有广泛应用，其优异的韧性和抗裂性能能够提高道路和桥梁的承载能力和耐久性。
4. 水槽和水池：植物纤维混凝土具有较好的耐水性能，可用于制造水槽和水池，对于提高水池的密封性和防水性有着显著效果。
三、植物纤维混凝土的优势相比于传统混凝土，植物纤维混凝土具有以下优势：1. 轻质化：植物纤维混凝土的密度较低，可以有效减轻建筑物的自重负荷，降低结构造价。
混凝土中添加植物纤维的效果分析
混凝土中添加植物纤维的效果分析1. 引言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路和桥梁等基础设施的材料。
随着对环境保护和可持续性的重视，混凝土的可持续性也越来越受到关注。
添加植物纤维是一种提高混凝土可持续性的方法，本文将对添加植物纤维对混凝土性能的影响进行分析。
2. 植物纤维的种类植物纤维是指从植物中提取的纤维素或半纤维素。
常见的植物纤维有木材纤维、稻草、麻绳、棉花、亚麻等。
这些植物纤维都有不同的特性和用途，可以根据混凝土的需要选择不同的植物纤维。
3. 添加植物纤维对混凝土性能的影响3.1. 强度添加植物纤维可以提高混凝土的拉伸强度和抗裂性能。
植物纤维的加入可以增加混凝土的韧性，使混凝土更加耐久。
同时，植物纤维可以防止混凝土的龟裂和开裂，提高混凝土的抗震性能。
3.2. 密度添加植物纤维可以降低混凝土的密度。
植物纤维的加入减少了混凝土中的水泥用量，从而减轻了混凝土的重量。
这不仅节省了原材料，还减少了运输成本。
3.3. 耐久性添加植物纤维可以提高混凝土的耐久性。
植物纤维可以减少混凝土中的裂缝和缺陷，从而减少了空气和水分进入混凝土的机会。
这样可以减缓混凝土的老化速度，延长混凝土的使用寿命。
3.4. 施工性能添加植物纤维可以提高混凝土的施工性能。
植物纤维的加入可以使混凝土更易于施工和振捣。
同时，植物纤维可以减少混凝土的收缩和变形，使混凝土更加均匀。
4. 植物纤维的应用4.1. 道路和桥梁添加植物纤维可以提高道路和桥梁的耐久性和抗震性能。
这对于公路和铁路的安全和可靠性都有着重要的意义。
4.2. 建筑添加植物纤维可以提高建筑的抗震性能和耐久性。
这对于高层建筑和大型公共设施的安全和稳定性都有着重要的意义。
4.3. 土木工程添加植物纤维可以提高土木工程的耐久性和抗震性能。
这对于大型水利工程和能源工程的安全和可靠性都有着重要的意义。
5. 结论添加植物纤维是一种提高混凝土可持续性的方法。
植物纤维的加入可以提高混凝土的强度、耐久性和施工性能，降低混凝土的密度，同时还可以节省原材料和运输成本。
浅谈纤维混凝土的性能和现状
浅谈纤维混凝土的性能和现状【摘要】随着现代社会的发展，混凝土用量的增加，为满足混凝土耐久性、韧性的要求，各国开始了对纤维混凝土的研究和发展。
本文对比了纤维混凝土和普通混凝土之间的特性，并对纤维混凝土的研究现状进行了分析和总结。
【关键字】普通混凝土纤维混凝土研究现状引言自从19世纪前期混凝土诞生以来，由于其原料来源广，成本低，生产简单且抗压性能较好等原因，使得普通混凝土得以迅速发展，目前已成为全世界用量最广的人工材料，并且在未来相当长的时间内也很难有其他材料取代它。
然而由于混凝土是一种多孔脆性材料，因此在现代社会向高层、大跨度建筑发展的过程中，普通混凝土的弊端逐渐显现出来，从而限制了其使用的范围。
1.普通混凝土普通混凝土是水泥、水和骨料等原材料经搅拌后入模浇筑，并经养护硬化后做成的人工石材，其具有以下缺点：(1)普通混凝土虽抗压强度较高，但抗拉强度较低，约为抗压强度的1/10左右，因此普通混凝土构件仅适用于受压部位；尽管近代预应力混凝土的发展，但是仍未改变其本身性质，预应力混凝土在正常使用情况下，仍会出现开裂现象。
(2)由于普通混凝土的开裂，使得空气和水蒸气进入混凝土，加快了内部钢筋的腐蚀，所以导致普通混凝土构件耐久性较差。
(3)普通混凝土是脆性材料，其冲击韧性和变形能力较差，导致抗震性能差，脆性断裂不仅使得材料性能不能得到充分发挥，而且还易造成工程事故。
(4)普通混凝土由于其密度较大，导致混凝土构件一般自重较大，构件尺寸较大，加大了钢筋的用量，也限制了混凝土向高层、大跨建筑的发展。
(5)普通混凝土是多孔材料，因此其渗透性较大，从而导致其抗冻性和耐久性明显降低。
因此由于混凝土的以上缺点，使得混凝土结构需要大量的维修费用，其维修费用有时甚至可能超过其建造费用，特别是处于潮湿环境下的构件，其使用寿命更是远远短于预计设计的寿命。
有些混凝土建筑仅仅修建了几年后就需进行不断的维修，其造成的经济损失巨大，因此对混凝土耐久性的研究不仅仅关乎构件的经济性和适用性，更是业界人士的共同话题。
混凝土中添加植物纤维的影响研究
混凝土中添加植物纤维的影响研究一、研究背景和意义混凝土是建筑工程中常用的材料之一，是由水泥、砂、石等材料组成的，具有高强度、耐久性好等优点。
然而，混凝土的抗裂性和抗冲击性等方面仍然存在一些局限性，特别是在极端环境下的应用受到制约。
因此，近年来，人们开始研究如何通过添加一些特殊的材料来改善混凝土的性能。
植物纤维是一种天然的、环保的材料，具有较高的强度和韧性，可以增加混凝土的韧性和抗裂性。
因此，将植物纤维添加到混凝土中已成为一种新的研究方向。
此外，植物纤维还可以减小混凝土的自重，降低建筑物的造价，在节能减排和环境保护方面具有重要的意义。
二、添加植物纤维的影响1.力学性能植物纤维的添加可以显著改善混凝土的力学性能。
研究表明，添加适量的植物纤维可以提高混凝土的抗拉强度、抗压强度和抗弯强度。
同时，植物纤维还可以提高混凝土的韧性和耐久性，减小混凝土的裂缝和变形。
2.耐久性植物纤维的添加也可以提高混凝土的耐久性。
研究表明，添加适量的植物纤维可以提高混凝土的抗冻融性和耐久性，减小混凝土的碳化和氯离子渗透。
这些改善可以延长混凝土的使用寿命，并减少维护和修缮的成本。
3.施工性能植物纤维的添加还可以提高混凝土的施工性能。
研究表明，添加适量的植物纤维可以提高混凝土的流动性和可塑性，减少混凝土的收缩和龟裂。
这些改善可以提高混凝土的施工效率和质量，降低施工成本。
三、影响因素和适宜用量1.影响因素植物纤维的添加量、类型、长度和分散度等因素都会影响混凝土的性能。
研究表明，添加量和长度适宜的植物纤维可以显著提高混凝土的力学性能和耐久性，而类型和分散度等因素的影响比较复杂，需要进一步研究。
2.适宜用量适宜的植物纤维添加量是保证混凝土性能的关键。
研究表明，添加量过少不能有效改善混凝土的性能，而添加量过多会导致混凝土的流动性变差，甚至影响混凝土的强度和耐久性。
因此，需要选择适宜的添加量来保证混凝土的性能。
四、应用前景和展望植物纤维的添加已成为改善混凝土性能的一种新途径。
纤维混凝土复合材料的研究现状及发展前景
河南建材2021年第3期纤维混凝土复合材料的研究现状及发展前景姜赶超1陈玉21武汉市规划设计有限公司(430000)2重庆长厦安基建筑设计有限公司武汉分公司(430000)摘要:纤维混凝土是一种新型的复合材料,是当代混凝土改性研究的一个重要成果。
在混凝土中掺入细的、短切乱向均匀分布的纤维，可以明显起到防裂、增强和增韧效果。
由于纤维混凝土具有一系列优越的性能，因而受到国内外学者的极大关注，并广泛应用于工程领域。
文章简述了各类纤维混凝土的应用领域、增强机理、研究现状和发展前景。
关键词:纤维混凝土;钢纤维;碳纤维;玻璃纤维；合成纤维试研究1纤维混凝土的研究现状工程建设标准化协会于1992年批准颁布了由大连理工大学等单位编制的《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38：92),对推广应用钢纤维混凝土起到了重要作用。
武汉东洲钢纤维发展有限责任公司、武汉理工大学及湖北省恩施州交通局等单位共同研究开发了一种上、下层布式钢纤维混凝土路面，在降低钢纤维混凝土路面造价和简化施工工艺方面取得了图2是纯贝壳粉及改性贝壳粉样品的XRD图。
由图可知,贝壳粉在15。
耀60。
特征峰明显，主要成分为方解型CaCO3在29.7。
、39.9。
、48.3。
和57.5。
等位置分别对应方解型碳酸钙的(104)、(113)、(018)、(112冤晶面，同时还有部分为Ca(OH)2在27.5。
、33.8。
等位置分别对应氢氧化钙(001)、(011)晶面。
产生部分氢氧化钙可能是样品暴露在空气中与空气中的水蒸气反应的结果。
经过硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂表面改性过的贝壳粉,其成分及晶型几乎没有发生改变,说明这两种偶联剂仅对贝壳粉的表面产生作用。
图3改性前后的SEM重要突破,属国内首创。
武汉理工大学的李卓球等于1998年首次提出了碳纤维混凝土的Seebeck效应,并于2001年系统地研究了碳纤维混凝土和素混凝土的力电机敏性,开展了基于力电效应的机敏混凝土结构应用研究[1]o2纤维混凝土的种类及其主要应用领域2.1钢纤维混凝土2.1.1简介钢纤维混凝土(STEEL FIBER REINFORCED图3为改性后贝壳粉的扫描电镜,贝壳粉边角变得圆润并且均匀分散,团聚现象明显减少。
植物纤维增强水泥基复合材料的研究进展与应用
水泥与混凝土生产Cement and concrete production14植物纤维增强水泥基复合材料的研究进展与应用许秀颖边加保李慧源（北京交通大学海滨学院，河北黄骅061100）中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）10-0014-01摘要：在建筑工程中，水泥作为混凝土的重要原材料，其自身质量直接影响到混凝土的施工质量。
为了有效抑制混凝土裂缝的发展，可将植物纤维应用于水泥之中，植物纤维的长径比及比表面积较大，并且具有较高的比强度，通过植物纤维的应用，以此研发增强水泥基复合材料，能够有效节约混凝土造价，同时也有助于环境保护。
鉴于此，本文便对植物纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用进行深入研究。
关键词：植物纤维；水泥基；复合材料；研究进展0 引言在应用水泥来拌和混凝土时，因混凝土在初凝及终凝过程中会受到结构荷载及环境的影响，进而使混凝土表面出现微裂缝，这些微裂缝需要进行严格的抑制，否则势必会进一步发展，从而严重影响混凝土的美观性，甚至还会威胁到结构安全。
为了提高混凝土的施工质量，人们尝试在混凝土中利用各种纤维来增强其性能表现，并由此产生了一系列的科研成果，如钢纤维增强混凝土技术、聚丙烯纤维增强混凝土技术等。
不过，由于钢纤维容易受到环境影响而发生锈蚀，同时玻璃纤维、钢纤维等的造价较为昂贵，这不利于工程成本的节约。
而植物纤维作为一种价格低廉且来源丰富的高分子材料，将其应用到混凝土之中，以此研发出增强水泥基复合材料，则可有效解决造价昂贵问题，同时也有助于对自然生态环境的保护。
1 植物纤维组成及其材料增强作用植物纤维的主要组成包括半纤维素、纤维素、蜡质、果胶以及木质素，在植物纤维中，半木质素及木质素在其中主要起到黏合剂的作用。
并且，木质素含量的高低，还会对植物纤维的性能表现及结构组织产生直接影响。
纤维素含量及其纤维轴和原纤的旋转角度会对植物纤维的硬度及强度产生决定性影响，通常来说，原纤和纤维轴所形成的夹角越大，则说明植物纤维在硬度及强度上的表现就越差。
植物纤维增强混凝土耐久性能分析
植物纤维增强混凝土耐久性能分
析
植物纤维增强混凝土耐久性能分析
植物纤维增强混凝土是一种利用植物纤维作为增强材料的新型混凝土。
它具有许多优点，如较低的成本、较高的强度和更好的耐久性能。
下面将逐步分析植物纤维增强混凝土的耐久性能。
首先，植物纤维增强混凝土具有良好的抗裂性能。
植物纤维可以在混凝土中形成一个网状结构，有效地抵抗混凝土的开裂。
这种网状结构可以防止混凝土在受力时出现裂缝，并且能够分散和吸收外部载荷，从而减小混凝土的应力集中现象。
其次，植物纤维能够提高混凝土的抗冻融性能。
在低温环境下，植物纤维可以吸收和扩散混凝土中的水分，减少混凝土的冻融体积变化。
此外，植物纤维还可以阻碍冻融循环中冻水产生的压力，减少混凝土的损坏。
第三，植物纤维可以提高混凝土的耐久性。
植物纤维可以吸收和分散混凝土中的溶解氧、二氧化碳和其他有害物质，减少它们对混凝土的侵蚀。
此外，植物纤维还能够降低混凝土的渗透性，减少水分和盐分的渗入，从而延长混凝土的使用寿命。
最后，植物纤维还可以提高混凝土的抗火性能。
植物纤维可以在高温下保持其结构完整性，防止混凝土的热胀冷缩。
此外，植物纤维还能够吸收和分散热能，减缓温度的升高速度，从而延缓混凝土的破坏。
综上所述，植物纤维增强混凝土在耐久性能方面具有许多优势。
它可以提高混凝土的抗裂性能、抗冻融性能、抗侵蚀性能和抗火性能。
因此，在工程实践中，采用植物纤维增强混凝土可以提高混凝土结构的耐久性，延长其使用寿命。
植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状
第43卷第2期2024年2月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.2February,2024植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状姜德民,徐浩东,康红龙,胡思宇(北方工业大学土木工程学院,北京㊀100144)摘要:作为一种新型绿色环保建筑材料,植物纤维增强水泥基复合材料受到了广大科研人员的青睐,但目前仍面临着众多问题㊂本文归纳总结了在植物纤维增强水泥基复合材料研究中的三大主要问题 植物纤维的高吸水率㊁植物纤维在水泥基复合材料中的劣化以及植物纤维对水泥基复合材料的阻凝作用,分析了造成这些问题的主要原因,列举了常见的改性方法并深入阐述了相应的改性机理及研究现状,最后展望了植物纤维增强水泥基复合材料的研究前景,以期为今后植物纤维资源化利用提供参考㊂关键词:水泥基复合材料;耐久性;植物纤维改性;力学性能;资源化中图分类号:TU528.572㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)02-0387-10Problems Faced by Plant Fiber Reinforced Cement-Based Composites and Research Status of Its Related ModificationJIANG Demin ,XU Haodong ,KANG Honglong ,HU Siyu(Faculty of Civil Engineering,North China University of Technology,Beijing 100144,China)Abstract :As a new type of green environmental protection building materials,plant fiber reinforced cement-based composites have been favored by many researchers,but there are still many problems.Three main problems in the study of plant fiber reinforced cement-based composites were summarized,namely,the high water absorption of plant fiber,the deterioration of plant fiber and the anticoagulation effect of plant fiber in cement-based composites.The main causes of these problems were analyzed.The common modification methods were listed and the corresponding modification mechanism and research status were described in detail.In the end,the research prospect of plant fiber reinforced cement-based composites was prospected,which provides reference for the resource utilization of plant fiber in the future.Key words :cement-based composite;durability;plant fiber modification;mechanical property;resource收稿日期:2023-09-21;修订日期:2023-11-20基金项目:北京市自然科学基金(2172021)作者简介:姜德民(1968 ),男,博士,教授㊂主要从事植物纤维保温混凝土的研究㊂E-mail:jdm2004@通信作者:徐浩东,硕士研究生㊂E-mail:1596186323@ 0㊀引㊀言水泥基材料是建筑行业的支柱型原材料,发展至今已经有200多年的历史,如今水泥行业的飞速发展造成的环境问题不容小觑㊂据统计[1],水泥生产㊁火力发电和冶金制造是我国三大大气污染主要来源,其中水泥生产所带来的污染占比最大,每生产1t 水泥将排放0.95t CO 2,整个水泥行业所排放的CO 2占全球总排放量的5%~8%[2]㊂因此,在建筑行业,环境友好的新型建材的研发越来越受到重视㊂纤维水泥制品是水泥制品行业的重要组成部分,纤维的加入能够提高水泥基材料的韧性㊁抗裂性以及耐久性等性能[3],纤维可分为天然纤维(棉纤维㊁麻纤维㊁毛纤维)和人造纤维(聚酯纤维㊁尼龙㊁钢纤维)[4]㊂植物纤维属于天然纤维,作为一种宝贵的可再生资源,植物纤维的应用前景广阔且潜力十足㊂有些植物纤维的抗拉强度要高于人造纤维(如聚丙烯纤维),毛竹纤维㊁洋麻纤维的单根抗拉强度甚至可达上千兆帕[5]㊂此388㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷外,在混凝土中添加植物纤维能在一定程度上抑制材料微裂缝的产生,使材料的抗渗㊁抗冻融性能增强,韧性得到提高[6]㊂近年来,不少科研人员都投入到植物纤维增强水泥基复合材料(plant fiber reinforced cement-based composite,PFRCC)的研究中㊂PFRCC 的研究意义在于:1)植物纤维复合材料有着一定的可降解性[7],将其应用在建筑材料上能够减轻建筑垃圾的回收处理负担;2)植物纤维有着优秀的抗拉性能,同时还是一种绿色可再生资源,其生产过程不会产生污染;3)在PFRCC 中加入植物纤维能够取代部分水泥,通过减少水泥的使用来减轻环境负担㊂但是从植物纤维的化学组成上来看,它并不适合直接添加到水泥基材料中㊂一方面,植物纤维中存在着大量羟基,与水泥进行拌和时,植物纤维会大量吸收自由水导致水灰比降低[8],影响材料的强度,甚至会导致混凝土内部缺陷增多[9]㊂另一方面,植物纤维会在碱性环境下发生降解行为,这大大损伤了植物纤维的物理机械性能[10]㊂另外,植物纤维中存在的半纤维素和木质素会在水溶液或碱性溶液中析出并发生水解,水解产物会阻碍水泥水化[11]㊂因此,如何更好地发挥植物纤维自身优势,提高植物纤维与水泥基材料的相容性,以及提高PFRCC 拌合物的和易性和硬化后的耐久性是推进植物纤维资源化利用的首要任务[12]㊂目前,大量研究[13-15]表明,对植物纤维进行改性处理可以有效提高PFRCC 的性能㊂常用的改性方法有碱处理㊁乙酰化处理㊁硅烷偶联剂处理㊁沸煮处理等方法,这些方法都是以提高植物纤维与水泥基材料之间的相容性㊁增强植物纤维抗碱性侵蚀能力等为目标㊂本文将从植物纤维基本的物理化学特性出发,详细阐述植物纤维在水泥基材料中的劣化机理以及针对植物纤维的不同改性方法,为今后植物纤维资源化利用提供参考㊂1㊀植物纤维的构造以及化学组成1.1㊀植物纤维的构造图1㊀植物纤维基本纤维束Fig.1㊀Plant fiber basic fiber bundle 一个单一的植物纤维是由多个(通常10~30个)基本纤维束通过胞间层的果胶物质连接构成,具体如图1所示[16],基本纤维束由外到内可分成三层:胞间层㊁初生壁㊁次生壁㊂最外层是胞间层,含有果胶㊁半纤维素和木质素;中间层是初生壁,含有纤维素和半纤维素;最内层是次生壁(包括S1㊁S2和S3),主要由纤维素构成[17],其中次生壁S2的厚度占整个细胞壁厚度的80%,对植物纤维的力学性能起主要作用[18]㊂图2和图3是植物纤维初生壁和次生壁的示意图[19]㊂初生壁很薄,厚度0.1~0.3μm,其纤维素的含量很低且较为分散,亲水性较强㊂次生壁是较厚并且完全分化的细胞壁,含有大量十分密集且相互平行的纤维素,纤维素不仅十分密集而且相互平行,为植物纤维突出的拉伸性能提供了有利条件[19]㊂图2㊀植物纤维初生壁示意图Fig.2㊀Schematic diagram of the primary wall of plantfiber 图3㊀植物纤维次生壁示意图Fig.3㊀Schematic diagram of the secondary wall of plant fiber㊀第2期姜德民等:植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状389 1.2㊀植物纤维的化学组成植物纤维的主要化学组成是纤维素㊁半纤维素和木质素,它们在不同种类的植物纤维中占比不同,也与植物生长所处的土壤和气候环境有关[20]㊂例如,椰壳纤维中纤维素含量约32%(文中均为质量分数),半纤维素含量约0.15%,木质素含量约40.45%[21]㊂而棉纤维纤维素的含量约85%(是椰壳纤维纤维素含量的2~3倍),半纤维含量约5.7%,木质素含量则极低[22]㊂纤维素是植物纤维中占比最多的成分㊂纤维素的化学分子式如图4[17]所示,它是由数千个葡萄糖分子组成的长链,含有44.4%的碳㊁6.2%的氢和49.4%的氧,相对半纤维素和木质素来说受碱和稀酸的影响较小[23]㊂植物纤维机械强度的高低与纤维素含量有关,也取决于纤维素微纤丝与纤维轴向的夹角(微原纤维角)[24]㊂图4㊀纤维素分子式Fig.4㊀Cellulose molecule半纤维素是植物纤维中第二大组成成分,化学分子式如图5[17]所示,它是由几种类型不同的单糖构成的异质多聚体㊂半纤维素有亲水性,吸水会润涨细胞壁,也可溶于碱性溶液并发生水解㊂半纤维素是充当纤维素微纤丝之间基质的物质[23],起到黏结并加强整体性的作用㊂图5㊀半纤维素分子式Fig.5㊀Hemicellulose molecule木质素的化学分子式如图6[17]所示,它是一类复杂的芳香烃聚合物,起到强化植物组织的作用㊂跟半纤维素类似,木质素也充当纤维内部和纤维之间的化学黏结剂㊂木质素不溶于水,可溶于碱性溶液并发生水解㊂图6㊀木质素分子式Fig.6㊀Lignin molecule2㊀PFRCC面临的问题2.1㊀植物纤维的高吸水率植物纤维的高吸水率及较差的尺寸稳定性对PFRCC的性能有负面影响㊂首先,在与水泥基材料拌和390㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷时,植物纤维会吸收大量水分并发生体积膨胀,在水泥水化后期时,伴随着植物纤维中水分的流失(部分被水泥基汲取参与水泥水化,部分蒸发[25]),纤维体积收缩,纤维-水泥基界面区产生应力,导致微裂缝出现,图7是Azwa等[26]对于上述行为的具体描述㊂当PFRCC暴露于潮湿环境中时,水分子渗透并附着在纤维亲水羟基上建立分子间氢键,这会使得纤维与水泥基界面黏结强度降低,复合材料中应力的传递被削弱[27]㊂图7㊀水对植物纤维-水泥基界面区的影响[26]Fig.7㊀Effect of water on plant fiber-cement base interface[26]造成植物纤维吸水率较高的主要原因是其分子结构中含有大量的羟基[28]㊂羟基是一种亲水基团,在纤维素㊁半纤维素的表面均含有不同数量的羟基㊂半纤维素(大部分是非晶态)的羟基含量最高,一般来说植物纤维中半纤维素含量越多,吸附水分子的能力越强[29]㊂对于纤维素,位于结晶部分(主要在微纤维的核心)的羟基被认为不参与吸附水分子,而存在于纤维素非晶态区表面的羟基能够与水分子发生相互作用[30]㊂值得注意的是,科研人员也发现了植物纤维高吸水率对复合材料内养护方面的积极影响㊂Jongvisuttisun 等[31]在关于植物纤维自养护的研究中发现,夹带在植物纤维管腔中的自由水很容易被周围的水泥基体吸收,当水化反应超过25h后,植物纤维细胞壁小孔隙中的自由水和部分结合水能够迁移出来并减缓水泥基体的自收缩㊂2.2㊀植物纤维在水泥基碱性环境下的水解与矿化植物纤维在碱性环境中会发生碱性水解,相比于纤维素,半纤维素和木质素这类非晶态组分更容易在碱性溶液中发生水解[32]㊂Toledo等[33]总结了植物纤维在水泥基中的碱性水解过程,如图8所示㊂在初始状态下的植物纤维中,纤维素微纤维被半纤维素和木质素包裹在一起形成一个整体㊂在碱性孔隙溶液的侵蚀下,木质素最先发生分解,部分半纤维素也被分解㊂随着侵蚀程度的加深,半纤维素发生分解,植物纤维细胞壁的完整性被破坏,最后随着纤维素微纤维发生脱落和断裂,纤维素最终被分解,植物纤维完全劣化㊂除了碱性水解,植物纤维在水泥基中还会有纤维矿化的情况发生㊂纤维矿化被定义为:在水泥水化过程中,Ca2+㊁Mg2+㊁Al3+和Si4-等离子对植物纤维细胞壁和开放孔隙的浸渍行为[34],或者说植物纤维的矿化是水泥水化产物(尤其是氢氧化钙)迁移沉淀到纤维的胞间层以及管腔等组织中导致纤维韧性降低的一种劣㊀第2期姜德民等:植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状391化形式㊂植物纤维复合材料的脆化主要与纤维矿化有关[18]㊂图8㊀植物纤维的碱性水解过程[33]Fig.8㊀Alkaline hydrolysis process of plant fibers[33]2.3㊀植物纤维延缓水泥凝结植物纤维的添加也会影响PFRCC中水泥的水化与凝结㊂植物纤维中的纤维素是一种多糖,在水泥基碱性环境下分解成葡萄糖㊂葡萄糖在碱性环境下生成酸,与水泥水化产生的OH-发生中和反应,由此产生的盐会附着在熟料和水化产物表面,延缓水泥水化反应的进行[35]㊂同样,半纤维素和木质素在水泥基碱性环境中的水解产物也对水泥水化有阻碍作用[6]㊂Sedan等[36]研究了麻纤维的掺入对水泥凝结时间的影响,通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱分析发现纤维表面果胶的存在会导致纤维周围存在较多的Ca2+,这也是导致水泥凝结缓慢的原因之一㊂另外,对于PFRCC凝结时间的测定,纤维的存在会阻碍维卡仪探针的插入,因此需要一种无损的精确方法来测定其凝结时间㊂Choi等[37]通过超声脉冲波来分析PFRCC的凝结时间,其试验结果表明植物纤维延缓了水泥水化,并且纤维含量越高,水化延迟越长,这样的测试结果是符合预期的㊂3㊀植物纤维的改性方法3.1㊀角质化处理植物纤维角质化是指不可逆地从纤维细胞壁中去除水分的机制[25],可以通过对其进行多次干湿循环完成[7]㊂当浸泡在水中的植物纤维达到吸水饱和后,将其放置在中等温度(60~80ħ)[38]的烘干箱内进行干燥,这时纤维的多糖纤维素链发生重排,其中纤维素微纤维由于水分的流失而彼此靠近,相互之间形成不可逆或部分不可逆的氢键,其中大多数氢键不会再重新打开㊂持续的干湿循环也会使得植物纤维管腔会发生坍塌,细胞壁层状结构中的大部分毛细孔会关闭,植物纤维结构将变得更加密实[39]㊂Claramunt等[40]对针叶木纤维和棉绒纤维进行了角质化处理,并证明了角质化过程会使这些纤维(尤其是针叶木纤维)的保水性大幅下降,尺寸稳定性提高,纤维-基体界面强度也得到了提高㊂Ferreira等[41]通过拉拔试验评价了植物纤维角质化处理对基体附着力的影响,从得到的力与滑移曲线中发现,复合材料经过加速老化后,处理过的纤维与基体的最大黏结应力和摩擦应力分别提高了40%和50%㊂3.2㊀热液处理热液处理最早应用于木材的改性,一般可分为超临界水处理㊁亚临界水处理和环境液态水处理三类,这些方法的主要区别在于处理过程中施加的温度不同[42]㊂热液处理通过对植物纤维高温沸煮来提取纤维中的可溶性糖分,这类组分是延缓水泥凝结的主要原因㊂热液处理还能够将纤维的亲水 OH基转化为疏水基团来提高纤维的尺寸稳定性,但是随着处理时间和处理温度的提高,纤维的吸水率会变高[43]㊂Sellami等[44]为了克服植物纤维与水泥基材之间相容性较差的问题,采用热液处理对纤维进行改性,通过SEM观察发现,沸煮4h后的纤维部分表面组分消失,这说明热液处理能够溶解纤维表面的可溶性物质㊂经过热液处理后,虽然纤维表面的一些物质(木质素㊁蜡㊁油脂)被去除,但是纤维表面结构没有明显变化且纤维的抗拉强度和弹性模量均有增加[45]㊂392㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷3.3㊀碱处理碱处理(采用NaOH溶液浸泡处理)是最常用于处理植物纤维的方法之一㊂植物纤维表面的蜡㊁果胶以及半纤维素和木质素对碱性溶液敏感,通过碱处理可以去除这些物质[46]㊂碱处理后的植物纤维表面变得粗糙,纤维直径变小带来的纵横比(长/直径)增加使得纤维的有效表面积增大,利于与基体的黏结[47]㊂碱处理去除了植物纤维中部分无定形区(半纤维素和木质素),提高了纤维的结晶度和抗拉强度[48]㊂但是碱处理浓度过大或者处理时间过长会破坏植物纤维的纤维素结构,导致纤维强度下降[49]㊂图9㊀不同浓度NaOH溶液处理后的植物纤维的SEM照片[50]Fig.9㊀SEM images of plant fibers treated with different concentrations of NaOH solution[50]De-Souza等[50]在碱处理对剑麻纤维性能影响的研究中重点关注了碱浓度变化对纤维的影响㊂不同浓度NaOH溶液处理后的植物纤维的SEM照片如图9所示,随着碱浓度的提高,纤维表面变得越来越粗糙㊂第2期姜德民等:植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状393㊀与未改性纤维相比,碱处理后的纤维抗拉强度和弹性模量分别提高了42%和237%,且抗拉强度随着碱浓度提高而提高,碱浓度为10%时抗拉强度下降,但仍高于未改性纤维㊂3.4㊀乙酰化处理植物纤维的亲水性主要由纤维内富含的羟基所决定㊂利用乙酰基与植物纤维的亲水性羟基发生酯化反应,可以降低植物纤维的亲水性[51]㊂植物纤维经过乙酰化后,疏水性增强的同时尺寸稳定性也得到了改善㊂由于植物纤维细胞壁的结构致密,酯化剂很难与内部羟基充分接触发生取代反应,可以先采用碱处理法对纤维进行预处理[7]㊂Zaman 等[52]在香蕉束纤维/聚合物的研究中发现碱处理和乙酰化相结合的处理方式能够有效降低纤维的吸水率,对比未改性纤维,改性后的纤维吸水率降低了42%㊂Bledzki 等[53]发现亚麻纤维经过乙酰化后纤维表面变得更加光滑并能观察到细小微纤维的出现,随着乙酰化程度越高,纤维的损伤和开裂也越明显㊂Oladele 等[54]的研究表明植物纤维经过乙酰化处理后抗拉强度提高,但是当乙酰化处理浓度超过4%时,纤维的抗拉强度发生了下降㊂所以对于PFRCC 来说,对纤维进行一定程度的乙酰化处理能够提高复合材料的抗压㊁抗折强度[55-56]㊂3.5㊀硅烷偶联剂处理硅烷作为公认的高效偶联剂已经被广泛应用于复合材料和黏合剂的配方中[57]㊂硅烷分子具有双官能团,可以分别与两相发生反应,因此它们能很好地耦合植物纤维与水泥基材,并在它们之间架起桥梁[58]㊂但是植物纤维中的羟基具有非常低的可及性,与许多化学物质不发生反应㊂在对纤维进行改性处理时,需要先将硅烷放入调节至弱酸性(pH =4~5)的水与乙醇的混合溶液[59]中进行水解以产生更活泼的硅醇基[60],然后再将纤维放入混合溶液中使纤维的羟基与硅醇基发生反应来达到改性目的㊂Koohestani 等[61]指出适合对图10㊀98%硅烷偶联剂喷涂植物纤维的SEM 照片[62]Fig.10㊀SEM images of plant fiber sprayed with 98%silane coupling agent [62]植物纤维改性的硅烷偶联剂用量在1%~5%(占纤维质量),硅烷偶联剂的水解时间㊁硅烷水解溶液的温度和pH 值以及硅烷偶联剂自身的化学性质是影响硅烷处理效果的主要因素㊂硅烷偶联剂也可以直接进行喷涂处理㊂Ban等[62]在对竹纤维改性时,在没有进行硅烷水解的情况下直接将98%(质量分数)的硅烷偶联剂喷涂到纤维上,纤维的SEM 照片如图10所示,所制备的复合材料的拉伸㊁抗压性能相比于未改性对照组均得到提升,但是纤维的吸水率升高,分析原因可能是过量的硅烷与水发生了水解反应㊂4㊀结语与展望1)植物纤维中存在着大量羟基,具有较强的亲水性,这种强吸水性能够导致复合材料发生劣化,影响纤维与水泥基界面的黏结强度㊂2)在水泥基碱性环境下,植物纤维的主要成分纤维素㊁半纤维素和木质素容易发生水解导致纤维发生劣化㊂植物纤维在水泥基碱性环境下还会发生矿化的现象,导致复合材料的脆化㊂3)植物纤维在水泥基碱性环境下的水解产物会阻碍水泥凝结,植物纤维含量越高水泥水化延长越久㊂4)对纤维进行改性处理能够提高复合材料的性能,常用的改性方法有角质化处理㊁热液处理㊁碱处理㊁乙酰化处理和硅烷偶联剂处理㊂5)不同的改性处理对纤维起到的作用不同,总体来说改性处理能够提高纤维密实程度㊁增加纤维表面粗糙度㊁提取纤维中的阻凝成分㊁降低纤维吸水率以及增强纤维与基体界面的黏结等㊂6)目前对于植物纤维的改性主要是使用单一的方法进行改性,采用多种方法复合改性处理的研究较少㊂从改性机理上看,各改性方法侧重的改性作用不同,研究不同改性方法间的协同作用是进一步提高植物纤维性能的关键㊂7)鉴于实际建设工程中环境的复杂性,针对特殊环境下的PFRCC 的研究也应该得到重视以适应更广泛394㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷的施工要求㊂参考文献[1]㊀饶德梅.不同烧成温度和时间对水泥熟料矿物相组成的影响[D].绵阳:西南科技大学,2023.RAO D M.Effect of different sintering temperature and time on mineral phase composition of cement clinker[D].Mianyang:Southwest University of Science and Technology,2023(in Chinese).[2]㊀宋丁豹,蒲诃夫,胡海蓝,等.水平排水板真空预压-碱激发矿渣固化联合法处理高含水率淤泥的试验研究[J/OL].岩石力学与工程学报:1-11[2023-08-31].https:///10.13722/ki.jrme.2023.0040.SONG D B,PU K F,HU H L,et al.Experimental investigation on prefabricated horizontal drain-based vacuum preloading-alkali-activated GGBS solidification combined method for treatment of high-water-content mud slurry[J/OL].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering:1-11 [2023-08-31]./10.13722/ki.jrme.2023.0044(in Chinese).[3]㊀李东升,吴国立,冯思超.纤维增强水泥基复合材料力学性能的研究进展[J].河南科技,2023,42(2):89-92.LI D S,WU G L,FENG S C.Research progress on mechanical properties of fiber reinforced cement-based composites[J].Henan Science and Technology,2023,42(2):89-92(in Chinese).[4]㊀TIAN H,ZHANG Y X.The influence of bagasse fibre and fly ash on the long-term properties of green cementitious composites[J].Constructionand Building Materials,2016,111:237-250.[5]㊀曹双平,王㊀戈,余㊀雁,等.几种植物单根纤维力学性能对比[J].南京林业大学学报(自然科学版),2010,34(5):87-90.CAO S P,WANG G,YU Y,et parison of mechanical properties of different single vegetable fibers[J].Journal of Nanjing Forestry University(Natural Sciences Edition),2010,34(5):87-90(in Chinese).[6]㊀杨㊀玲.改性稻草秸秆水泥基复合材料的性能研究[D].武汉:武汉轻工大学,2020.YANG L.Study on properties of modified rice straw cement-based composites[D].Wuhan:Wuhan Polytechnic University,2020(in Chinese).[7]㊀PRAVEENA B A,BURADI A,SANTHOSH N,et al.Study on characterization of mechanical,thermal properties,machinability andbiodegradability of natural fiber reinforced polymer composites and its applications,recent developments and future potentials:a comprehensive review[J].Materials Today:Proceedings,2022,52:1255-1259.[8]㊀房㊀新.乙酰化稻草的制备及其力学性能研究[D].沈阳:东北大学,2010.FANG X.Preparation and mechanical properties of acetylated rice straw[D].Shenyang:Northeastern University,2010(in Chinese). [9]㊀JIANG D M,AN P H,CUI S P,et al.Effect of modification methods of wheat straw fibers on water absorbency and mechanical properties ofwheat straw fiber cement-based composites[J].Advances in Materials Science and Engineering,2020,2020:1-14.[10]㊀CAMARGO M,ADEFRS T E,ROETHER J,et al.A review on natural fiber-reinforced geopolymer and cement-based composites[J].Materials,2020,13(20):4603.[11]㊀姜㊀欢.稻草纤维生产水泥基泡沫保温墙体材料的研究[D].大连:大连理工大学,2008.JIANG H.Study on the production of cement-based foam thermal insulation wall material with straw fiber[D].Dalian:Dalian University of Technology,2008(in Chinese).[12]㊀杨政险,李㊀慷,张㊀勇,等.天然植物纤维预处理方法对水泥基复合材料性能的影响研究进展[J].硅酸盐学报,2022,50(2):522-532.YANG Z X,LI K,ZHANG Y,et al.Effect of pretreatment method of natural plant fibers on properties of cement-based materials-a short review[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,2022,50(2):522-532(in Chinese).[13]㊀ALI-BOUCETTA T,AYAT A,LAIFA W,et al.Treatment of date palm fibres mesh:influence on the rheological and mechanical properties offibre-cement composites[J].Construction and Building Materials,2021,273:121056.[14]㊀ROCHA D L,AZEVEDO A R G,MARVILA M T,et al.Influence of different methods of treating natural açai fibre for mortar in ruralconstruction[J].2021.[15]㊀PAGE J,KHADRAOUI F,GOMINA M,et al.Influence of different surface treatments on the water absorption capacity of flax fibres:rheologyof fresh reinforced-mortars and mechanical properties in the hardened state[J].Construction and Building Materials,2019,199:424-434.[16]㊀CHOKSHI S,PARMAR V,GOHIL P,et al.Chemical composition and mechanical properties of natural fibers[J].Journal of Natural Fibers,2022,19(10):3942-3953.[17]㊀WEI J Q,MEYER C.Degradation mechanisms of natural fiber in the matrix of cement composites[J].Cement and Concrete Research,2015,73:1-16.[18]㊀TOLÊDO F R D,SCRIVENER K,ENGLAND G L,et al.Durability of alkali-sensitive sisal and coconut fibres in cement mortar composites[J].Cement and Concrete Composites,2000,22(2):127-143.[19]㊀BURGERT I,KEPLINGER T.Plant micro-and nanomechanics:experimental techniques for plant cell-wall analysis[J].Journal of ExperimentalBotany,2013,64(15):4635-4649.[20]㊀BAKAR N,CHIN S C,SIREGAR J P,et al.A review on physical,mechanical,thermal properties and chemical composition of plant fibers[J].㊀第2期姜德民等:植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状395 IOP Conference Series:Materials Science and Engineering,2020,736(5):052017.[21]㊀ABU G M,ABDELRASOUL pressive and fracture toughness of natural and synthetic fiber-reinforced polymer[M]//Mechanical andPhysical Testing of Biocomposites,Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites.Amsterdam:Elsevier,2019:123-140. [22]㊀YE Z L,BERSON R E.Factors affecting cellulose hydrolysis based on inactivation of adsorbed enzymes[J].Bioresource Technology,2014,167:582-586.[23]㊀DJAFARI P S R.Physical and mechanical properties of natural fibers[M]//Advanced High Strength Natural Fibre Composites in Construction.Amsterdam:Elsevier,2017:59-83.[24]㊀MWAIKAMBO L Y,ANSELL M P.Mechanical properties of alkali treated plant fibres and their potential as reinforcement materials II.Sisalfibres[J].Journal of Materials Science,2006,41(8):2497-2508.[25]㊀DRIDI M,HACHEMI S,BELKADI A A.Influence of styrene-butadiene rubber and pretreated hemp fibers on the properties of cement-basedrepair mortars[J].European Journal of Environmental and Civil Engineering,2023,27(1):538-557.[26]㊀AZWA Z N,YOUSIF B F,MANALO A C,et al.A review on the degradability of polymeric composites based on natural fibres[J].Materials&Design,2013,47:424-442.[27]㊀ZHOU J W,LIN S T,ZENG H X,et al.Dynamic intermolecular interactions through hydrogen bonding of water promote heat conduction inhydrogels[J].Materials Horizons,2020,7(11):2936-2943.[28]㊀MOHAMMED M,JAWAD A J M,MOHAMMED A M,et al.Challenges and advancement in water absorption of natural fiber-reinforced polymercomposites[J].Polymer Testing,2023,124:108083.[29]㊀METHACANON P,WEERAWATSOPHON U,SUMRANSIN N,et al.Properties and potential application of the selected natural fibers as limitedlife geotextiles[J].Carbohydrate Polymers,2010,82(4):1090-1096.[30]㊀ETALE A,ONYIANTA A J,TURNER S R,et al.Cellulose:a review of water interactions,applications in composites,and water treatment[J].Chemical Reviews,2023,123(5):2016-2048.[31]㊀JONGVISUTTISUN P,LEISEN J,KURTIS K E.Key mechanisms controlling internal curing performance of natural fibers[J].Cement andConcrete Research,2018,107:206-220.[32]㊀BUI H,LEVACHER D,BOUTOUIL M,et al.Effects of wetting and drying cycles on microstructure change and mechanical properties of coconutfibre-reinforced mortar[J].Journal of Composites Science,2022,6(4):102.[33]㊀TOLEDO F R D,DE-ANDRADE S F,FAIRBAIRN E M R,et al.Durability of compression molded sisal fiber reinforced mortar laminates[J].Construction and Building Materials,2009,23(6):2409-2420.[34]㊀JOHN V M,CINCOTTO M A,SJÖSTRÖM C,et al.Durability of slag mortar reinforced with coconut fibre[J].Cement and ConcreteComposites,2005,27(5):565-574.[35]㊀CHOI Y C.Hydration and internal curing properties of plant-based natural fiber-reinforced cement composites[J].Case Studies in ConstructionMaterials,2022,17:e01690.[36]㊀SEDAN D,PAGNOUX C,SMITH A,et al.Mechanical properties of hemp fibre reinforced cement:influence of the fibre/matrix interaction[J].Journal of the European Ceramic Society,2008,28(1):183-192.[37]㊀CHOI H,CHOI Y C.Setting characteristics of natural cellulose fiber reinforced cement composite[J].Construction and Building Materials,2021,271:121910.[38]㊀CLARAMUNT J,ARDANUY M,GARCÍA H J A.Effect of drying and rewetting cycles on the structure and physicochemical characteristics ofsoftwood fibres for reinforcement of cementitious composites[J].Carbohydrate Polymers,2010,79(1):200-205.[39]㊀ARIVENDAN A,JAPPES W,IRULAPASAMY S,et al.Extraction and characterization of natural aquatic plant fiber,powder and ash from waterhyacinth(eichhornia crassipes)as reinforcement of fiber,powder,and ash reinforced polymer composite[J].Journal of Natural Fibers,2022, 19(14):9589-9599.[40]㊀CLARAMUNT J,ARDANUY M,GARCÍA H J A,et al.The hornification of vegetable fibers to improve the durability of cement mortarcomposites[J].Cement and Concrete Composites,2011,33(5):586-595.[41]㊀FERREIRA S R,LIMA P R L,SILVA F A,et al.Effect of sisal fiber hornification on the fiber-matrix bonding characteristics and bendingbehavior of cement based composites[J].Key Engineering Materials,2014,600:421-432.[42]㊀ALI M R,ABDULLAH U H,ASHAARI Z,et al.Hydrothermal modification of wood:a review[J].Polymers,2021,13(16):2612.[43]㊀REZAYATI C P,MOHAMMADI R J,Mohebi B,et al.Influence of hydrothermal treatment on the dimensional stability of beech wood[J].2007,2:125-131.[44]㊀SELLAMI A,MERZOUD M,AMZIANE S.Improvement of mechanical properties of green concrete by treatment of the vegetals fibers[J].Construction and Building Materials,2013,47:1117-1124.[45]㊀NORUL I M A,PARIDAH M T,ANWAR U M K,et al.Effects of fiber treatment on morphology,tensile and thermogravimetric analysis of oilpalm empty fruit bunches fibers[J].Composites Part B:Engineering,2013,45(1):1251-1257.[46]㊀KABIR M M,WANG H,LAU K T,et al.Chemical treatments on plant-based natural fibre reinforced polymer composites:an overview[J].。
植物纤维混凝土性能研究
- 73 -工 程 技 术０ 概述中国是一个农业大国，如何处理大量农业废弃物是一个棘手的问题。
随着科技的进步以及人类环保意识的增强，人们发现由于植物纤维制备混凝土可以满足低碳环保、取材方便、轻质高强以及保温性能好的要求，因此它逐渐成为国内外纤维混凝土方向的一大研究热点。
植物纤维混凝土通常是将秸秆纤维、稻壳等植物纤维粉碎或处理成一定长度后添加到混凝土中，再以粉煤灰作为掺合料，以CaCl 2等作为促凝剂，混合搅拌所制成。
目前，已有大量文献针对单种植物纤维掺入混凝土后的性能进行研究，但缺少对不同种类的植物纤维混凝土进行综合对比分析。
该文将分别研究多种植物纤维混凝土的力学性能、保温性、吸水性、耐腐蚀性能以及对水泥水化的影响效果，对其进行综合评述，分析其特点并指出存在的短板。
尽管目前植物纤维混凝土有局限性，但是随着技术研究的不断深入，相信在未来仍有很好的应用前景。
１ 植物纤维处理技术为了制备植物纤维混凝土，需要提前对植物纤维进行处理。
该处理过程通常是先挑选色泽光亮、保存完好的植物纤维，进行洗净后烘干，处理掉多余枝叶和表面的杂质，再加工成2种形状：1种是用粉碎机把植物纤维粉碎，另1种是用剪刀或铡刀把植物纤维剪切目标长度。
用粉碎机粉碎的植物纤维可以直接掺入混凝土中；用剪刀或铡刀剪切的植物纤维可以直接掺入混凝土中；也可以将切好的植物纤维先浸泡于氢氧化钠溶液里，洗净干燥后再掺入混凝土中。
当前，还有许多植物纤维的表面处理改性措施在国内外得到了广泛应用，化学改性方法如碱性化、酸处理、酯化预处理和聚合物涂料，物理处理方法如热液治疗、超声改性和蒸汽处理，生物改性方法如生物酶治疗。
但是大多数的改性方式工艺复杂而且污染环境，因此并没有得到大范围的推广应用。
近年来，等离子体改性植物纤维在发达国家已得到广泛报道。
等离子处理可使材料表面产生蚀刻等物理反应和接枝共聚、氧化、分解等化学反应，从而有效地提高疏水性、黏附性等。
国内一些研究人员还发现，植物纤维表面的弱界面层可以通过空气低温等离子处理被破坏，并引入可以增强秸秆表面活性的含氧官能团，如羰基、羧基等，有助于秸秆与原材料建立以化学结合为主的界面。
纤维混凝土应用研究现状初探
纤维混凝土应用研究现状初探进入到新世纪以来，随着我国的国民经济水平飞速的发展，我国的公路交通行业的发展也是十分迅速的，其中各类的路面路基处理技术也取得了非常大的进步，而所谓的纤维混凝土指的就是一类在混凝土基体中加入了高性能短切纤维后所形成的新型建筑材料，而正是由于加了纤维，这种新型的建筑材料就有效的克服了混凝土抗疲劳性能差、抗拉强度低并且容易开裂的缺点。
其中高性能的芳纶纤维是一种低密度、高强度、高模量并且耐磨性能十分优异的高科技纤维，其全称为芳香族聚酰胺纤维，从其研发问世至今，在我国的各类工程项目中都得到了大量的生产和使用。
标签：纤维混凝土；研究现状；芳纶纤维混凝土的最主要优点就是高抗压强度，但是同时混凝土也是存在着明显的缺点，如抗疲劳性能差、抗拉强度低、构建本体的自重大、抗冲击碎裂性能差、容易产生裂纹以及易于塑性干缩开裂等等，因此混凝土在工程中的应用范围就有很大的局限性。
在混凝土强度不断提升的情况下，这些确定也就越来越突出了，近些年来，国内外的专家学者都在大力的探索和研究提高混凝土性能的方法和措施，特别是提高它的耐久性能和抗拉强度，正是在这种背景下，提出了一类以传统混凝土为基体的新型复合材料-纤维混凝土。
在混凝土的内部纤维能够以很多的数量广泛的分布其中，这样在形成微裂缝的过程中，就会受到数量众多的纤维的阻挡，降低其能量，从而起到抗裂的作用。
1 纤维混凝土的发展和现状1.1 纤维混凝土的概述通常情况下，所谓纤维混凝土都是以砂浆、水泥净浆或是混凝土作为基体材料的，在配以无机纤维、金属纤维或是有机纤维等增强材料所组成的水泥基复合材料就是纤维混凝土了。
它是一种将抗拉强度高、抗碱性能良好、极限延伸率大并且细而短的纤维广泛的分布在混凝土基体中的新型建筑材料，混凝土早期产生裂缝或是受到外力时，纤维是有着重要的预防作用的。
在纤维混凝土最初的受力阶段，混凝土是与纤维共同受力的，并且混凝土应是外力的主要承担者，当外力持续作用一段时间后或是外力不断提高的过程中，裂缝也会随之扩展到一定的程度，混凝土就不会再承担外力，此时纤维就成了外力的主要承担者，而纤维也就成为了阻止裂缝继续扩展的最重要的因素。
纤维-聚合物混凝土性能研究现状及在巷道中的应用展望
混凝土与水泥制品 悦匀陨晕粤 悦韵晕悦砸耘栽耘 粤晕阅 悦耘酝耘晕栽 孕砸韵阅哉悦栽杂
圆园20 晕燥.2 February
纤维-聚合物混凝土性能研究现状及在 巷道中的应用展望
史玉良袁陈新明袁焦华喆袁韩晓龙袁靳翔飞
渊河南理工大学土木工程学院袁焦作 454000冤
摘 要院介绍了国内外纤维-聚合物混凝土的研究进展袁总结了纤维-聚合物混凝土的力学性能尧韧性尧耐久性 能等袁分析了纤维-聚合物混凝土的改性机理遥 最后袁鉴于纤维-聚合物混凝土相比普通混凝土具有良好的韧性及耐 久性能袁对纤维-聚合物混凝土在软岩巷道中的应用进行了展望遥
关键词院力学性能曰耐久性能曰改性机理曰软岩巷道 中图分类号院TU528.572 文献标识码院A doi院10.19761/j.1000-4637.2020.02.051.05
Research Status of Fiber-Polymer Concrete Performance and Its Application in Roadways
聚酯纤维袁研究发现院纤维体积掺量达到 0.14%时袁 合物冤院相比于干养袁湿养更有利于改善混凝土的断
混凝土 7 d尧28 d 的抗折强度相较于基准混凝土分 裂能遥
别提高了 17.2%尧21.4%曰 NIAKI M H [8] 在聚合物掺
刘瑞[12]研究发现院固化时间同样影响混凝土的
量不变的情况下加入 2%玄武岩纤维袁研究发现院纤 断裂能袁 见图 2 渊O 表示素混凝土曰S9 表示掺量为
维-聚合物混凝土的抗压强度尧 抗拉强度相较于聚 0.9%的纤维曰L6 表示掺量为 6%的聚合物冤袁 当固化
合物混凝土分别提高 10%尧35%遥
时间由 14 d 变为 60 d 时袁素混凝土尧纤维混凝土尧
绿色环保纤维混凝土性能研究进展.docx
绿色环保纤维混凝土性能研究进展前言素混凝土是一种多孔脆性材料，存在抗裂能力差、抗拉强度低、保温性能差等缺点。
除常见的钢筋混凝土外，目前较为成熟的方法是将各类纤维加入混凝土中形成纤维混凝土。
通过加入纤维，改变了混凝土内部疵点的数量和大小。
纤维混凝土在受力过程中分散应力，可使混凝土的抗拉强度、抗变形能力、耐动荷能力大大提高。
根据添加纤维种类的不同，纤维混凝土一般可以分为钢纤维混凝土、碳纤维混凝土、化学纤维混凝土、有机纤维混凝土等。
但是传统纤维混凝土的成本较高且性能改善有限。
“绿色环保纤维”的原料采用可再生资源，不会破坏生态平衡和导致资源桔竭，其生产过程不会对环境造成污染，符合节能和环保的要求。
文章对环保纤维增强混凝土工程性能的研究进展进行归纳分析，找出目前存在的几个问题，提出了相应的解决思路。
1绿色纤维混凝土的出现1.1普通纤维混凝土的发展普通纤维混凝土有钢纤维混凝土、碳纤维混凝土及各类化学纤维混凝土，且均具有强度高及抗裂能力好等优点。
碳纤维混凝土耐磨损、耐高温、粘结性良好，但造价高。
聚丙烯纤维具有质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀等优点，具有良好的保温性，且能改善混凝土的和易性，但存在成本较高，耐热性、耐老化性较差，存在低温冻脆等问题。
涤纶纤维不仅拥有聚丙烯纤维的优点，还弥补了聚丙烯纤维的不足，涤纶纤维的耐光性和耐氧化性都优于聚丙烯纤维，价格也比聚丙烯纤维更廉价；王彩波等人进行了涤纶纤维在混凝土碱环境下的性能研究，证明了涤纶纤维在混凝土碱环境下强度和伸长率会有所减弱,最后趋于稳定,稳定之后的强度仍高于聚丙烯纤维的强度,可满足增强水泥基纤维的耐碱性要求。
1.2普通纤维混凝土的不足无论是钢纤维、聚丙烯还是涤纶纤维等等，在生产加工、使用过程中都会对环境造成很大的污染。
对单一纤维混凝土的性能研究已日趋成熟，但对于多种纤维混凝土的研究还很少。
2绿色环保纤维混凝土研究进展2.1概述天然纤维混凝土是加入天然纤维制成的加强混凝土。
绿色环保纤维改善混凝土性能的研究进展
三、秸秆纤维混凝土砌块的研究 进展 1.特点：秸秆纤维混凝土 砌块具有以下特点：（1）
四、研究展望虽然秸秆纤维混凝 土砌块的研究取得了一定的进展
五、结论总的来说
谢谢观看
1、原材料选择：选用某品牌400级钢纤维和普通硅酸盐水泥，砂子选用中砂， 石子选用5-20mm的卵石。
2、配合比设计：设计不同钢纤维掺量的混凝土配合比，包括0%（基准组）、 1.0%、1.5%和2.0%四种比例。
3、试件制备：按照设计的配合比，先将钢纤维均匀撒入拌和机中，再加入水 泥、砂子和石子进行搅拌，最后将搅拌好的混凝土倒入模具中，振动成型。
参考内容二
近年来，随着人们对环保和节能的度不断提高，新型环保节能建材不断涌现。 其中，秸秆纤维混凝土砌块作为一种极具潜力的绿色建筑新材料，引起了广泛 的。本次演示将围绕秸秆纤维混凝土砌块的研究进展进行简要综述。
一、背景介绍秸秆纤维混凝土砌 块是一种以农作物秸秆为原料
二、相关研究领域 1.植物纤维 混凝土：植物纤维混凝土是一种 以植物纤维为增强相
2、混凝土制备：在制备绿色环保纤维混凝土时，需充分考虑纤维的分散性、 取向和体积分数等因素。可通过优化混凝土的配合比、添加界面剂等方法，提 高纤维与混凝土的相容性和界面粘结强度。
3、性能改善：绿色环保纤维可有效提高混凝土的力学性能、耐久性和抗裂性。 纤维的加入可以抑制混凝土裂缝的产生和扩展，提高材料的韧性、抗疲劳性和 抗冲击性。同时，纤维还可以增强混凝土的抗渗性能，延长其使用寿命。
主题阐述
绿色环保纤维改善混凝土性能的原理主要是通过纤维与混凝土的协同作用，提 高材料的整体性能。具体方法包括以下几个方面：
1、纤维种类：应用于混凝土的绿色环保纤维主要包括天然纤维（如植物纤维、 动物纤维）和合成纤维（如聚乙烯醇纤维、尼龙纤维）两大类。不同种类的纤 维具有不同的性能特点，需要根据具体应用场景选择合适的纤维。
水泥混凝土中添加植物纤维的效果研究
水泥混凝土中添加植物纤维的效果研究一、前言水泥混凝土是一种常见的建筑材料，其主要成分包括水泥、砂、石料和水等。
然而，在使用水泥混凝土的过程中，会发现其存在一些问题，如容易开裂、强度不足、抗震性能差等。
为了解决这些问题，研究人员开始关注添加植物纤维对水泥混凝土性能的影响，本文将对此进行详细的探讨。
二、植物纤维的种类及特性植物纤维是指从植物中提取的纤维，主要来源于木材、麻、棉、亚麻、稻草等植物。
植物纤维具有许多优良的特性，如高强度、高刚度、轻质、易加工、环保等。
此外，植物纤维还具有良好的吸水性能和防火性能，可以有效地改善水泥混凝土的性能。
三、植物纤维与水泥混凝土的复合作用添加植物纤维可以改善水泥混凝土的性能，主要表现在以下方面：1. 提高强度：植物纤维可以增加水泥混凝土的抗压强度和抗拉强度。
这是因为植物纤维可以增加混凝土的内聚力和粘结力，从而提高混凝土的强度。
2. 改善耐久性：植物纤维可以改善水泥混凝土的抗裂性和耐久性。
这是因为植物纤维可以防止水泥混凝土的开裂，减少裂缝扩展，从而提高混凝土的耐久性。
3. 提高施工性能：植物纤维可以改善水泥混凝土的施工性能。
这是因为植物纤维可以减少混凝土的收缩率，降低混凝土的温度应力，从而提高混凝土的施工性能。
四、植物纤维对水泥混凝土的影响因素植物纤维对水泥混凝土的影响因素主要包括以下几个方面：1. 植物纤维的种类：不同种类的植物纤维对水泥混凝土的影响不同。
例如，木质纤维可以提高混凝土的强度和耐久性，而麻纤维可以提高混凝土的施工性能。
2. 植物纤维的含量：植物纤维的含量对水泥混凝土的影响也很大。
一般来说，植物纤维的含量越高，混凝土的强度、耐久性和施工性能都会有所提高。
3. 植物纤维的形态：植物纤维的形态也会影响水泥混凝土的性能。
如短纤维可以增加混凝土的内聚力和粘结力，从而提高混凝土的强度；而长纤维可以防止混凝土的开裂，提高混凝土的耐久性。
4. 植物纤维的预处理方式：植物纤维的预处理方式也对水泥混凝土的性能有影响。
植物纤维的现状及其发展前景
植物纤维的现状及其发展前景植物纤维的现状及其发展前景植物纤维用于复合材料的潜在优势越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小,具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点，是其它任何增强材料无法比拟的; 另一方而，植物纤维与通用塑料共混制得的塑料是不完全生物降解的, 即在微生物作用下，合成高分子仅能被分解为散乱碎片，这种材料使用后仍会对环境带来负而影响，因而植物纤维在全生物降解、复合材料中得到了重视并迅速发展。
国外采用植物纤维改性的复合材料，已经在汽车内部装饰、室内外装修饰材、建筑结构部件等一些领域有广泛的应用。
但国内的研究发展相对较落后，近年来对植物纤维复合材料的研究有了较大的进展，特别是对生物降解材料的复合已成为研究开发的热点。
本文综述了植物纤维改性高分子材料的一些性能变化，影响植物纤维复合材料综合性能的因素以及植物纤维的发展前景。
1.不同种类的植物纤维复合材料植物纤维与高分子材料制备的复合材料中，采用的天然植物纤维主要有麻蕉、黄麻、XX、亚麻、剑麻等麻类材料及木材、竹材、棉纤维、纸浆纤维等。
材料形态主要是纤维态和粉态。
麻纤维由于强度好、可再生等优点，用来增强聚烯怪塑料用于汽车内饰及部件，在欧洲汽车工业己广泛应用。
随着各行各业对环保的关注，用天然麻类纤维与高分子材料制备复合材料的研究较多，而使用木纤维或木粉与高分子材料制备复合材料的研究相对较少。
就生物降解材料而言目前研究较多的是PLAo PLA 结晶温度介于170~180°C之间，其力学性能接近于聚丙烯和聚酯树脂，所以其复合材料具有较高强度,某些性能接近于天然植物纤维/聚丙烯复合材料。
椰纤维和竹纤维同样具有非常好的力学性能，具有较高的韧性，也比较适合作增强材料。
2.植物纤维处理方法对植物纤维复合材料的性能影响在植物纤维改性塑料的研究及应用方面，主要是提取植物秸秆中的纤维素来改性塑料，由于纤维素自身的结构使其具有亲水性，而通用塑料均为非亲水性材料，故二者复合时界面的粘结性较差，常要对其进行改性处理，以更好的改善复合材料的性能。
混凝土中草木纤维的应用研究
混凝土中草木纤维的应用研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其主要由水泥、砂、骨料等组成。
然而，传统的混凝土存在一些缺陷，如易开裂、易破损等。
为了解决这些问题，研究人员开始将一些纤维材料添加到混凝土中，以改善其性能。
草木纤维作为一种天然的纤维材料，具有优异的机械性能和环境友好性，因此在混凝土中的应用备受关注。
二、研究方法本研究采用文献综述法和实验室试验法相结合的方式，对混凝土中草木纤维的应用进行了研究。
首先，通过查阅相关文献，了解草木纤维在混凝土中的应用情况及其影响因素。
然后，选择适当的草木纤维和混凝土配合比，制备草木纤维混凝土试件。
最后，通过力学性能测试、显微结构观察等方法，评价草木纤维对混凝土性能的影响。
三、研究结果1. 草木纤维的种类草木纤维主要包括稻草、麻、棕榈纤维等。
其中，稻草纤维是一种常见的农作物废弃物，具有低成本、易获取等优点；麻纤维具有优良的力学性能和耐久性；棕榈纤维则具有优异的拉伸强度和耐腐蚀性能。
2. 草木纤维的加入量草木纤维的加入量对混凝土性能有着显著影响。
一般来说，草木纤维的加入量在0.5-2%之间较为合适。
过多的草木纤维会使混凝土变得松散，过少则难以发挥其增强效果。
3. 草木纤维的处理方式为了提高草木纤维在混凝土中的分散性和增强效果，通常需要对其进行一定的处理。
常见的处理方法包括碱处理、酸处理、热处理等。
碱处理可以使草木纤维表面带有负电荷，有利于与水泥石灰浆发生反应；酸处理可以去除草木纤维表面的杂质，提高其纯度；热处理可以提高草木纤维的结晶度和强度。
4. 草木纤维对混凝土性能的影响草木纤维的加入可以显著提高混凝土的抗拉强度、抗压强度、抗冻融性、抗渗性等性能。
同时，草木纤维的存在可以改善混凝土的断裂形态，使其更倾向于拉伸破坏。
此外，草木纤维的加入还能够降低混凝土的收缩性和开裂倾向，提高混凝土的耐久性和使用寿命。
四、研究结论综上所述，草木纤维的应用对混凝土性能有着显著的改善效果。
植物纤维混凝土的研究进展
植物纤维混凝土的研究进展易峰【摘要】植物纤维混凝土具有保温隔热、轻质、延缓混凝土开裂和取材方便等特性,而且低碳环保、促进资源可持续发展.综述了植物纤维混凝土的研究进展、存在的缺陷、改进措施和应用前景,为植物纤维混凝土的研究提供相关依据.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2017(000)034【总页数】2页(P125-126)【关键词】植物纤维;混凝土;研究进展【作者】易峰【作者单位】西藏职业技术学院建筑工程学院西藏拉萨 850000【正文语种】中文【中图分类】TU528随着科学技术和人们生活水平的不断提高，人们对于建材的要求也提出了轻质高强、节能环保、循环利用和低碳等要求，而新出现的植物纤维混凝土正是满足这些要求的新型建材代表之一。
植物纤维混凝土一般由稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、棕榈纤维、剑麻纤维和甘蔗叶纤维等粉碎或加工成一定长度后加入到混凝土中，并加入适量粉煤灰作为掺合料、CaCl2等作为促凝剂，混合搅拌而成。
植物纤维混凝土由于其轻质、保温、环保、韧性强和取材方便等优点，成为了目前国内外纤维混凝土领域和保温墙体材料领域研究的热点之一[1～2]。
2.1 稻草纤维混凝土研究进展稻草是我国最为主要的农作物水稻的收获稻谷后产物，随着现代农业机械化程度的提高，稻草除少量用作喂养牲口外，大部分均被焚烧，不仅浪费资源，还对环境造成很大破坏。
我国很早就在土坯砖中加入稻草，以减少土砖的裂缝和增加其韧性。
郭垂根等[3]通过将稻草经粉碎筛选后加入不同品种的水泥中，并采用粉煤灰和不同的外加剂加以调节，制备成了稻草纤维水泥基材料。
研究结果表明：①稻草的加入能吸收一部分水泥中的碱，从而减缓了水泥的凝结，因而选用早强水泥有利于复合体系的凝固；②CaCl2的加入，能迅速与水反应，释放热量，有利于加快水泥的水化反应；③占水泥质量15%的稻草的加入，对稻草水泥基材料的力学增强效果最好，其原因在于稻草在混合体内部能有效的与粉煤灰和水泥结合，阻止了内部裂缝的进一步扩展。
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Ａｂｓｔ ｒａｃｔ ： The plant fiber is light and has the function of voice and heat preservation，heat insulation，etc，putting it into the concrete can also defer the concrete to prevent cracking.The research of developing a plant fiber concrete not only can raise the function of concrete and decline the cost of concrete，but also be advantageous to the environmental protection and sustainable development.It analyzed the present research situation of plant fiber concrete，prospects of development，defect and corrective actions. Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： plant fiber；property；concrete
秸秆 1 000~2 000
表 2 墙体材料导热系数
W（/ m·K）
材料 混凝土 普通黏土砖 加气混凝土 空心砌块
导热系数 1.51
0.81
0.22
0.26
通过导热系数就可分析出，导热系数影响着热量的传
导，因此导热系数越小，墙体的导热性能就越好，室内温度
就可以得到保持，墙体就起到了保温隔热的功能。通过比较
20 世纪 70 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， 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。
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[20]赵文成，潭进财，杨景鼎.海砂用于混凝土构造物耐久性研究及 使用管理[J].东南大学学报，2006，11（36）：160-166.
[21]俞洪春，郁伟.海砂应用及钢筋混凝土结构耐腐蚀施工技术研 究[J].建筑施工，2007，5（29）：366-368.
[22]张璐，施养杭.海砂对混凝土结构耐久性的影响及防治措施[J]. 基建优化，2006，6（27）：76-77.
我国关于植物纤维混凝土的研究起步比较晚。在 1988 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 ACOTEC 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纤维混凝土的先河[11]。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[4]、邹惟前[5]、香港理工大学叶颖薇[6]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[7]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 10%脲醛树脂溶液对植物纤维
植物纤维相对钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维价格比较 低，价格比较见表 1。
从表 1 中可以看出植物纤维的价格相对比较廉价，这 为降低混凝土的成本提供了可能。
2.2 性能
（1）节能作用。植物纤维作为墙体材料具有很好的隔
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 热保温效果，植物纤维墙体材料作为外墙保温结构其墙体
1.2 国外研究现状
1910 年美国的 H.F.Porter 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我们的视野。
20 世纪 40 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 1963 年美国的 J.P.Romualdi 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。
我们发现，植物纤维墙体材料的导热系数相对其他材料的
导热系数是比较小的，所以植物纤维墙体材料具有很好的
保温效果。
（2）阻裂作用。收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝
土的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发
展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。植物纤维
的加入可以使混凝土的收缩性减低 10%~15%，有效的改 善了混凝土的收缩性。在受荷载时，基体和纤维共同承受外 力，当混凝土开裂时，乱向分布的纤维就构成了横跨裂缝 部位的支撑力，纤维承受了混凝土开裂时的拉应力，这时 纤维可以起到了延缓、阻止裂缝继续扩大的作用。
联系地址： 贵州省南明区甘荫塘甘平路 4 号 贵州中建建筑科研 设计院有限公司（550006）
联系电话： 13984131056
·上接第 ５６ 页 （4）改善抗冲击性能。混凝土凝固后握裹水泥的纤维
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。1400 多年前，我国劳动人民已经把天然植物纤维（如
收稿日期：2012-11-05
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[1]。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 20 世纪 70 年代末开始研究钢纤维混凝土，20 世纪 80 年代开始投入到工程中使用，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 1993 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。
料的性能进行了测试，结果表明其密度在 1 200~1 800 kg/m3 热阻 2.7（m2·K）/W、导热系数 0.031 W（/ m·K），表 2 是其
范围内的木质纤维混凝土，耐久性可达 10 年，预测使用寿 他墙体材料的导热系数。导热系数是指在稳定传热条件
命超过 50 年。
下，1 m 厚的材料，两侧表面的温差为 1 ℃，在 1 h 内，通过
20 世纪 80 年代初，芬兰研究中心研制出了一种价格低
中分离出的植物纤维作为混凝土的增强物质，研究相同体 积掺量的植物纤维、聚丙烯纤维在加速老化条件下控制混 凝土裂缝扩展的作用，其结果表明二种纤维能很好的抑制 混凝土裂缝的扩展，其裂缝宽度比普通混凝土窄 1/3[1]。
20 世纪 90 年代中期，埃及科学家选用本国比较丰富的 棕榈树叶纤维来进行增强混凝土的研究。通过对棕榈树叶 茎的内部结构进行分析，发现棕榈树叶茎包括一层有叶绿 体的不可渗透的表皮，以防止叶茎脱水，里面是大量的薄 壁组织细胞，以及大小不同的分散的纤维管束。这些纤维管 束为棕榈树叶提供了结构稳定性和液体的输送渠道。由于 水泥溶液可进入纤维束中，使水泥变得更加稠密，所以经 过水泥溶液浸泡的棕榈树叶纤维的增强效果比未经水泥 溶液浸泡的纤维增强混凝土的抗拉强度高[10]。
20 世纪 90 年初 M.Sarigaphuti 等人从松树和白杨树 1 m2 面积传递的热量，单位为瓦 （/ 米·开）（W（/ m·K））。
表 1 纤维价格表
元 /t
品种 价格
钢纤维 5 000~10 000
聚丙烯纤维 10 000~20 000
碳纤维 8 000
木纤维 4 500
稻草 1 000~2 000
（西南科技大学 土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000）
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。
２０１３ 年 第 ５ 期（ 总 第 ２８３ 期 ） Number 5 in 2013（Total No.283）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2013.05.015
混
凝
土
Concrete
理论研究 THEORETICAL RESEARCH
植物纤维混凝土的研究现状来自李超飞，苏有文，陈国平
关键词： 植物纤维；性能；混凝土
中图分类号： TU528.572
文献标志码： A
文章编号： 1002-3550（2013）05-0055-02
Ｓｔ ａｔ ｕｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｆｉｂｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔ ｅ