聚丙烯纤维混凝土性能的研究和应用

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聚丙烯纤维改善混凝土力学性能研究与应用进展

聚丙烯纤维改善混凝土力学性能研究与应用进展

聚丙烯纤维改善混凝土力学性能研究与应用进展王辉.陈武林(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)强青要】本文综述了聚丙烯纤维对混凝土力学胜能的影响情况,得出聚丙烯纤维混凝土仍需深、研究的两个方面,然后对聚丙烯纤雏混凝土的应用情况出发,总结出其未采可推广应用的方向。

瞎冀惑翮混凝土;聚丙烯纤维;力学挂能混凝土是水泥最主要的应用形式,也是当代最重要的建筑材料之一。

水泥因原料来源广泛、工艺要求相对简单、在我国的工程材料工业中得到充分的发展,水泥产量也在不断提高。

水泥混凝土有适用范围广、价格便宜、易浇注成型等优点,然而其缺点也是显而易见的,虽然水泥混疑土有较高的抗压强度,但相对而言抗折则比较低,压折比较大,因此水泥混疑土路面有脆性大、弹性模量高、极限拉伸应变小、抗冲击能力弱等缺点。

为了克服混凝土抗拉强度低的缺点,近年来人们在水泥分散体中加入增强材料及其他材料,提高混凝土的抗拉强度及抗冻性、抗裂性等。

常见的纤维加强混凝土有钢纤维、聚丙烯纤维等。

本文就是根据聚丙烯纤维改性混凝土力学性能的研究和应用现状,总结出聚丙烯纤维仍需要研究的地方,与未来的应用进展。

1聚丙烯纤维混凝土改善力学性能研究情况1.1研究概况国外对聚丙烯纤维混凝土的研究,开始于20世纪60年代。

80年代以来,美国、欧洲、韩国以及台湾的一些企业,生产经过改性的聚丙烯纤维,在土木工程上得到了广泛的应用。

产品已打八我国大陆市场,在一些高速公路、民用建筑上应用较多。

我国于1992年开始,由原中国纺织大学(现东华大学)进行改性聚丙烯纤维的研制。

近rL年我国生产聚丙烯纤维的厂家逐年增多,聚丙烯纤维已隧来越多地在道路、建筑、水坝等工程建设中得到应用。

对聚丙雅私筐混凝土的研究也随着生产实践的进展在不断深入。

总的来说,聚丙烯纤维抑制了混凝土的塑性收缩微裂纹的产生,提高了混凝土的力学性能和使用寿命。

12聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响聚丙烯纤维被称为混凝土的“次要加强筋”,掺入纤维后对水泥混凝土力学性能的主要改善在于增强混凝土的韧性。

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法一、引言随着工业化进程的不断加速,建筑行业也在不断发展,对建筑材料的要求越来越高。

混凝土作为建筑行业的主要材料之一,其性能的优化也成为了当前的研究热点之一。

近年来,研究表明在混凝土中添加一定量的聚丙烯纤维可以大幅度改善混凝土的性能,本文将对混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法进行探讨。

二、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种合成纤维,通常由聚丙烯单体制成。

它具有以下特性:1. 轻质:聚丙烯纤维比钢材轻得多,可以降低混凝土的密度,提高混凝土的强度和耐久性。

2. 抗拉强度高:聚丙烯纤维的抗拉强度比同样体积的钢材高得多,可以提高混凝土的耐久性和抗裂性。

3. 耐腐蚀性强:聚丙烯纤维不易受到氧化和腐蚀,可以增加混凝土的耐久性。

4. 易于加工:聚丙烯纤维可以通过模压、挤压、拉伸等多种方式加工成不同形状的纤维,可以满足不同混凝土的需要。

三、混凝土中添加聚丙烯纤维的作用1. 提高混凝土的抗裂性:由于聚丙烯纤维的高强度和高韧性,可以有效地防止混凝土在受到外力作用时发生裂缝,从而提高混凝土的抗裂性。

2. 提高混凝土的耐久性:聚丙烯纤维的耐腐蚀性强,可以减少混凝土中的钢筋腐蚀现象,从而提高混凝土的耐久性。

3. 提高混凝土的强度:由于聚丙烯纤维的轻质和高强度,可以增加混凝土的强度和刚度,从而提高混凝土的承载能力。

4. 提高混凝土的韧性:聚丙烯纤维的高韧性可以有效地吸收混凝土中的能量,从而提高混凝土的韧性和抗震性能。

四、混凝土中添加聚丙烯纤维的方法1. 混凝土搅拌过程中添加:将聚丙烯纤维加入到混凝土搅拌机中,与混凝土一同搅拌,使其均匀分布在混凝土中。

2. 手工添加:将聚丙烯纤维均匀撒在混凝土的表面,然后用手工或机械工具将其混合到混凝土中。

3. 空气喷雾添加:将聚丙烯纤维利用喷雾器均匀喷雾到混凝土表面,然后用机械工具将其混合到混凝土中。

4. 水泥砂浆中添加:将聚丙烯纤维加入到水泥砂浆中,与水泥砂浆一同搅拌,使其均匀分布在水泥砂浆中。

聚丙烯纤维在混凝土中的应用探讨

聚丙烯纤维在混凝土中的应用探讨

聚丙烯纤维在混凝土中的应用探讨一、前言混凝土是目前建筑工程中最常用的建筑材料之一,其性能对于建筑物的安全性和耐久性有着至关重要的影响。

而聚丙烯纤维作为一种具有优异性能的增强材料,其在混凝土中的应用越来越受到人们的关注。

本文将对聚丙烯纤维在混凝土中的应用进行探讨,从理论分析到实际应用,从优点到缺点,全面阐述聚丙烯纤维在混凝土中的具体应用情况。

二、聚丙烯纤维的特性和应用价值1、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种由聚丙烯单体制成的合成纤维,具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、防潮等特性。

其化学性质稳定,不易被化学物质侵蚀,热稳定性好,能够承受高温和低温环境的影响,不受紫外线的照射而变质,具有较好的抗老化性能。

此外,聚丙烯纤维具有优异的耐碱性和抗紫外线能力,不会被混凝土中的水泥水化物侵蚀,不会与水泥反应,不会影响混凝土的强度和持久性。

2、聚丙烯纤维的应用价值聚丙烯纤维在混凝土中的应用主要体现在以下几个方面:(1)增强混凝土的抗拉强度和韧性,有效减少混凝土的裂缝和开裂;(2)提高混凝土的抗冲击和抗拉伸能力,增加混凝土的抗震性能;(3)增强混凝土的耐久性和抗风化性能,延长混凝土的使用寿命;(4)减少混凝土的收缩和变形,提高混凝土的稳定性和形状保持性。

三、聚丙烯纤维在混凝土中的应用方式聚丙烯纤维在混凝土中的应用主要有以下两种方式:1、直接加入混凝土将聚丙烯纤维与混凝土直接混合,可以有效地增强混凝土的强度和韧性,减少混凝土的裂缝和开裂。

在混凝土施工过程中,可以将聚丙烯纤维添加到混凝土中,与水泥、砂、石料等混合均匀后浇筑。

聚丙烯纤维的加入量一般为0.1%~0.5%(体积比),具体加入量应根据混凝土的使用环境和要求而定。

需要注意的是,聚丙烯纤维的加入应在混凝土中加水之前进行,以确保聚丙烯纤维能够与混凝土充分混合。

2、喷涂混凝土表面将聚丙烯纤维加入到涂料或涂料底漆中,涂抹在混凝土表面,可以有效地增强混凝土的表面硬度和耐久性。

混凝土中聚丙烯纤维的应用效果研究

混凝土中聚丙烯纤维的应用效果研究

混凝土中聚丙烯纤维的应用效果研究引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料,其强度、耐久性和可靠性是建筑工程中至关重要的因素。

然而,由于混凝土的初始强度和抗裂性能不足,需要通过添加一些混凝土增强材料来提高其性能。

聚丙烯纤维是一种常用的混凝土增强材料,其应用效果已经得到广泛认可。

本文将重点研究混凝土中聚丙烯纤维的应用效果。

1. 聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种由聚丙烯单体制成的纤维材料。

其特性如下:(1)高强度:聚丙烯纤维的拉伸强度和弹性模量都很高,可以有效地增强混凝土的抗拉强度和抗裂性能。

(2)耐久性:聚丙烯纤维具有良好的耐久性,可以在混凝土的使用寿命内保持稳定的性能。

(3)耐腐蚀性:聚丙烯纤维不会被水、碱、酸等化学物质腐蚀,可以有效地延长混凝土的使用寿命。

(4)阻燃性:聚丙烯纤维具有良好的阻燃性能,可以有效地防止混凝土在火灾时失去强度。

2. 混凝土中聚丙烯纤维的应用效果(1)提高混凝土抗裂性能混凝土在受力时容易产生裂缝,影响其使用寿命和强度。

添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性能,减少裂缝的产生。

混凝土中聚丙烯纤维的应用可以将混凝土的抗裂强度提高30%以上。

研究表明,在混凝土中添加0.5%的聚丙烯纤维可以有效地防止裂缝的产生。

(2)提高混凝土的抗冲击性能混凝土在受到冲击时容易发生破坏,影响其使用寿命和安全性。

添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗冲击性能。

研究表明,在混凝土中添加1%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗冲击能力提高50%以上。

(3)提高混凝土的抗疲劳性能混凝土在长期使用过程中容易发生疲劳破坏,影响其使用寿命和可靠性。

添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗疲劳性能。

研究表明,在混凝土中添加0.8%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗疲劳性能提高30%以上。

(4)提高混凝土的抗冻融性能混凝土在低温环境下容易发生冻融破坏,影响其使用寿命和可靠性。

添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗冻融性能。

研究表明,在混凝土中添加0.5%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗冻融性能提高40%以上。

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法

混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法一、背景介绍混凝土是一种常用的建筑材料,由水泥、骨料和水等原材料混合而成,具有高强度、耐久性好等优点。

然而,混凝土也存在着一些缺陷,如易开裂、易受温度变化影响等。

为了弥补这些缺陷,可以在混凝土中添加聚丙烯纤维。

本文将重点介绍混凝土中添加聚丙烯纤维的作用与方法。

二、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是一种由聚丙烯单体聚合而成的合成纤维,具有轻、柔软、耐腐蚀、防火等特点。

聚丙烯纤维可以用于各种不同的应用领域,如纺织品、卫生用品、建筑材料等。

在建筑材料领域,聚丙烯纤维具有以下特性:1.增强混凝土的韧性和耐久性。

2.改善混凝土的抗裂性能。

3.增强混凝土的抗冲击性能。

4.提高混凝土的抗渗透性。

5.减少混凝土的收缩和变形。

6.改善混凝土的抗冻性能。

三、混凝土中添加聚丙烯纤维的作用混凝土中添加聚丙烯纤维可以起到以下几个作用:1.增强混凝土的韧性和耐久性聚丙烯纤维可以增加混凝土的韧性和耐久性,使其能够承受更大的压力和拉力,从而使混凝土更加牢固和耐用。

2.改善混凝土的抗裂性能混凝土中添加聚丙烯纤维可以有效地改善混凝土的抗裂性能,减少混凝土因温度变化和干燥引起的裂缝,并且可以在混凝土表面形成一个均匀的纤维网,增加混凝土的强度和韧性。

3.增强混凝土的抗冲击性能聚丙烯纤维可以增强混凝土的抗冲击性能,减少混凝土受到外力冲击时的损伤和破坏,从而使混凝土更加耐用。

4.提高混凝土的抗渗透性混凝土中添加聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗渗透性能,防止混凝土遭受水侵蚀,从而延长混凝土的使用寿命。

5.减少混凝土的收缩和变形聚丙烯纤维可以减少混凝土的收缩和变形,防止混凝土在干燥过程中出现裂缝和变形,从而使混凝土更加稳定和耐用。

6.改善混凝土的抗冻性能混凝土中添加聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗冻性能,减少混凝土受到冻融循环的影响,从而延长混凝土的使用寿命。

四、混凝土中添加聚丙烯纤维的方法混凝土中添加聚丙烯纤维的方法有以下几种:1.直接添加法将聚丙烯纤维直接加入混凝土中,与水泥、骨料等原材料一起混合搅拌,使其均匀分散在混凝土中。

聚丙烯纤维对混凝土性能的影响研究

聚丙烯纤维对混凝土性能的影响研究

聚丙烯 纤维对 混凝 土性能 的影 响研究
李伏琦 ’ 付 诚’ 张 静
(. 南新轩新型建 材有 限公 司,湖 南 湘潭 4 10 ; 1湖 1 10 2 青 岛银 盛泰集 团有限公 司,山东 青 岛 2 60 ) . 6 19
摘 要 :聚丙烯纤维 以其极 好 的化 学稳 定性和优 良的技 术经 济性 能 ,在 水泥基复合材料 中得
Ab t a t s r c :Th o y r p l n b r i t t a r y g o h m i a t b lt n n c n m i e p l p o y e e f e s wih is f il o d c e c ls a ii a d f e e o o c i y i p r o m a c ft c n l g , e h x e sv p l a o a y d h a e c mp st fc m e t t i e f r n eo h p i t n d y b a i t e b s o o i o e n , h s e t ci y n e





到 了广 泛 的研 究 和应用 。纤维 掺杂 混凝土 是 一种新
不 同弹性 模量 的纤维 对混凝土 力学性 能的影 响

随着 弹性 模量的 降低 ,增强作 用降低 , 纤 维掺 入混凝 土 中 ,较 大程度地 改善 混凝 土的收 缩 采 用高模 量纤维 可大 幅度提 高混凝 土的抗拉 抗弯 强 性 、耐 久性 以及抗 冲击、抗疲 劳性 能。 度
混凝土的发展已 0多年历史, 有l0 高强化在很长
时 间里是 努 力的 目标 。多年 来 ,工程技 术人 员从 原 材料 配合比 、外加 剂、制造工艺 、养护 工艺等 多方 面加 以研 究改进 虽取 得 了一些成效 但不理 想…,因 此 混凝 土 的高性 能化才是 解决 问题 的关键 。复合 化 是水 泥基材 料高性 能化 的主要途 径 纤 维增 强是 其核心

聚丙烯纤维在水泥混凝土中的应用及技术标准

聚丙烯纤维在水泥混凝土中的应用及技术标准

聚丙烯纤维在水泥混凝土中的应用及技术标准一、前言随着建筑工程的不断发展,水泥混凝土作为一种重要的建筑材料,其应用范围越来越广泛。

而聚丙烯纤维作为一种优秀的混凝土增强材料,近年来也得到了广泛的应用。

本文将介绍聚丙烯纤维在水泥混凝土中的应用及技术标准。

二、聚丙烯纤维的性质聚丙烯纤维是一种以聚丙烯为主要原料的合成纤维。

它具有以下几个主要的特点:1. 高强度:聚丙烯纤维的强度比钢筋还要高,可以有效地增强混凝土的抗拉性能。

2. 耐久性:聚丙烯纤维具有优异的耐久性,可以有效地防止混凝土的龟裂和开裂等问题。

3. 耐腐蚀:聚丙烯纤维不会受到酸碱、盐等物质的腐蚀,可以保证混凝土的长期稳定性。

4. 良好的分散性:聚丙烯纤维可以与混凝土中的水泥、砂、石料等材料良好地分散,使混凝土的整体性能得到提升。

三、聚丙烯纤维在水泥混凝土中的应用1. 增强混凝土的抗拉性能聚丙烯纤维可以有效地增强混凝土的抗拉性能,从而提高混凝土的整体强度。

在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维,可以减少混凝土的开裂和龟裂,延长混凝土的使用寿命。

2. 提高混凝土的耐久性聚丙烯纤维具有优异的耐久性,可以有效地防止混凝土的开裂和龟裂。

在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维,可以减少混凝土的维修次数,降低工程成本。

3. 提高混凝土的抗冲击性能聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗冲击性能,从而增强混凝土的整体强度。

在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维,可以使混凝土更加坚固耐用,降低维修成本。

4. 提高混凝土的抗裂性能聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性能,从而减少混凝土的开裂和龟裂。

在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维,可以使混凝土更加稳定可靠,减少维修次数。

四、聚丙烯纤维在水泥混凝土中的技术标准1. 聚丙烯纤维的长度和直径聚丙烯纤维的长度和直径是影响混凝土性能的重要因素之一。

一般来说,聚丙烯纤维的长度应大于等于6mm,直径应在0.15-1.5mm之间。

2. 聚丙烯纤维的含量聚丙烯纤维的含量是影响混凝土性能的另一个重要因素。

聚丙烯纤维混凝土

聚丙烯纤维混凝土

聚丙烯纤维混凝土聚丙烯纤维混凝土是一种新型的建筑材料,在国内外得到了广泛的应用和推广。

它以聚丙烯纤维增强混凝土的性能,具备了优异的综合力学性能和耐久性能。

本文将从聚丙烯纤维混凝土的定义、性能特点、应用范围及前景等方面对其进行详细介绍。

聚丙烯纤维混凝土是将聚丙烯纤维与混凝土充分混合后制成的一种新型复合材料。

聚丙烯纤维是一种具有优异性能的增强纤维,其拉伸强度高、耐腐蚀性好、抗裂抗冲击性能优异,可以有效地增强混凝土的抗拉强度和抗裂性能。

聚丙烯纤维混凝土不仅具备了混凝土的优点,如耐火性、耐久性和抗冻融性等,还具备了聚丙烯纤维的优点,如高强度、轻量化和耐腐蚀等,因此在工程中具有广泛的应用前景。

聚丙烯纤维混凝土的主要性能特点有以下几个方面。

首先,聚丙烯纤维的加入可以大大提高混凝土的抗裂性能,有效地防止混凝土的裂缝发生和扩展。

其次,聚丙烯纤维的拉伸强度高,可以有效地增加混凝土的抗拉强度,增强混凝土的整体力学性能。

第三,聚丙烯纤维具有较好的耐久性能,能够有效地抵抗酸碱腐蚀和氯盐腐蚀,延长混凝土的使用寿命。

第四,聚丙烯纤维具有较好的抗冲击性能,可以有效地减少外力对混凝土的影响,提高混凝土的抗震能力。

聚丙烯纤维混凝土在各个领域具有广泛的应用。

在建筑工程中,聚丙烯纤维混凝土可以用于制作墙体、地板、梁柱等结构,增强整体的抗震性能和承载能力。

在交通工程中,聚丙烯纤维混凝土可以用于制作路面、桥梁、隧道等,提高道路的耐久性和承载能力。

在水利工程中,聚丙烯纤维混凝土可以用于制作水坝、渠道、堤坝等,提高水利工程的安全性和耐久性。

在环境工程中,聚丙烯纤维混凝土可以用于制作污水处理池、垃圾填埋场等,提高环境工程的稳定性和耐久性。

聚丙烯纤维混凝土的应用前景非常广阔。

随着人们对建筑安全性和耐久性要求的提高,聚丙烯纤维混凝土作为一种新型的建筑材料将会得到更加广泛的应用。

它具备了传统混凝土的优点,又具备了聚丙烯纤维的优点,可以在提高建筑物的抗震能力、抗裂性能、耐久性和稳定性等方面发挥重要作用。

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聚丙烯纤维混凝土性能的研究和应用摘要:聚丙烯纤维以其良好技术经济性能,在水泥基材料中得到日益广泛的应用。

本文系统介绍了用于改善混凝土缺陷的聚丙烯纤维的特点及主要性能,对聚丙烯纤维对混凝土各种性能的影响以及目前国内的研究概况作了详细的分析和综述。

关键词:聚丙烯纤维;纤维增强混凝土;力学性能;抗渗性;抗裂性RESEARCH AND APPLIANCE ON THE CAPABILITY OF POLYPROPYLENE FIBRE CONCRETEWANG LONG CHEN LIANG LIU RENGGUAGN(1.QINGDAO TECHNOLOGICAL UNIVERSITY,IYANG AGRICULTURAL COLLEGE)Abstract:Polypropylene fibre have good technical and oecumenical capability ,which makes it possible to be widely used in cement.The paper introduces the specialty and capability of polypropylene fibre, and analyzes general situation of influence on concrete of polypropylene fibre.Key words: polypropylene fibre, concrete, mechanical capability, barrier property , crack resistance前言混凝土的发展已有100多年的历史,以其可以就地取材,易于成型、成本低廉、适用性强等诸多优点,被广泛地应用于土建工程,是当前最大宗的人造材料。

但作为多孔材料,混凝土也有脆性大、抗拉强度低、抗冲击能力差、易开裂等缺点。

从混凝土应用的历史来看,实际工程中大量的钢筋混凝土结构由于混凝土的耐久性不足导致建筑物破坏甚至不能使用。

国内外大量资料表明,由此而造成的经济损失是非常巨大的[1]。

混凝土的耐久性,是指混凝土在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下,在设计要求的目标使用期内,不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。

混凝土抗拉强度低、易开裂的缺点是导致其耐久性降低的一个重要因素。

为了提高水泥基材料的耐久性,长期以来研究人员不断研究减少材料中微裂纹的产生及阻止裂缝的发展,包括提高其抗拉性能,增强韧性和延性的各种方法和途径。

纤维混凝土技术的应用和开发就较好地改善了混凝土的这些缺点,而聚丙烯纤维是目前建筑市场上应用最为广泛的一种合成纤维。

1 聚丙烯纤维聚丙烯纤维是以丙烯单体在一定条件下聚合而成的结构规整的结晶型聚合物,属于合成纤维的一种,它的商品名是丙纶。

基本特性是:乳白色、无味、无溴、无毒、质轻、不吸湿、不溶于水、耐腐蚀、抗拉强度高。

20世纪60年代中期人们开始研究用合成纤维作水泥砂浆增强材料的可能性,发现尼龙、聚丙烯、聚乙烯等纤维有助于提高砂浆的抗冲击性。

随后合成纤维混凝土技术快速发展。

Zollo[2]等的实验结果表明,若在混凝土中掺加体积率为0.1-0.3%的聚丙烯纤维时,可使混凝土的塑性收缩减少12-25%。

由于聚丙烯纤维生产原料比较丰富,生产过程比较简短,因此生产成本相对于其他品种纤维较低。

实践证明,从性能价格比上看, 目前最可行的当属有机纤维中的聚丙烯纤维。

但是普通聚丙烯纤维,在掺入水泥混凝土中拌合的时候,往往出现在水泥浆中难于分散、结团现象严重、纤维与水泥浆的握裹力差、抗老化能力差等缺点。

因此土建工程中所用的聚丙烯纤维必须经过改性处理。

改性聚丙烯纤维具有良好的工程性能。

在生产中经过特殊处理,使其表面具有一定的活性,这样就大大增加了纤维在混凝土中的分散性;喷制成的单丝改性聚丙烯纤维是非等径的或者在纤维表面出现一些微孔结构,这就增加了纤维与水泥浆的握裹力;同时纤维的抗老化、抗紫外线能力得到加强。

改性聚丙烯纤维的物理化学性能参见表1。

目前,土建工程中常用的几种聚丙烯纤维有经表面改性的束状单丝纤维,如美国希尔兄弟化工公司的杜拉纤维(Durafiber)和丹麦的克裂速纤维(Cemfiber);有三维结构的网状纤维,如美国纤维网公司(Fibermesh)生产的束状网式纤维;有微孔纤维,如中国吉林水利实业公司产的改性聚丙烯纤维;另外,还有采用膜裂工艺生产出的原纤化的膜裂纤维,掺如混凝土中纤维与混凝土基体的粘结强度较高,可以起到增韧、阻裂的综合效果[3]。

表1 改性聚丙烯纤维的物理化学性能2 改性聚丙烯纤维混凝土的增强机理在混凝土内掺入专用的聚丙烯纤维并经搅拌后,由于聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力,可以迅速而轻易地混凝土材料混合,分布均匀,能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。

在混凝土硬化过程时,由于水泥浆的化学收缩,使水泥浆与骨料之间的粘结面处产生拉应力,所以混凝土中存在着大量的极细小的微裂缝,这些微裂缝在混凝土受力时极易产生应力集中而导致破坏。

在纤维加入到混凝土中后,当水泥基体收缩时,由于纤维这些微细配筋的作用而消耗了能量,可以抑制混凝土开裂的过程,有效地减少混凝土干缩时所引起的微小裂缝,大大提高了硬化后混凝土的抗裂能力和韧性,对克服高强混凝土的脆性有较理想的效果[4]。

3 聚丙烯纤维对混凝土性能的影响3.1对抗压、抗拉和抗折强度的影响同济大学混凝土材料研究国家重点实验室做了不同弹性模量纤维对高强混凝土力学性能影响的实验。

通过在水灰比为0.3的混凝土中掺入体积掺量为0.4%钢、维纶、聚丙烯纤维,研究掺入不同纤维后混凝土的抗压、劈裂抗拉、断裂能三个力学性能指标的变化。

实验结果表明,掺0.4%低弹性模量的聚丙烯纤维使混凝土的28d抗压强度降低18.2%,但劈裂抗拉强度仅降低了5%[5]。

付华[6]的研究结果表明,在水灰比都为0.4的条件下,掺加3.0Kg/m3的聚丙烯纤维能够使混凝土的7d抗压强度增大,但28d抗压强度降低,劈裂抗拉强度有所提高;掺2.5Kg/ m3的美国聚丙烯纤维网使混凝土的不同龄期抗压强度均提高10~20%。

综合各种研究结果表明,与钢纤维等高弹性模量的纤维不同,聚丙烯纤维属于低弹性模量、高延伸率的聚合物纤维,掺人混凝土后对混凝土的抗压强度改善作用不显著,甚至有时还略有降低。

但混凝土的抗拉强度和抗折强度的均得到了一定程度的改善。

3.2聚丙烯纤维混凝土的抗冲击性能提高混凝土的抗冲击性能是纤维增强混凝土的共同特点。

在一定范围内,随着纤维掺量增高,混凝土的抗冲击强度也提高。

与其他纤维相比,经过改性的聚丙烯纤维对混凝土的增韧效果更加显著。

曹诚、刘家彬[7]所做的实验研究表明,在掺量为0.1~0.2%的情况下,聚丙烯纤维能使混凝土的抗冲击能力提高4~6倍。

李光伟、杨元慧[8]的实验结果表明,掺0.6Kg/m3的聚丙烯纤维能使混凝土的抗冲击强度提高31~37%,掺入1.0 Kg/m3的聚丙烯纤维能使混凝土的抗冲击强度提高41%。

3.3聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响经过改性的聚丙烯纤维以很小的掺量掺人混凝土中,就可取得显著的抗裂效果。

原因在于,混凝土产生裂纹源之后,高度分散的聚丙烯纤维在混凝土基体中充分发挥搭接作用和牵制作用,起到“次级加强筋”的效果,从而有效抵制裂纹的进一步扩展。

研究结果都表明,聚丙烯纤维能有效控制砂浆的早期塑性收缩裂缝的产生、发展,对混凝土中的裂缝具有细化作用,能够降低裂缝的宽度和长度。

此外,混凝土中掺入硅灰、矿粉也能改善纤维一水泥基体的粘结状况而提高纤维的增强抗裂作用。

3.4聚丙烯纤维对混凝土收缩变形的影响改性聚丙烯纤维在混凝土内部可起到传递应力的作用,承受由基体收缩引起的内部应力,同时,纤维可以压挤毛细管,甚至将其阻塞,这样又使混凝土表面失水面积有所减少,水分迁移困难,从而使毛细管失水形成的张力有所降低,达到降低混凝土收缩变形的目的。

李光伟[17]所做的聚丙烯纤维混凝土收缩变形试验结果表明,掺入一定量的聚丙烯纤维可以明显地减少混凝土的收缩变形。

葛其荣、郑子祥等[11]的研究结果表明,掺与不掺聚丙烯纤维,在28d内,混凝土的干缩率基本相同,但60d到90d时,聚丙烯纤维混凝土的干缩量比普通混凝土减少5~7%。

杨继强[11]的试验结果表明,在砂浆中加入聚丙烯纤维能有效控制砂浆的早期干缩,聚丙烯纤维对砂浆的干缩主要影响因素是纤维的掺量,砂浆中加入0.9Kg/m3的聚丙烯纤维时,干缩率降低了31.6%。

3.5聚丙烯纤维混凝土的抗渗性能抗渗性是混凝土耐久性的关键问题,作为抗裂增强材料的聚丙烯纤维,它对混凝土抗渗性能的影响直接关系到工程的使用安全和耐久性。

一般认为,在混凝土中掺人聚丙烯纤维,可以有效地抑制混凝土早期开裂以及微裂纹的进一步扩展,减少混凝土的收缩裂纹,特别是有效抑制贯通裂纹的产生,降低混凝土的孔隙率,从而提高混凝土的密实度和防水性能。

冷发光等[12]对两种聚丙烯纤维混凝土的抗氯离子渗透性能作了实验研究,结果表明,水灰比较低时,掺入纤维可以提高混凝土抗氯离子渗透能力,水灰比较高时,掺入纤维使混凝土抗氯离子渗透能力稍有降低,从总体看,掺人纤维对混凝土的氯离子渗透性影响不大。

曹芳等[13]对美国杜拉纤维混凝土的抗渗性能作了研究,结果表明杜拉纤维不能提高混凝土的抗渗性能。

而李光伟[9]所做的聚丙烯纤维混凝土渗透性实验结果则表明,掺聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗渗透能力,并且随着纤维掺量的增加与纤维长度的增加,混凝土的渗透系数也越小。

王瑞兴[14]、李顺凯和陈德玉的试验结果都表明,混凝土中掺入一定量的改性聚丙烯纤维,可以有效地控制裂缝的产生,提高混凝土的抗渗性能,抵御外界氯离子的侵蚀,保护钢筋、防止锈蚀。

3.6聚丙烯纤维对混凝土的抗冻性能的影响混凝土的抗冻性,就是在饱水状态下多次冻融循环时保持混凝土强度的能力。

改善混凝土抗冻性的一个途径就是增加其密实度,改变混凝土的孔结构,特别是尽可能地增加毛细孔的比例。

而在混凝土中掺入聚丙烯纤维可以改善混凝上内部的孔结构,毛细孔百分含量增加,大孔百分含量减少,从而在一定程度上改善了混凝土的抗冻性能。

改性聚丙烯纤维混凝土的抗冻性试验结果表明,混凝土中掺0.68Kg/m3改性聚丙烯纤维,经25次冻融循环后混凝土的强度损失率分别为7.0%和 6.2% ,质量损失率为 1.1%和0.8%;而在混凝土中掺0.9Kg/m3改性聚丙烯纤维,强度损失率为分别为3.8%和4.1% ,质量损失率均为0.5%。

可见,掺入一定量的改性聚丙烯纤维后,纤维乱向分布形式有助于减少混凝土砂浆的塑性裂缝,混凝土的抗冻性明显提高。

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