聚丙烯纤维混凝土的力学性能

聚丙烯纤维混凝土的力学性能

断裂强度、断裂伸长率和杨氏模量等力学性能是聚丙烯纤维混凝土的必测项目。

断裂强度是指单位细度的纤维能承受的最大拉伸力。聚丙烯纤维以很小的掺量掺入混凝土中，就可以取得显著的抗裂效果，一方面因为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；另一方面因为聚丙烯纤维强度越大，混凝土的强度也越大。采用纤维掺杂混凝土的重要意义在于纤维改善了混凝土构件的断裂强度，从而拓展了大跨度混凝土构件的使用范围。所以在使用中，断裂强度是一个非常重要的因素，聚丙烯纤维断裂断裂强度的大小，直接影响着聚丙烯纤维混凝土抗裂的能力。图1是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较。

图1是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较。

聚丙烯单丝纤维的断裂强度在290~510Mpa之间，平均值为420Mpa，而实际测得的断裂强度平均值为512Mpa，合格率为95%；聚丙烯网状纤维的断裂强度制定的平均值为380Mpa，而实际测得的断裂强度的平均值为486Mpa，合格率为95%。

纤维承受的外力作用达到弹性极限时，其增长的长度与原来长度的百分比称为断裂伸长率。此指标亦表征材料内部结构状况，现在工程纤维断裂伸长率普遍在5%~50%之间，而行业内明显存在两种不同的观点。一种观点认为较小的断裂伸长率好，而且较大的断裂伸长率

也不易得到较高的断裂强度和弹性模量；另一种观点认为在相同的断裂强度和弹性模量前提下，较高的断裂伸长率可以吸收更多的能量，对混凝土的增韧有很大的好处。

图2是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维伸长率的比较。

在实际生产中，断裂伸长率在20%左右的聚丙烯纤维既拥有较高的断裂强度和弹性模量，又对混凝土的增韧有很大好处。

杨氏模量E是理想材料在较小形变时应力与相应的应变之比，它是材料的宏观物理和力学量，是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征。聚丙烯纤维属于低弹模量纤维，掺入聚丙烯纤维可降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能。

图3是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维杨氏模量的比较。

在混凝土实际生产中，弹性模量为3.8E3 Mpa左右的聚丙烯纤维的混入可以降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能，满足砂浆、混凝土工程的质量需求。