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【摘要】研究並開發了尼龍及聚丙烯纖維混凝土，這種混凝土具有較好的抗裂性，提高了混凝土工程的使用功能及耐久性，已成功地在上海8萬人體育場、地鐵工程及東方明珠電視塔等工程中推廣應用。
【關鍵詞】混凝土；合成纖維；抗裂性
【中圖法分類號】ＴＵ5
利li用yong纖xian維wei提ti高gao水shui泥ni混hun凝ning土tu材cai料liao抗kang裂lie性xing的de曆li史shi可ke以yi追zhui溯su到dao古gu代dai，草cao筋jin粘zhan土tu磚zhuan和he紙zhi筋jin灰hui是shi最zui早zao的de纖xian維wei增zeng強qiang複fu合he材cai料liao。即ji使shi在zai科ke技ji發fa達da的de現xian代dai，在zai許xu多duo偏pian僻pi的de地di方fang，它ta仍reng然ran不bu失shi為wei一yi種zhong廉lian價jia的de複fu合he材cai料liao。合he成cheng纖xian維wei混hun凝ning土tu的de研yan究jiu及ji應ying用yong開kai始shi於yu60年代，70年代得到了蓬勃的發展。由於合成纖維能有效地控製水泥砂漿及混凝土的非結構裂縫，它在80年代已被大規模地應用於新建工程和修工程1)中。目前，美國合成纖維混凝土的使用量已占混凝土總產量的7%，數量已遠遠超過先期開發的鋼纖維混凝土(3%)，被視為近代混凝土技術的新發展。
合成纖維可以作為主要加筋材料(primary reinforcement)，提高混凝土材料的抗拉、韌性等結構性能，用於各種水泥基板材或替代石棉生產各種少石棉、無石棉製品，也可以作為一種次要加筋材料(secondary reinforcement)，主要用於提高水泥混凝土材料的抗裂性。
用yong於yu混hun凝ning土tu材cai料liao的de合he成cheng纖xian維wei應ying具ju有you較jiao高gao的de耐nai堿jian性xing及ji在zai水shui泥ni基ji體ti中zhong的de分fen散san性xing與yu粘zhan結jie性xing能neng，因yin此ci，使shi用yong前qian需xu要yao進jin行xing改gai性xing處chu理li，以yi便bian能neng較jiao好hao地di與yu水shui泥ni基ji材cai共gong同tong工gong作zuo。上shang海hai市shi建jian築zhu科ke學xue研yan究jiu院yuan與yu上shang海hai市shi合he成cheng纖xian維wei研yan究jiu所suo共gong同tong合he作zuo，在zai90年代初立題研究並成功地開發了能有效控製非結構裂縫的合成纖維混凝土，在上海東方明珠電視塔、地鐵1號線、石化總廠及8萬人體育場等重大工程的實際應用中都取得了滿意的結果。
1 合成纖維的研製
用yong於yu混hun凝ning土tu的de合he成cheng纖xian維wei應ying能neng在zai混hun凝ning土tu中zhong快kuai速su均jun勻yun分fen散san，與yu水shui泥ni基ji體ti有you良liang好hao的de粘zhan結jie力li並bing在zai堿jian性xing介jie質zhi中zhong有you良liang好hao的de耐nai久jiu性xing，為wei達da到dao這zhe一yi要yao求qiu，本ben課ke題ti必bi須xu研yan製zhi出chu與yu美mei國guoNycon公司的尼龍單絲纖維及Fibermesh公司的纖化聚丙烯纖維性能接近的合成纖維。為此，用紅外光譜儀等設備對國外產品的組成及性能進行分析檢測，並通過組成的調整、工藝參數的合理選擇及表麵油性劑的篩選製成了尼龍基合成纖維科力1號單絲(TypeⅠ)及聚丙烯基合成纖維科力2號單絲(TypeⅡ)。合成纖維的性能及其混凝土的抗裂性見表1及表2。
表1 合成纖維的性能
Table 1 Properties of synthetic fibers
Sample
Tensile strength(Mpa) Elongation （%） Density (g・cm-3) Water absorption （%） Diameter（µm）
Nylon Type Ⅰ 940 17.8 1.16 4.5 27
Nycon 780 19.3 1.16 4.5 28
Polypropylene Type Ⅱ 560 18 0.91 2.5 39
Fibermesh 630 15 0.91 ＜0.003 -
由表可見，科力1號單絲的基本性能，大體上與Nycon公司的尼龍纖維單絲接近，但抗拉強度較高，科力2號單絲的抗拉強度略低，但吸水性明顯地高於Fibermesh纖化纖維，顯示科力2號的親水性較好，與水泥基體的粘結性優於Fibermesh。摻科力1號及科力2號的混凝土其抗裂性與對應的摻Nycon尼龍纖維及Fibermesh纖化聚丙烯纖維混凝土基本上處於相同的數量級，但售價大大地低於進口產品。
表2 合成纖維混凝土的抗裂性
Table 2 Crack resistance of synthetic fiber reinforced concrete
Sample Crack Index Crack reduction(%)
Nylon Control 248 -
Type Ⅰ 111 55
Nycon 100 60
Polypropylene Control 242 -
Type Ⅱ 39 84
Fibermesh 30 88
2 合成纖維混凝土的性能
混凝土的裂縫，特別是微裂縫是不可避免的[1]。由於存在裂縫，環境中的CO2，SO2，Cl-jiyishenruhunningtuneibu，pohuaihunningtujiegou，yingxiangqishiyongnianxian，erchanruhechengxianweihou，keshishuyiqianwanjidexianweisanweijunyundifenbuzaihunningtuneibu，hunningtusuxingjieduangansuojilengsuosuochanshengdebiaomianliefeng，yidanyanshendaohechengxianweijiketingzhifazhan。xianweihunningtudekangliexingketongguokuaisufangfajinxingpinggu[2]。
合成纖維混凝土的抗裂性取決於纖維的長度和摻量，而纖維長度與骨料尺寸有關，砂漿和普通骨料混凝土一般以2ｃｍ長度為宜，大尺寸骨料應放大到3～4ｃｍ。混凝土的抗裂性隨纖維摻量的增加而提高(表3)，但其遞增率並不呈線性關係。如從綜合技術與經濟一並考慮，纖維摻量為600～900ｇ/ｍ3，已有良好的抗裂性。
表3 尼龍纖維摻量對抗裂性的影響
Table 3 Effect of Nylon fiber use level on crack resistance
Fiber use lever (g・m-3) 0 600 1200 2400
Crack reduction (%) 0 43 64 83
尼龍纖維對新拌混凝土坍落度和坍落度損失的影響，除了低流動度混凝土(3ｃｍ)略有減少(約1cm)外，對中流動度(8cm)及大流動度(15cm)都(dou)無(wu)影(ying)響(xiang)。現(xian)場(chang)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)普(pu)遍(bian)感(gan)覺(jiao)是(shi)合(he)成(cheng)纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)施(shi)工(gong)性(xing)能(neng)優(you)於(yu)普(pu)通(tong)混(hun)凝(ning)土(tu)。尼(ni)龍(long)纖(xian)維(wei)不(bu)同(tong)摻(chan)量(liang)對(dui)砂(sha)漿(jiang)和(he)混(hun)凝(ning)土(tu)強(qiang)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)示(shi)於(yu)表(biao)4。可以看出，尼龍纖維摻量對混凝土材料的強度無明顯的影響。
尼龍纖維摻量為600g/ｍ3時的幹縮值示於表5。摻入尼龍纖維可顯著地降低混凝土的幹縮值；早期約可降低50% |