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摘要：通過理論分析和試驗研究，認為聚丙烯纖維通過以下四種效應對混凝土的性能產生影響，增稠效應、阻裂效應、界麵效應、荷截傳遞效應。增稠效應能減少混凝土的離析、泌(mi)水(shui)，但(dan)增(zeng)加(jia)密(mi)實(shi)的(de)難(nan)度(du)。阻(zu)裂(lie)效(xiao)應(ying)能(neng)有(you)效(xiao)阻(zu)止(zhi)混(hun)凝(ning)土(tu)發(fa)生(sheng)塑(su)性(xing)開(kai)裂(lie)，提(ti)高(gao)硬(ying)化(hua)後(hou)混(hun)凝(ning)土(tu)介(jie)質(zhi)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)，增(zeng)強(qiang)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)抗(kang)動(dong)載(zai)能(neng)力(li)。界(jie)麵(mian)效(xiao)應(ying)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)不(bu)利(li)，但(dan)可(ke)通(tong)過(guo)摻(chan)入(ru)粉(fen)煤(mei)灰(hui)等(deng)活(huo)性(xing)混(hun)合(he)材(cai)料(liao)加(jia)以(yi)改(gai)善(shan)。荷(he)載(zai)傳(chuan)遞(di)效(xiao)應(ying)能(neng)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)裂(lie)後(hou)的(de)韌(ren)性(xing)。
關鍵詞：聚丙烯纖維 混凝土 效應分析力學特性
一、前言
聚丙烯纖維是一種新型的混凝土防裂纖維，也被稱為“次要增強筋”，主要功能是抑製混凝土的塑性裂縫的產生，目前市場上常見的幾種聚丙烯纖維的物理性能指標見表1。
品名 密度(kg/m3) 長度(mm) 類型 抗酸堿性 抗拉強度(Mpa) 直徑μm 伸長率 彈模(Gpa)
A 0.91 12 束狀單絲 強 － 20 28％ 3.5
B 0.91 19 束狀單絲 強 276 40 15％ 3.8
C 0.91 19 束狀單絲 強 560－770 100 － 3.5
根據複合材料理論分析和試驗結果均證實，聚丙烯纖維較低的彈性模量（3.5Gpa）左右，僅為普通混凝土彈性模量的1/10，和在混凝土中較小的摻量（體積率為0.05-02%）並(bing)不(bu)能(neng)使(shi)硬(ying)化(hua)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)強(qiang)度(du)有(you)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)，且(qie)在(zai)破(po)壞(huai)過(guo)程(cheng)中(zhong)也(ye)不(bu)能(neng)顯(xian)示(shi)出(chu)作(zuo)為(wei)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)型(xing)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)應(ying)具(ju)備(bei)的(de)破(po)壞(huai)特(te)征(zheng)，因(yin)此(ci)有(you)關(guan)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)認(ren)定(ding)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)僅(jin)能(neng)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)早(zao)期(qi)的(de)抗(kang)裂(lie)性(xing)，而(er)以(yi)後(hou)期(qi)的(de)使(shi)用(yong)性(xing)能(neng)無(wu)顯(xian)著(zhu)影(ying)響(xiang)。本(ben)文(wen)通(tong)過(guo)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)和(he)試(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)後(hou)認(ren)為(wei)，雖(sui)然(ran)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)的(de)摻(chan)量(liang)較(jiao)低(di)，但(dan)由(you)於(yu)纖(xian)維(wei)的(de)細(xi)度(du)高(gao)（平均纖維直徑為20μm－100μm），以常用的每立方米混凝土0.9kg的纖維摻量就可獲得700－3000萬根的纖維根數。如此高的纖維數量除了在混凝土中具有顯著的阻裂效應，其增稠效應、界(jie)麵(mian)效(xiao)應(ying)和(he)荷(he)載(zai)傳(chuan)遞(di)效(xiao)應(ying)也(ye)將(jiang)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)性(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)的(de)影(ying)響(xiang)。本(ben)文(wen)將(jiang)從(cong)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)的(de)上(shang)述(shu)幾(ji)點(dian)效(xiao)應(ying)入(ru)手(shou)，分(fen)析(xi)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)性(xing)能(neng)。
二、聚丙烯纖維的增稠效應
稠度是指新拌混凝土軟硬稀程度，是混凝土一項重要的工作性指標。增大新拌混凝土的稠度才能減少混凝土離析、泌mi水shui，但dan也ye增zeng大da了le混hun凝ning土tu振zhen排pai氣qi密mi實shi的de難nan度du，需xu加jia強qiang振zhen動dong才cai能neng保bao證zheng混hun凝ning土tu密mi實shi。本ben文wen測ce試shi了le聚ju丙bing烯xi纖xian維wei摻chan入ru後hou對dui新xin拌ban混hun凝ning土tu維wei勃bo稠chou度du的de影ying響xiang，試shi驗yan結jie果guo見jian表biao2。
纖維品種 基準 C品牌 C品牌 A品牌
纖維摻量(kg/m3) 0 0.9 1.8 0.7
體積率(Vf) 0 0.1% 0.2% 0.077%
維勃稠度 5.8 9.1 11.5 9.6
由表2可見：摻入聚丙烯纖維後，新拌混凝土的維勃稠度（經振動達到表麵液化所需時間）提高，並隨纖維摻量增大而顯著。由於聚丙纖維的增稠效應使混凝土振動密實的難度增大，應對硬化後混凝土的強度有所影響。表3為不同成型振動時間下聚丙烯纖維混凝土標準養護28天齡期抗折強度的測試結果。（試件尺寸100×100×400m）。
試驗編號 纖維品種 纖維摻量(kg/m3) 纖維體積率(%) 振動時間(s) 抗折強度(Mpa)
Con.-1 - 0 0 20 8.32
Con.-2 - 0 0 40 8.50
FM1-1 C品牌 0.9 0.1 20 7.76
FM1-2 C品牌 0.9 0.1 40 8.31
FM2－1 C品牌 1.8 0.2 20 7.73
FM2-2 C品牌 1.8 0.2 40 7.73
FM2-3 C品牌 1.8 0.2 60 8.36
CF1-1 A品牌 0.7 0.077 20 7.70
CF1-2 A品牌 0.7 0.077 40 8.26
由表3可見：同樣在成型時振動20s，聚丙烯纖維摻入會使混凝土的強度有所下降。當延長振動時間至40s時，基準混凝土強度有所提高，但不明顯(2%)，纖維摻量相對較低的FM1和CF1係列的抗折強度增長明顯，增幅達7%。強度和基準混凝土的強度值接近，而M2係列強度仍未增長。繼續延長振動時間至60s，FM2的強度有明顯提高，增長率也為7%左右，強度值和基準混凝土的接近。
shangshushiyanjieguoheweibochoududeceshijieguojuyoujiaohaodexiangguanxing，biaomingjubingxixianweidezengchouxiaoyingshicunzaide，bingqiebuliyuhunningtudezhendongmishi，bingzuizhongtigaohunningtudeqiangdu。weixiaochuzengchouxiaoyingduihunningtuqiangdudebuliyingxiang，yingsuixianweichanliangdezengdashidangyanchangxinbanhunningtudezhendongshijian。
三、聚丙烯纖維的阻裂效應
聚丙烯纖維的阻裂效應是指對混凝土早期塑性開裂的抑製作用，也是聚丙烯纖維最為主要的效應。纖維阻止混凝土發生不規則、無(wu)取(qu)向(xiang)性(xing)的(de)塑(su)性(xing)開(kai)裂(lie)的(de)能(neng)力(li)和(he)中(zhong)纖(xian)維(wei)的(de)間(jian)距(ju)有(you)關(guan)，對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)品(pin)種(zhong)的(de)纖(xian)維(wei)這(zhe)種(zhong)能(neng)力(li)則(ze)體(ti)現(xian)在(zai)纖(xian)維(wei)的(de)細(xi)度(du)上(shang)。宏(hong)觀(guan)上(shang)理(li)解(jie)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)的(de)阻(zu)裂(lie)效(xiao)應(ying)，可(ke)以(yi)將(jiang)其(qi)看(kan)成(cheng)是(shi)纖(xian)維(wei)對(dui)塑(su)性(xing)期(qi)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)增(zeng)強(qiang)作(zuo)用(yong)，這(zhe)種(zhong)增(zeng)強(qiang)作(zuo)用(yong)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)主(zhu)要(yao)和(he)纖(xian)維(wei)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)的(de)分(fen)散(san)程(cheng)度(du)有(you)關(guan)，即(ji)纖(xian)維(wei)越(yue)細(xi)，纖(xian)維(wei)間(jian)距(ju)越(yue)小(xiao)，增(zeng)強(qiang)作(zuo)用(yong)越(yue)有(you)效(xiao)，百(bai)由(you)於(yu)塑(su)性(xing)期(qi)混(hun)凝(ning)土(tu)自(zi)身(shen)尚(shang)無(wu)強(qiang)度(du)，常(chang)用(yong)的(de)纖(xian)維(wei)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)、長徑比、彈性模量等性能參數均不和纖維在混凝土中阻裂效應的強弱有關。
試驗編號 Con. FM1 FM2 CF1 DF1 SF1
纖維品種 － C品牌 C品牌 A品牌 B品牌 鋼纖維
纖維摻量(kg/m3) 0 0.9 1.8 0.9 0.9 50
塑性裂縫寬度 1.084 |