研究论文~聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究

《研究论文~聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究曹诚（犬津市市政工程研究院）刘家彬（东南大学土木工程系）［提要］测试了聚丙烯纤维混凝士的抗冲击和疲劳特性。通过和普通混凝土对比后得出结论：较低掺量的聚丙烯纤维能有效提高混凝土的冲击韧性抗疲劳性能，改善混凝士的抗动载能力。对产生上述结果的机理文中也给予了分析。［关键词］聚丙烯纤维混凝土冲击韧性疲劳寿命疲劳损伤1前言聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维。该纤维的特点是：直径小（1（）um〜100um）、数量多、易分散，但弹性模量较低（3.5GPa〜3.8GPC。在混凝土中的通常用法是以鮫低的掺量（纤维体积率

2、Vf—般不大于0.2%）直接投入混凝土拌合物中，依靠拌合物口身的摩擦和柔搓作用使纤维分散。由于聚丙烯纤维具有直径少、数量多、纤维间距小等特点，因而能减小混凝土因失水、温差、口干燥等作用因素引起的原生裂缝尺度，增强混凝土的抗塑裂能力。通常把聚内烯纤维当作混凝土的防裂纤维或“次要增强筋”使用。聚内烯纤维的这种功能使其很适用于路面、桥而工程，对提鬲面板的整体性、改善使用功能有利。作为路用材料使用，应测试聚丙烯纤维对混凝土抗冲击、抗疲劳等抗动载能力的影响。由于微细的聚丙烯纤维对混凝十•性能的改善是通过减少裂隙尺度、改善混凝土的内在品质实现的，该种纤

3、维应对混凝土的抗动载能力有提高作用。木文测试了聚丙烯纤维掺入示对混凝土的冲击韧性、疲劳寿命和疲劳损伤过程的影响，并对作用机理进行了分析。2聚丙烯纤维混凝土的抗冲击性能2.1试验介绍冲击试验按ACT（美国混凝土协会）544委员会推荐的方法进行，试验方法见图1。其中:1.冲击要2.传力球4.贵试苕板3・抗冲击试件5•刚性虑板81混眨土的抗冲击试验示意图（1）按标准方位成型试件,尺寸d）150X64mmo标准养护28天;（2）冲击锤重4.5kg,下落高度h=457mm,传力球直径64mm,测试扌当板和试件间距5mm；（3）传力球和试件同心，并在冲

4、击锤的中线上。测试时，冲击锤自由落下。该试验方法通过以下几项指标评价或比较混凝土的抗冲击能力：①岀现第一条裂缝(初裂)的冲击次数②初裂后，试件体积膨胀，当试件和4块挡板中任意3块接触时的冲击次数出。应被定为试件破坏次数；③试件出裂和破坏时冲击次数的差值(n2-ni)；④冲击韧性W和△W,即试件破坏过程吸收的全部冲击能量和出裂后能继续吸收的冲击能量。计算式如下：W=n•mgh其中：h—冲击锤下落高度(457mm),g一重力加速度9.81m/s试验原材料为19mm长聚丙烯纤维(Fibermesh),物性指标见表1；425#普通硅酸盐水泥；5〜

5、20连续级配石灰石；Mx=2.8河砂。皋准试验配比见表2。聚丙烯纤维物性指标表1密度(kg/nh)抗拉强度(Mpa)纤维直径(Mm)抗拉弹性模量(GPa)0.91560〜7701003.5抗冲击(抗折)试验基准混凝土配比(kg/mj)表2试验编号纤维水泥水河砂碎石Ccon.04352005801230掺入纤维后不改变基准配比。不同掺量的试验编号为：CFM1纤维量0.9kg/ni3(体积率0.1%),CFM2纤维掺量1.8kg/m3(体积率0.2%)。标准抗压试件和冲击试件同时制作和养护至28天测试。测试结果及分析按ACL54委员会推荐的方法

6、进行测试和评价，聚内烯纤维混凝土的抗冲击性能测试和计算的结果见表3。聚丙烯纤维混凝土的抗冲击试验结果表3试验编号抗压强度(Mpa)nin2An=ri2-niW(N.m)AW(N.in)Ccon43.85257L□1150101CFM144293306136173262CFM248283302196.92383(1)低掺量的聚丙烯纤维对混凝土的静态抗压强度无显著影响。以混凝土的冲击韧性W为指标进行评价对见，掺入0.1%—0.2%的聚丙烯纤维能使混凝土的抗冲击能力提高5倍以上。(2)以初裂后的AW进行评价可知，聚丙烯纤维体积率为0.1%和0.2

7、%时，能使混凝土的裂示抗冲击能力提高2.62倍和3.83倍。(3)聚内烯纤维掺量较高的CFM2并未显示出比掺量较低的CFM1更高的抗冲击韧性，但在初裂示继续吸收能量的能力明显提高。聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度无明显彩响是因为掺量小，体积率低。纤维改善混凝土的抗冲击性的机理则主要体现在以下几个方而：①聚丙烯纤维虽然刚度较低，传递荷载的能力羌，但能有效减少裂缝尺度，增强材料介质连续性，减少了冲击波被阻断引起的局部应力集中现彖；②低模量的有机材料能吸收冲击能量；③纤维能有效约束裂缝的扩展。木试验中,CFM2未显示出比CFM1更高的冲击韧性似可解释

8、为在宗内理想的环境条件下,0.1%体积率的聚丙烯纤维已足以消除试件內裂缝的产生。但较肓的纤维掺量显然对裂缝扩展的约束力更强，使CFM2比CFM1裂后的冲击韧性更高。同文献［1］有