聚丙烯工程纤维物理力学性能探讨

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1、聚丙烯工程纤维物理力学性能探讨2010年5月12日 中国纤检　　摘要：为探讨聚丙烯纤维的物理力学性能，对实验室2005～2008四年时间内检测的近200个聚丙烯纤维样品物理指标进行分析，并与国家标准GB/T21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT/T525－2004《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》比较，发现我国聚丙烯工程纤维的物理力学性能基本满足各自企业标准要求，达到甚至超过国家标准和行业标准的规定。　　关键词：聚丙烯纤维；物理力学性能；标准　　聚丙烯（Polyprop

2、ylene）纤维，工程上又被称为混凝土及砂浆抗裂合成纤维（微纤维），是一种掺入聚丙烯纤维来增强或改善混凝土性能的复合材料，聚丙烯纤维混凝土能够抑制塑性收缩裂缝、显著提高混凝土的抗冲击性能、抗松散性、抗渗性，抗拉、抗折弯强度和弯曲疲劳性能。因而聚丙烯纤维混凝土在高层建筑的地下室、污水处理厂的污水池、港区路面、高速公路路面、码头货物料场以及地下洞室、护坡等工程中得到了广泛的应用，并收到了良好的效果[1～4]。　　纤维砂浆、混凝土的质量和聚丙烯纤维产品的质量息息相关，纤维的品质直接决定纤维的性能。目前国内对聚丙烯纤维产

3、品品质评定的检验标准主要有两个：国家标准GB/T21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT/T525－2004《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》，这两个标准是目前水泥混凝土和砂浆用合成纤维方面，行业内所拥有的最新、最权威的检测依据，但并没有得到广泛的应用，各生产厂家多采用本企业的企业标准对生产的聚丙烯纤维进行检测。检测标准的不统一给聚丙烯纤维性能的研究带来一定的困扰，给产品性能的横向评估带来一定的困难。　　为探讨聚丙烯纤维的物理力学性能，本文通过对我们实验室2005年～20

4、08年四年时间内检测的近200个聚丙烯纤维样品物理性能指标进行分析，并与国家标准GB/T21120-2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT/T525－2004《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》进行比较，总结聚丙烯纤维的物理力学性能，为同行参考。　　1聚丙烯工程纤维的外观与应用　　改善混凝土性能的聚丙烯纤维目前主要有束状单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维两种[5-6]。　　单丝聚丙烯是一种高强聚丙烯束状单丝纤维，经特殊的表面处理技术，确保了纤维在混凝土中具有极佳的分散性及与水泥机体的握裹

5、力。聚丙烯单丝纤维习惯又称单丝聚丙烯防裂纤维、建材纤维、建筑纤维。聚丙烯网状纤维简称纤维网，是以聚丙稀为原料，通过特殊工艺加工制造而成。聚丙烯网状纤维又习惯称：网状聚丙烯纤维、网状纤维、聚丙烯纤维网、纤维网、抗裂纤维、建筑抗裂纤维、工程纤维、工程塑料纤维。图1分别是单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维的外观形态。图1聚丙烯纤维的形状　　由图1可以看出，单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维的外观形态不同，导致其理化性能不完全相同，用途也不完全相同。单丝聚丙烯纤维可有效地控制混凝土、砂浆塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹

6、，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展，大大改善混凝土、砂浆的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，增加混凝土的韧性，从而提高混凝土的使用寿命，是一种性能卓越的混凝土、砂浆抗裂防渗材料[7～10]。网状聚丙烯纤维为多根纤维单丝相互交连而成的网状结构，当网状纤维投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接可经砼自身的揉搓和磨擦的作用而阻止形成纤维单丝或网状结构充分张开，从而实现数量众多的聚丙稀纤维单丝起到防裂的效果。作为一种新型的砼用防裂纤维,聚丙烯纤维正成为继玻璃纤维，钢纤维后纤维砼界研究和应用的热点[11～14]。2

7、聚丙烯纤维的物理性能　　纤维的品质指标，是决定纤维性能的重要参数。现行国家标准、行业标准和企业标准的指标体系主要包含一类是表征聚丙烯材料本身特性的指标。例如：比重、熔点、燃点、抗酸碱性、导热性、吸水性、安全性、抗低温性。另一类是表征纤维产品特性的指标。例如：抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率以及亲水性、分散性等。但不同种类和不同用途的纤维，所要考核的具体项目不同，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的必测项目，是评定纤维品质的主要项目。以国家标准GB/T21120—2007和行业标准JT/T525－2

8、004为评定依据，以断裂强度、断裂伸长率和杨氏模量品质指标为研究对象，考察目前国内混凝土专用聚丙烯纤维的力学性能要求。　　GB/T21120—2007规定：水泥混凝土和砂浆用合成纤维按其用途可分为用于混凝土的防裂抗裂纤维（代号HF）和增韧纤维（代号HZ）、用于砂浆的防裂抗裂纤维（代号SF）等，JT/T525－2004规定：聚丙烯纤维分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维。其具