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1、DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2005.01.025第25卷第1期2005年2月中外公路91文章编号:1671-2579(2005)01-0091-04聚丙烯纤维混凝土力学性能室内试验研究陈宏友(湖南省怀化路桥总公司,湖南怀化418000)摘要:聚丙烯纤维混凝土配合比设计是确保聚丙烯纤维混凝土强度的重要环节。通过试验对影响聚丙烯纤维混凝土力学性能因素进行了分析,并同普通混凝土进行了对比,可为聚丙烯纤维混凝土配合比设计提供依据。关键词:聚丙烯纤维;混凝土;力学性能;试验研究20世纪80年
2、代初期,美国军队的混凝土专家为散成单丝状。解决军用混凝土工事在受炮火攻击后的抗碎问题,同聚丙烯纤维的各项物理性能指标见表1。时也为解决军事工程的耐久性问题,测试研究了很多表1聚丙烯纤维网的物理性能指标种材料和方法。最后确认,在混凝土中加入一定量的项目指标值项目指标值聚丙烯纤维效果最好,于是混凝土专家与美国最大的比重0.91抗拉强度/MPa560～770化工产品企业———合成工业公司的聚丙烯材料专家共纤维长度/mm12～51弹性模量/MPa3500同研制用于混凝土的专用纤维,并于1984年成功研制纤维直径6000～2
3、6000极限延伸率/%8丹尼尔出混凝土聚丙烯纤维———“FIBERMESH”,这是世界熔点/℃160～170泊松比0.29～0.46上第一种成功用于混凝土增强的聚丙烯纤维。抗酸、碱聚丙烯纤维在提高混凝土性能方面扮演着日益重燃点/℃590腐蚀能力高要的角色。但是混凝土是一种脆性材料,韧性差,抗疲吸水性无毒性无劳能力低,易产生裂纹,抗冲击碎裂性差,这种问题不导电性低导热性低是因为强度不够,而是耐久性不够。多年来,工程技术1.2聚丙烯纤维混凝土的性能人员从原材料、配合比、外加剂、制造工艺、养护工艺等聚丙烯纤维是一种新型的
4、混凝土增强纤维,被称多方面加以研究改进,虽取得了一些成效但不理想。为混凝土的“次要增强筋”(即不代替受力钢筋),对混因此,混凝土的高性能化才是解决问题的关键。本文凝土性能产生如下影响:从聚丙烯纤维混凝土配合比设计入手,选择最佳配合(1)聚丙烯纤维抑制混凝土的塑性收缩龟裂比是确保聚丙烯纤维混凝土强度的重要环节,并对聚混凝土浇筑初期呈流塑状态时,其中比重大的物丙烯纤维的掺量对混凝土强度的影响进行试验比较和质(砂、石等)会自然地因自重向下移动,同时迫使比重分析,为聚丙烯纤维混凝土配合比设计提供借鉴。较小的水向上运动,因而
5、会形成条带状微细裂纹,即所谓“塑性收缩龟裂”。所以在普通混凝土中,这种塑性1聚丙烯纤维混凝土的特性收缩龟裂,总是或多或少地早已潜伏在混凝土当中,严重影响混凝土的整体耐久性。掺入纤维后,大量均匀1.1聚丙烯纤维的物理性能分布的纤维限制了混凝土浇筑初期不同比重物质的相聚丙烯纤维是一种塑料纤维,材料为白色,半透明对运动,首先抑制了毛细管的发展,进而抑制了塑性龟状,并呈现网状或束状单丝结构,在混凝土中搅拌时分收稿日期:2004-09-15作者简介:陈宏友,男,大学本科,工程师.92中外公路25卷裂裂纹的产生,提高了混凝土的
6、整体性。美国圣荷西有害介质对混凝土的侵蚀和对受力钢筋的锈蚀,延长州大学等试验结果表明,纤维对混凝土龟裂程度的控了建筑物的使用寿命。这一特点对贮水工程、海岸工制效果,比普通混凝土高90%～100%。这就保证了程特别重要。凝固后的混凝土有较大的密度和较高的强度,加上纤(4)增加混凝土的耐磨损性能维的约束作用,能够更好地抵抗温度变形和其他外力根据公路抗磨损试验,加纤维的混凝土,抗磨损能引起的裂缝发展。力增加105%,并减少材料损耗34.4%。(2)增强混凝土的抗冲性和柔韧性许多工程实践也证明,聚丙烯纤维混凝土有较好试验表
7、明,由于纤维在混凝土中的牵扯约束作用,的抗磨损性能。混凝土破裂前聚丙烯纤维大约有15%的拉长,承担了(5)经济部分破裂能量,从而使混凝土的柔韧性比普通混凝土以桥梁、高速公路路面为例,采用65mm厚耐磨、提高大约40%,抗冲击能力提高约1倍,抗疲劳性能防震、抗裂的铺装层,分别用钢纤维混凝土、聚丙烯纤也增加了3倍。维混凝土和用钢丝加固面层进行比较。钢纤维的掺量聚丙烯纤维混凝土的抗压强度与素混凝土相当,按“钢纤维混凝土结构设计与施工规程(CECS38:92)”3但能在一定程度上提高弯曲强度,提高的程度与纤维要求的体积率1
8、%～1.5%,取100kg/m,单价45003掺量有关。有研究者采用美国MTS(850型)电液伺元/t;纤维网以标准掺量0.9kg/m,价格118元计;钢服式疲劳试验机进行聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳性能丝网采用广州市路面工程常用的TMD3030型扩张型22试验,按三分点法对试件加荷。试验结果表明,聚丙烯金属网代替,单价为26元/m。则每m铺装层加强纤维混凝土的
