各类纤维材料物理力学性能-修正

一、PE纤维

PE纤维是超高分子量聚乙烯纤维（ultra-high molecular weight polyethylene fiber DOYENTRONTEX Fiber）的简称，是世界上最坚韧的纤维。

①强度达2.2~3.5Gpa，具有很好的耐疲劳性和耐摩擦性，耐冲击性能强于芳纶、碳纤维、聚酯等，仅小于尼龙，在高强纤维中，是最高的；

②优良的耐化学腐蚀性和耐光性，熔点144℃；

③密度较小，一般为0.97g/cm3，断裂伸长为3%~6%，

国外超高分子量聚乙烯性能 密度抗拉强度弹性模量断裂伸长生产公司 牌号 3（g/cm） （Mpa） （Gpa） （%） Dyneema SK60 荷兰DSM SK65 SK75 SK76 Spectra 900 1000 2000 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 2700 3000 3400 3600 2400 2910 3000 89 98 107 116 79 101 116 3.5 3.6 3.8 3.8 3.6 3.3 2.9 美国Alliedgnal

二、碳纤维

碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90％的特种纤维。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90％以上，成为最主要的品种。

碳纤维有如下的优良特性：①比重轻、密度小；②超高强力与模量；③纤维细而柔软；④耐磨、耐疲劳、减振吸能等物理机械性能优异；⑤耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性碳纤维；⑥热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度800℃，极限氧指数55；⑦导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低；⑨生物相容性好，生理适应性强。

碳纤维有通用型（GP）、高强型（HT）、高模型（HM）、高强高模（HP）等多种规格，其性能指标见下表。

碳纤维规格与性能 规格 直径（μm） 抗拉强度（Mpa） 弹性模量（Gpa） 伸长（%） 密度（g/cm3） 高强型HT 7 2500~4500 200~240 1.3~1.8 1.78~1.96 高模型HM 5~8 2000~2800 350~700 0.4~0.8 1.40~2.00 通用型GP - 780~1000 380~400 2.1~2.5 1.76~1.82 高强高模型HP 9~18 3000 ~3500 400~800 0.4~0.5 1.9~2.1

三、玻璃纤维

玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分有：E-玻璃、C-玻璃、AR玻璃纤维、A玻璃、E-CR玻璃和D玻璃等。玻璃纤维是完全的弹性体。

其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8%～12%,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱（抗碱）玻璃纤维等。

玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。拉伸强度高，伸长小（3%），熔点680℃，沸点1000℃。玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低，几乎和铝一样。因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能。玻璃纤维的密度与成分有密切的关系，一般为2.5-2.7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3。

玻璃纤维的性能 名称 玻璃纤维 纤维直径（μm） 5~8 密度（g/cm3） 2.5~2.7 抗拉强度（Mpa） 1000~3000 弹性模量（Gpa） 65~86 断裂伸长率（%） 2.7~5.3

四、钢纤维

钢纤维是近年来迅速发展起来的一种新型建筑材料，由于它能增加纤维与水泥砂浆的握裹力，增强混凝土的整体强度，使其抗折、抗压、抗裂、耐磨强度明显提高，所以被广泛的应用于道路、桥梁、工业地坪、集装箱场地、大型水库及水利枢纽，以及隧道、地铁站、飞机场等工程，取得了很好的经济效益和社会效益。钢纤维在混凝土中均匀分布，具有良好的物理力学性能，其特性如下：

1、具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度

在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%，抗剪强度提高50%~100%。

2、具有卓越的抗冲击性能

在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。

3、收缩性能明显改善

在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%~9%。 4、抗疲劳性能显著提高 5、耐久性显著提高

6、和易性好，在砼中均匀分布，不存在纤维缠绕结团现象。 按钢纤维的原料分为：碳素钢纤维（C）、合金钢纤维（A）和不锈钢纤维（S）。 按钢纤维的生产工艺分为：切断纤维（W）、剪切纤维（S）、熔抽纤维（Me）和铣削纤维（Mi）。

按钢纤维的形状及表面分为：普通型和异型。

按钢纤维的抗拉强度等级分为： 380级（抗拉强度380～600MPa）、600级（抗拉强度600～1000MPa）和1000级（抗拉强度大于1000MPa）。

钢纤维的物理力学性能 名称 钢纤维 密度（g/cm3） 7.8 抗拉强度（Mpa） 1132 弹性模量（Gpa） 200 断裂伸长率（%） 1.8

五、PVA纤维

聚乙烯醇纤维所用原料聚乙烯醇的平均分子量为60000～150000，热分解温度为200～220℃,熔点为225～230℃。聚乙烯醇纤维可用湿法纺丝和干法纺丝制得。其具有以下特点：

1、具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低。 2、耐酸碱性、抗化学药品性强。

3、耐光性：在长时间的日照下，纤维强度损失率低。

4、耐腐蚀性：纤维埋入地下长时间不发霉、不腐烂、不虫蛀。 5、纤维具有良好的分散性：纤维不粘连、水中分散性好。 6、纤维与水泥、塑料等的亲和性好，粘合强度高。 7、对人体和环境无毒无害。

PVA纤维物理力学性能 名称 PVA混凝土专用纤维

PVA纤维性能指标 名称 PVA

抗拉强度（Mpa） 1620 纤维直径（μm） 39 纤维长度（mm） 12 弹性模量（Gpa） 42.8 伸长率（%） 6 密度（g/cm3） 1.3 密度(g/cm3) 直径(μm) 拉伸强度(Mpa) 弹性模量(Gpa) 断裂伸度(%) 耐热水性(℃) 熔点(℃) 闪点(℃) 1.3 20±2 ≥1200 ≥35 6~8 ≥98 230~240 79

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