浅谈聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验
混凝土弯曲韧性评价PCER方法在纤维混凝土中的应用
Influence of fiber type on concrete flexural toughnessJianguo Han 1, a , Peiyu Yan 2,b1 Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China2Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, Chinaahanjg@, b yanpy@Keywords: Concrete, Fiber, Flexural Toughness, Strength, Curing Age.Abstract. Using PCER (post-crack energy ratio) method and plain concrete specimen as reference, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber, propylene monofilament fiber and end-deformed steel fiber was studied. Experiment results show that under the common engineering dosage, the flexural toughness enhancing ability of end-deformed steel fiber is far more outstanding than propylene fibers, and comparing with each other, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is better than propylene monofilament fiber. As far as one type of fiber is concerned, under the same dosage, along with the enhancement of concrete strength grade, the flexural toughness enhancing ability tends to decrease. Meanwhile, along with enhancement of curing age, the flexural toughness enhancing ability tends to decrease also. IntroductionConcrete is a quasibrittle material, and adding fiber to concrete can enhance its toughness. About fiber type and dosage on the concrete flexural toughness enhancement ability, lots of researches have been done. Balaguru studied fiber type and volume fraction on flexural toughness, and the results show that the volume fraction should increase along with the increase of concrete strength grade to maintain concrete toughness, and fiber of hooked-end geometry works better than corrugated one [1]. Punyamurtula studied the working effect of polymer fiber, and the results show that concrete flexural toughness enhances along with the enhancement of fiber toughness and diameter [2]. Zhou studied the effect of steel fibber volume fraction on concrete toughness, and the results show that along with the increase of fiber volume fraction, the descending tendency of load-deflection curve after peak load becomes soft [3]. But the concrete flexural toughness evaluating method used were somewhat diverse, the methods used including ASTM C1018 specification [4], JSCE SF4 specification [5] and RILEM TC162 specification [6], and the results were lack of comparability since the evaluating method used was different.Based on the aforementioned flexural toughness evaluating methods, the author proposed a new flexural toughness evaluating method named PCER (post-crack energy ratio) method [7]. The PCER method can be used to evaluate the flexural toughness of fiber reinforced concrete and plain concrete as well. In this paper, the flexural toughness enhancing ability of two kinds of propylene fibers and one kind of steel fiber under their common engineering dosage were evaluated using PCER method. Specimen Preparation and Testing ArrangmentMaterials and Mix Proportion. The materials used include P.O 42.5 Portland cement, class F and grade I fly ash, silica fume with amorphous silica content more than 90%, river sand of the fineness modulus 2.8, limestone aggregate of the diameter 5-20mm, and polycarboxylate type water reducer. Concrete of the strength grade C40, C60 and C80 were made with the mix proportion given in Table 1. three kinds of fiber ,under their common engineering dosage were added to concrete to make fiber reinforced concrete, the property and dosage of fibers are given in Table 2.Advanced Materials Research Vols. 287-290 (2011) pp 1179-1183Online available since 2011/Jul/04 at © (2011) Trans Tech Publications, Switzerlanddoi:10.4028//AMR.287-290.1179Concrete specimens with the dimension 150×150×550mm were made. The workability of fresh concrete was adjusted by the dosage of water reducer to be 160mm slump. Fresh concrete was cast to steel mold and consolidated by vibration; concrete specimens were covered with a plastic sheet and cured under room temperature. After demoulding, concrete specimens were cured under standard condition, with T=20˚C and RT≥95%. Concrete flexural toughness was tested at the curing age of 7 and 28 days.Table 1 Concrete mix proportionNumber Cement (kg/m 3) Fly ash (kg/m 3) Silica fume (kg/m 3) Water (kg/m 3) W/B Sand (kg/m 3) Aggregate (kg/m 3) C40 306 102 0 175 0.43 749 1125 C60 375 125 0 150 0.30 720 1060 C8043595401540.276561070Table 2 Property and dosage of fibersNumber Name Diameter (mm) Length (mm) Elastic Moduls(GPa)Tension Strength (MPa) Dosage (kg/m 3) PPSF Propylene spinning fiber 1.0 38.0 ≥5.0 ≥450 7.0 PPMF Propylene monofilamentfiber 0.30 19.0 ≥3.5 ≥400 2.0 EDSFEnd-deformed steel fiber0.5435.0220>100030.0Testing and Evaluating Method. The testing and evaluating of flexural toughness of different fiber reinforced concrete was performed according to PCER method. The dimension of concrete specimen was 150×150×550mm. One day before test, concrete specimens of the due age were take out form the curing room to make a notchof 25mm depth and 3mm width, after that concrete specimen were restored to the curing room until the test. The test apparatus include a loop-control hydraulic machine and a linear variable differential transformer (LVDT) as deflection data collector. The support span of the specimen was 500mm and the deflection speed was 0.2mm/min. The illustration of test arrangement is given in Fig. 1.Fig. 1 Illustration of test arrangementBase on bilinear model, the ascendant branch of PCER method is from the beginning point to peak load, and the descending branch is from peak load to the set deflection point define by the value of K. PCER method evaluates concrete toughness by the area ratio of area under the descending branch of bilinear model to area under the real load-deflection curve after the peak load, as illustrated in Fig. 2 and Eq. 1. Since the area under the load-deflection curve is the energy dissipated during crack propagation, the area ratio is energy ratio in actually. The higher the PCER value calculated by Eq. 1, the higher the flexural toughness of the tested concrete possesses.L o a d (N )δF peakAB CDFig. 2 Illustration of PCER evaluating methodpeak postPCER E 0.5F k=. (1)In which, the PCER value is the energy ratio after the peak load; post E is the area under real load-deflection curve after peak load, defined as the region ABCE in Fig. 1 (N·mm); peak F is the peak load (N); K is the set value, and the recommend scope is 0.1-10mm. During the calculating process using Eq. 1, when the tested ultimate deflection value is lower than the set value of K, post E should be calculated using the real load-deflection curve after peak load until the ultimate deflection value. Results and AnalysisIn this paper, the K value in Eq. 1 is defined as 2.0mm. And based on the load-deflection curve of different fiber reinforced concrete specimens, the influence of fiber type on concrete flexural toughness, the influence of strength grade and curing age on fiber effect are analyzed.Influence of Fiber Type on Flexural Toughness. Fig. 3 manifests the influence of fiber type and concrete strength grade on flexural toughness, in which Fig. 3a shows the analysis results at the curing0.00.40.81.21.6P C ERStrength Grade(3a) 7 days0.00.40.81.2P C E RStrength Grade(3b) 28 daysFig. 3 Influence of fiber type on flexural toughnessNote: The symbol “Control” represents plain concrete, used as reference.From Fig. 3, it can be seen that comparing to the referencing plain concrete, all of the three fibers can enhance concrete flexural toughness, the enhancing ability of steel fiber is far more significant than the other two propylene fibers, and the enhancing tendency of different fiber keep the same regardless of concrete strength grade and curing age. Meanwhile, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is higher than that of propylene monofilament fiber by comparison.Influence of Strength Grade on Fiber Effect. Fig. 4 manifests the influence of concrete strength grade on fiber effect, in which Fig. 4a shows the analysis results at the curing age 7 days and 4b shows the analysis results at the curing age 28 days. As can be seen that along with the increase of concrete strength grade, the flexural toughness enhancing ability of all fibers decrease no matter of the curing age. Meanwhile, as can be seen also that along with the increase of concrete strength grade, the PCER value of plain concrete decrease, this means that plain concrete flexural toughness decreases alongP C E RFiber Type(4a) 7 days0.00.40.81.2P C E RFiber Type(4b) 28 daysFig. 4 Influence of strength grade on fiber effectInfluence of Curing Age on Fiber Effect. Fig. 5 manifests the influence of curing age on fiber effect, in which Fig. 5a, 5b and 5c shows the analysis results of C40, C60 and C80 concrete separately. As can be seen that along with the increase of curing age, the flexural toughness enhancing ability of all fibers decrease no matter of concrete strength grade. Meanwhile, as can be seen also that along with the increase of curing age, the flexural toughness of plain concrete decreases, this means plain concrete getting brittle along with the increase of curing age.(5a) C40(5b) C60(5c) C80Fig. 5 Influence of curing age on fiber effectConclusionIn this paper, PCER method was adopt to analyze the flexural toughness enhancing ability of three kinds of fiber, under the influence of concrete strength grade and curing age. The following conclusion can be drawn.(1) Comparing to the other two propylene fibers, end-deformed steel fiber has far more higher flexural toughness enhancing ability. Meanwhile, comparing with each other, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is better than propylene monofilament fiber.(2) For any of the three kinds of fiber, under the same dosage, the flexural toughness enhancing ability decrease along with the increase of concrete strength grade.(3) Along with the increase of curing age, the flexural toughness enhancing ability decrease for all of the three fibers.(4) The flexural toughness of plain concrete decrease along with the increase of strength grade and curing age.AcknowledgmentThis work is supported by the National Science and Technology Supporting Plan of China under grant 2008BAE61B05.References[1] P. Balaguru, R. Narahari, M. Patel: ACI Materials Journal Vol. 89 (1992), p. 541[2] V. K. Punyamurtula, Y. Qiao: International Journal of Damage Mechanics Vol. 17 (2008), p. 363[3] H. T. Zhu, Y. D. Gao, L. Xie and Q. M. Zhang: Journal of The Chinese Ceramic Society Vol. 32(2004), p.656 (In Chinese)[4] ASTM C1018-97 Standard test method for flexural toughness and first-crack strength of fiberreinforced concrete (Using beam with third-point loading) [S][5] JSCE Standard SF4, Method of test for flexural strength and flexural toughness of fiberreinforced concrete[S]. (1984), p.58[6] RILEM TC 162-TDF, Test and design methods of steel fiber reinforced concrete, BENDINGTEST. Materials and Structures Vol. 35 (2002), p.579[7] J. G. Han, P. Y. Yan: China Concrete. (2010), p. 42 (In Chinese)Applications of Engineering Materials10.4028//AMR.287-290Influence of Fiber Type on Concrete Flexural Toughness10.4028//AMR.287-290.1179DOI References[2] V. K. Punyamurtula, Y. Qiao: International Journal of Damage Mechanics Vol. 17 (2008), p.363. /10.1177/1056789508092398。
混合纤维增强全轻混凝土弯曲韧性试验研究
ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｍａ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ — ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ａ ｎ ｄ
ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ
ＺＨ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ，ＬＩ Ｃｈａ ｎｇ ｙｏ ｎｇ ，ＹＵＡＮ Ｈａ ｏ，Ｐ ＡＮ Ｌｉ ｙ ｕ ｎ
（ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｋｅ ｙ Ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｏｐ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｆ ｌ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ Ｔｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｈｙ ｂ ｒ ｉ ｄ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｒｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ Ｆ ｕ ｌ ｌ － ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响
ｌｅ ｆ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ａ ｄ ｏ ｆ Ｐ ＶＡ — ＨＳ Ｃ ａ ｎ ｄ Ｐ Ｐ－ＨＳ Ｃ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ １ ９ ． １ ％ ａ ｎ ｄ １ １ ． ５ ％ ， ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｂｅ ｒ
Ｌ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ， Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ， Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ｆ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ｈ ｕ ｉ
（ １ ． Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｓ ｏ ｂ ｕ ｔ ｅ Ｎ ｅ ｗ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ： ２ ． Ｓ ａ ｎ ｊ ｉ ａ ｕ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键词 ： 纤维 ； 高强混凝土 ； 弯 曲性能 ； 弯 曲韧性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． ５ ７ ２
文献标识码： Ａ
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【摘要】选择具有代表性的聚乙烯醇(PVA)纤维、聚丙烯(PP)纤维、端钩型钢纤维(SF1)和高强微细钢纤维(SF2),系统研究纤维掺量和种类对高强混凝土(HSC)弯曲性能及韧性的影响.结果表明:SF1-HSC和SF2-HSC的弯曲韧性指数是PVA-HSC和PP-HSC弯曲韧性指数的2～3倍;相较基准高强混凝土,掺入SF1和SF2的高强混凝土极限弯曲荷载最高分别提高了72.2％和29.6％,而掺PVA和PP的高强混凝土极限弯曲荷载则分别降低了19.1％和11.5％;在工程应用中配制高强混凝土时,为了提高其弯曲性能及韧性,应选择极限抗拉强度高、掺量更大及与基体间锚固作用力强的端钩型钢纤维.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】5页(P1-4,15)【关键词】纤维;高强混凝土;弯曲性能;弯曲韧性【作者】李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【作者单位】江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;三江学院,江苏南京210012;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103【正文语种】中文【中图分类】TU528.572高强混凝土（HSC）具有强度高、脆性大、抗拉强度低等特点［1］，为了提高HSC的韧性，可借鉴吴中伟院士［2］提出的基于“复合化”的纤维增强技术，在高强混凝土中掺入适量且适当的纤维，如钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、玻璃纤维和纤维素纤维等，通常采用掺钢纤维或聚丙烯纤维的方式达到增韧的效果［3-4］。
聚乙烯醇纤维是一种具有抗拉强度和弹性模量高、与波特兰水泥具有良好的化学相容性、与水泥基材间具有良好的界面粘结力等优异性能的新型合成纤维［5］。
为了系统评价常见纤维种类和掺量对高强混凝土韧性的提升效果，本文选择具有代表性的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、端钩型钢纤维和高强微细钢纤维，以C80高强混凝土为研究主体，对比4种纤维种类和掺量对C80高强混凝土弯曲性能和弯曲韧性的影响，以期为纤维在高强混凝土中应用、提高高强混凝土韧性提供一定的数据支撑。
PVA纤维水泥基复合材料的抗拉性能及韧性研究_薛会青
PVA 纤维 39
表 2 材料配合比 Tab 2 M ix p ropor tion s of m ater ials 纤维质 纤维体 / ( kg m PV 1 PV 2 PV 3 4 5 6
- 3
水泥
- 3
石英砂 / ( kg
-3
水 /( kg
- 3
减水剂 /( kg ) m- 3) 4. 875 4. 875 4. 875
图 1 PVA- ECC 的 - 全曲线 Fig . 1 T ensile stre ss- strain( - ) cu rves for PVA- ECC
400 mm试块. 试件成型 24 h 后拆模 , 放入标准养 护室养护 28 d , 试验前 3 h 拿出试件晾干准备试 验 . 每种纤维掺量的配合比完成 3 个试件的韧性 试验. 按照美国 ASTM 方法, 用三分点梁进行韧性 试验, 梁跨度为 300 mm. 试验在 Instron1343 伺服 系统机上进行 , 加载按恒位移控制 . 为了提高梁 挠度测试的精度 , 在挠度记录中不包括在支座处 的沉降、 加载点的位移及钢板与试件间的缝隙和 钢板的 弹 性 变 形 等. 梁 挠 度 的 测 定 采 用 日 本 [ 1] YOKE 方法 . 将夹式引伸仪置于试件的中性轴 测定梁的挠度, 位移速率 0 . 1 mm /m in , 计算机自 动采集数据 , 得到纤维混凝土荷载 - 挠度曲线 .
PVA 纤维水泥基复合材料的抗拉性能及韧性研究
薛会青, 邓宗才, 李建辉
( 北京工业大学 建筑工程学院 , 北京 100124) 摘 要 : 聚乙烯醇 ( PVA ) 纤维是一种具有高抗 拉 、 高弹模 , 亲水 性好 , 特别是 与波特 兰水泥 有良好 的相
浅谈合成纤维在混凝土中的抗裂机理
维普资讯
婀。 。 一
表 ４ 聚丙烯纤维混凝土抗裂试验结果
０
５
人 民 长 江
２０ 生 ０＂ ／
概
０
５
０
５
以看成是较大表 面积 的材料 （ 如碎石 ） 吸附表面积较小的料体形 成 的体集合 。单体与单体 吸 附力 必然 小于单 体 内部 的吸 附力。
易分散 即在混凝 土拌 和过程中依靠 自身 的摩 擦和揉搓不会象钢 纤维有成 团现象 。
（） ３ 合成纤 维的性 能指标。常用 于增强混凝 土 的合 成纤 维 性能指标 ， 见表 １ 。 收稿 日期 ：０７— １ ９ ２０ ０ —１
作者简介 ： 吴
磊 ， 中国水利水电建设工程 咨询 中南公司 ， 男， 助理 工程师。
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第３ ８卷 第 ４期
２ ７年 ４ 月 ００
人 民 长 江
Ｙａ ｔｅ Ｒｉｅ ｎｇｚ ｖｒ
ｖ０ ． ８． ｏ ４ １３ Ｎ ． Ａｐｉ， ２ ０ ｒ Ｏ７ ｌ
文章编号 ：０ １ １９ ２０ ）４ ０３—０ １０ —４７ （０７ ０ —０ ８ ２
为 了达到这一 目标 ， 近年来 发展起 来 的合 成纤 维 已被用 于混凝
土 中， 它是 提高混凝土韧性 、 冲耐磨性 、 抗 抗渗性 、 耐久 性及抗 收 缩断裂性的有效途径 。本文 就合成纤维在混凝 土中的作用机理
做 了一 些探讨研究 ， 验结果 的正 确与否 有待 于工程 实践 的检 试 查， 目的是推广合成 纤维在混凝土 中的广 泛应 用 。
高 、 拉强度相对低的缺陷 ， 抗 答案是肯定 的。
众所周知 ， 凝土是一 种抗 压强度 大而抗 拉 强度相 对较低 混
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究共3篇
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究共3篇聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究1聚丙烯纤维混凝土是通过将聚丙烯纤维掺入混凝土中，加以掺和、振捣、浇注、养护而制成的一种新型复合材料。
它不同于传统混凝土材料，具有许多优异的性能。
为了探究聚丙烯纤维混凝土的综合性能，进行了一系列试验研究，结果如下。
1. 抗折强度：通过施加弯曲载荷来测试混凝土的抗弯强度。
试验结果表明，在相同的水泥质量下掺入聚丙烯纤维，混凝土抗折强度明显提高。
2. 抗压强度：采用标准试验方法来测试混凝土的抗压强度。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土抗压强度比普通混凝土高。
3. 抗渗性能：混凝土的抗渗性能是评估其耐久性的一个重要指标。
试验结果显示，掺入聚丙烯纤维的混凝土抗渗能力比普通混凝土更好。
4. 抗冻性能：低温环境下混凝土的抗冻性能会受到很大的考验。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土在低温环境下具有较好的抗冻性能。
5. 断裂韧性：混凝土的断裂韧性是一个评估其耐久性的重要指标。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土具有更好的脆性断裂韧性。
6. 抗风化性能：混凝土的抗风化性能可以反映其耐久性表现。
试验结果显示，掺入聚丙烯纤维的混凝土具有更好的抗风化性能。
综上所述，掺入适量的聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的综合性能。
对于需要具有更好耐久性表现的混凝土结构，可以考虑使用聚丙烯纤维混凝土来提高其性能。
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究2聚丙烯纤维混凝土是一种新型的混凝土材料，在现代建筑工程中应用越来越广泛。
本文将深入研究聚丙烯纤维混凝土的综合性能试验，探讨其在建筑工程中的应用优势。
一、试验目的本次试验旨在探究聚丙烯纤维混凝土的力学性能、耐久性、抗裂性、抗渗性以及施工性等综合性能，以试验数据为依据，评价聚丙烯纤维混凝土在实际工程中的应用价值。
二、试验方法1.制作试块根据试验要求，制作聚丙烯纤维混凝土试块，按照设计配合比要求配置混凝土原料，加入适量聚丙烯纤维，混凝土表面进行充分振捣，制作20*20*20cm的试块，并进行养护和标记。
聚丙烯粗纤维增强混凝土应用研究进展--阳知乾
径比越大的纤维，减少塑性收缩裂缝面积与裂缝宽
产品特点与应用目的因地制宜地应用。
度的效果越好。
1 PP 粗纤维在水泥基复合材料中 的作用
1.3 对力学性能的影响 1.3.1 抗压与抗折强度
王伯昕 [8] 通过实验得出结论：掺加了 PP 粗
1.1 对新拌混凝土的影响
纤维的混凝土的立方体抗压强度和抗折强度都大大
图 1 典型 PP 粗纤维 （左边三种） 与钢纤维 （右边两种） (从左至右依次为：Synmix55，Enduro, Barchip，Dramix RC-65/35BN，Novotex 0730)
Strux R 90/40 的外形尺寸
ReoShore 45
シムロック的外观
シムロック的截面
图 2 部分 PP 粗纤维的形态
裂缝宽度，即使在较低的体积掺量下，裂缝宽度也
力大、模量高，这与材料的制备方法相关。从产品
能下降 50 %。H Najm [11] 使用了三种纤维来考察
的推荐体积掺量看，范围在 0.1 %~2.2 %，远高于
粗纤维对早期塑性收缩及干缩裂缝的影响，发现长
细纤维的常规掺量 （0.1 %），具体工程中需要根据
提高混凝土的抗弯韧性是粗合成纤维的主要
优势之一。在机场等刚性路面用纤维增强混凝土
中 ， 当 PP 粗 纤 维 的 体 积 掺 量 分 别 为 0.32 % 与 0.48 %时，混凝土平板的载荷比纯混凝土分别提高 了 25 %与 32 % [16]。在增强喷射混凝土韧性方面， 5 kg/m3 的 PP 粗纤维质量掺量能达到钢纤维质量掺 量为 35 kg/m3 时的效果 。 [17]
F Papworth 通过圆板实验结果表明，在低挠度
区域，钢纤维有优势；而在高挠度区，PP 粗纤维
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浅谈聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验
发表时间：2017-11-09T11:41:19.327Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：欧健康
[导读] 摘要：用于混凝土的聚烯烃纤维按原料与纤维尺度可分为聚丙烯细纤维与聚烯烃粗纤维两类.
东莞市振惠通永兴混凝土有限公司
摘要：用于混凝土的聚烯烃纤维按原料与纤维尺度可分为聚丙烯细纤维与聚烯烃粗纤维两类.前者主要用于防止或减少混凝土的早期收缩裂缝,并可防止混凝土在火灾中发生爆裂.后者主要用于提高混凝土的变形能力,增进混凝土的韧性、抗冲击性与抗疲劳性.文章分别介绍了两类聚烯烃纤维的特性、主要品种以及在混凝土中的作用机制,并列举了在国内外混凝土工程中的应用实例.
关键词：粗合成纤维；抗弯韧性；剩余强度；混凝土；配合比；纤维掺量
1 聚烯烃粗合成纤维材性试验概况
1.1纤维材性
聚烯烃粗合成纤维（聚丙烯与聚乙烯的共聚物）力学性能指标见表1。
圆丝浪形钢纤维由江西赣州大业金属纤维有限公司提供，直径
和长度分别为0.9mm和50mm，强度均为700MPA。
1.3聚烯烃粗合成纤维试件制作
试件尺寸为100mm×100mm×400mm。
制作试件时，先将称好的砂、水泥、石依次放入搅拌机，干拌2mｉｎ，再将水分2次或3次加入，将纤维分散加入并搅拌3mｉｎ左右，混凝土搅拌好后倒入模具内振捣并抹平，浇注24ｈ后脱模并在标准养护室养护28ｄ，试验前3ｈ从养护室取出晾干，试件编号及纤维掺量见表3。
1.4聚烯烃粗合成纤维试验方法
抗弯韧性试验在Instron1343伺服系统机上采用三分点加载方式进行，试件跨度为300mm，采用恒位移控制加载，加载速率为
0.10mm.s-1。
挠度测定时将夹式引伸仪置于试件的中性轴来测定试件的挠度，计算机自动记录数据，并自动绘制荷载-挠度曲线，抗弯韧性
试验测试装置如图1所示。
2 聚烯烃粗合成纤维试验结果与分析
2.1破坏过程及形式
单掺或混掺粗合成纤维后，试件具有很好的抗弯韧性，呈延性破坏，各抗弯韧性指数随着纤维掺量的增加而增大。
当基体强度为C25时，各试件的抗弯强度相差较小。
开裂前，荷载增长较快，荷载-挠度曲线呈直线上升趋势；开裂后，挠度增长速度加快，曲线斜率略有下降；当荷载达到峰值以后，荷载迅速下降，挠度也随之有较大增长，试件中部有明显的裂缝出现，之后裂缝缓慢向上发展，裂缝处纤维被逐渐拔出，纤维起到了很好的连接增韧作用。
然后荷载缓慢下降，但有部分试件荷载保持不变或略有上升，裂缝逐渐变宽，挠度增大直至试件破坏。
当基体强度为C50时，各试件的抗弯强度同样相差较小，抗弯强度比基体强度为Ｃ25时有明显的增大。
3种合成纤维混掺后的试件明显呈延性破坏；单掺钢纤维的试件有较高的峰值荷载，但是开裂后荷载下降较快，然后荷载保持在较低值；粗合成纤维与钢纤维混掺的试件，呈现出良好的延性，粗合成纤维和钢纤维能够发挥各自作用，使试件在出现裂缝后，仍保持较高的荷载，起到了很好的增强增韧作用。
2.2抗弯韧性指数
由表4可以看出：
（1）对于基体强度为C25和C50的合成纤维混凝土试件，随着纤维掺量的增加，抗弯韧性指数明显增加。
直径为0.5mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5比素混凝土提高了2.3-3.7倍，抗弯韧性指数I10比素混凝土提高了4.0-7.8倍，抗弯韧性指数I30比素混凝土提高了9.6-18.5倍。
直径为0.8mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5比素混凝土提高了1.6-2.7倍，I10比素混凝土提高了2.7-4.8倍，I30比素混凝土提高了7.2-11.2倍。
直径为1mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了1.5～2.7，4～5.8，8.9～14.7倍。
（2）当基体强度提高时，抗弯韧性指数略有上升。
如单掺直径0.8mm的合成纤维，当基体强度由C25增加到C50时，抗弯韧性指数I30分别由9.1，9.6，12.0增加到9.2，11.8，12.2。
（3）纤维直径对抗弯韧性指数的影响规律不明确，但从总体上看，掺入直径1mm纤维的试件，其抗弯韧性指数比直径为0.5mm或0.8mm纤维的试件小。
为改善韧性，宜选用直径相对较小的纤维。
（4）混掺钢纤维和合成纤维对于改善混凝土裂后行为效果显著，特别对于提高I30效果非常显著。
当基体强度为C35时，3种合成纤维混掺后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.1，5.3，12.0倍；单掺钢纤维后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.6，4.9，9.6倍；同时掺入合成纤维和钢纤维后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.8，5.8，18.1倍。
合成纤维与钢纤维共同作用，使抗弯韧性指数得到有效提高。
（5）剩余强度随纤维掺量的增加而提高，如基体强度为C25、单掺直径1mm纤维的试件，掺量分别为6.8，11KG.m-3时，剩余强度分别为1.15，1.70，2.2mpa。
（6）合成纤维与钢纤维混掺后，对于改善试件剩余强度效果明显。
3种合成纤维混掺后剩余强度为1.54mpa，单掺钢纤维后剩余强度为1.31mpa，合成纤维与钢纤维混掺后的剩余强度达到了3.21mpa，高于上述2种掺法剩余强度之和。
由表5可知，纤维掺量增加对提高抗弯韧性指标效果明显。
当基体强度为C25和C50时，3种合成纤维单掺的试件，抗弯韧性指标Ｔb和韧度因子珋σ随纤维掺量的增加而增加。
混掺3种合成纤维的混凝土试件韧度因子珋σ为1.71Mpa，单掺钢纤维的混凝土试件韧度因子珋σ为1.46Mpa，同时混掺合成纤维和钢纤维的试件韧度因子珋σ达到了3.24Mpa4，远高于其他试件。
可见，这种混掺方式可有效提高混凝土试件的韧性。
2.2.1聚烯烃粗合成纤维新评价方法
上述方法可以评价纤维对混凝土的增韧效果，但也存在不足之处，美国ASTM方法中的抗弯韧性指数对初裂挠度要求较高，但初裂点不易确定且其离散性较大，不同试验者采用的方法也各不相同，要想取得准确的荷载-挠度曲线，对试验机要求较高；日本JSCE方法中峰值荷载容易确定，但不能反映纤维对混凝土开裂后的增韧作用。
由荷载-挠度曲线可知，粗合成纤维混凝土具有良好的延性，峰值荷载后仍可保持较高水平，甚至有上升的趋势，试件挠度为2mm时，纤维对韧性的作用还很明显，挠度大于2mm后，伺服试验机费时且纤维增韧作用下降，为了较好地反映粗合成纤维的增韧效果，剩余强度计算可以将梁挠度为2MM作为结束标准。
建议剩余强度SAR为采用新评价方法与表4相比，单掺合成纤维试件剩余强度SAR变化较小，变化幅度在3％以内，但是单掺钢纤维试件采用新评价方法计算，其剩余强度SAR减小了6.85％，3种合成纤维混掺后剩余强度SAR增加了4.54％。
粗合成纤维可有效提高混凝土试件韧性，峰值荷载后可保持较高的荷载，而单掺钢纤维试件在峰值荷载后，荷载下降较快，延性较差。
采用此评价方法可充分反映合成纤维混凝土具有良好的阻裂能力和变形特性。
结束语
钢筋混凝土结构和构件的各种受力反映和安全性主要取决于混凝土的力学性能。
了解水泥混凝土主要组成材料的性质和其对混凝土的性能的影响，对降低工程成本提高工程质量具有实际意义。
普通混凝土易裂，严重影响结构耐久性，掺入纤维后，可有效改善抗裂性。
参考文献
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