鐵道部專業設計院 盛黎明    
 
[摘  要]  通過介紹混凝土專用聚丙烯纖維的研究與發展情況及國外對聚丙烯纖維用於混凝土規範，了解聚丙烯纖維工作機理和工程設計要求。
[關鍵詞]  纖維混凝土  聚丙烯纖維  增強型  外摻料型  纖維網
1．前 提
纖維在提高混凝土性能方麵扮演著日益重要的角色。混凝土的發展已有100多(duo)年(nian)曆(li)史(shi)，高(gao)強(qiang)化(hua)在(zai)很(hen)長(chang)時(shi)間(jian)裏(li)是(shi)努(nu)力(li)的(de)目(mu)標(biao)，被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)優(you)質(zhi)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)特(te)征(zheng)。但(dan)是(shi)混(hun)凝(ning)土(tu)是(shi)一(yi)種(zhong)脆(cui)性(xing)材(cai)料(liao)

，韌(ren)性(xing)差(cha)，抗(kang)疲(pi)勞(lao)能(neng)力(li)低(di)，易(yi)產(chan)生(sheng)裂(lie)紋(wen)
，抗(kang)衝(chong)擊(ji)碎(sui)裂(lie)性(xing)差(cha)
，這(zhe)種(zhong)問(wen)題(ti)不(bu)是(shi)因(yin)為(wei)強(qiang)度(du)不(bu)夠(gou)，而(er)是(shi)耐(nai)久(jiu)性(xing)不(bu)夠(gou)。多(duo)年(nian)來(lai)
，工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)從(cong)原(yuan)材(cai)料(liao)、配合比
、外加劑、製造工藝、養護工藝等多方麵加以研究改進
，雖取得了一些成效但不理想，因此，混凝土的高性能化才是解決問題的關鍵。
中國工程院院士吳中偉教授認為：複合化是水泥基材料高性能化的主要途徑，纖維增強是其核心。自70年代
，纖維增強水泥複合材料發展起來
，鋼纖維、玻璃纖維已較早地應用於混凝土，可以從多方麵改善混凝土的性能
，關於鋼纖維、玻璃纖維應用領域和使用情況已趨於明確，我國於1992年(nian)頒(ban)布(bu)了(le)鋼(gang)纖(xian)維(wei)的(de)設(she)計(ji)使(shi)用(yong)標(biao)準(zhun)規(gui)範(fan)。隨(sui)著(zhe)材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)，專(zhuan)用(yong)於(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)研(yan)製(zhi)成(cheng)功(gong)
，使(shi)纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)技(ji)術(shu)進(jin)入(ru)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)階(jie)段(duan)。
2．纖維混凝土
纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)就(jiu)是(shi)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)拌(ban)合(he)過(guo)程(cheng)中(zhong)加(jia)入(ru)一(yi)定(ding)量(liang)的(de)纖(xian)維(wei)材(cai)料(liao)，通(tong)過(guo)纖(xian)維(wei)的(de)密(mi)集(ji)分(fen)布(bu)來(lai)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)性(xing)能(neng)。在(zai)民(min)間(jian)
，很(hen)早(zao)就(jiu)把(ba)麥(mai)稈(gan)剁(duo)碎(sui)或(huo)用(yong)切(qie)斷(duan)的(de)發(fa)絲(si)拌(ban)入(ru)泥(ni)漿(jiang)中(zhong)，建(jian)造(zao)土(tu)坯(pi)或(huo)擋(dang)牆(qiang)，獲(huo)得(de)阻(zu)裂(lie)的(de)效(xiao)果(guo)。纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)機(ji)理(li)與(yu)其(qi)有(you)一(yi)定(ding)的(de)接(jie)近(jin)
，纖(xian)維(wei)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)貢(gong)獻(xian)是(shi)從(cong)抑(yi)製(zhi)塑(su)性(xing)開(kai)裂(lie)開(kai)始(shi)的(de)。而(er)纖(xian)維(wei)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)高(gao)，必(bi)須(xu)具(ju)備(bei)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)主(zhu)要(yao)條(tiao)件(jian)：
(1)  分布均勻    (2)    與混凝土的握裹性強     (3)  材料本身抗腐蝕、抗堿集料反應強        
(4)材質的抗拉強度好
這(zhe)四(si)個(ge)條(tiao)件(jian)每(mei)個(ge)都(dou)是(shi)重(zhong)要(yao)和(he)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。需(xu)要(yao)說(shuo)明(ming)的(de)是(shi)，纖(xian)維(wei)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)作(zuo)用(yong)不(bu)是(shi)為(wei)提(ti)高(gao)強(qiang)度(du)，而(er)是(shi)通(tong)過(guo)達(da)到(dao)上(shang)述(shu)的(de)條(tiao)件(jian)，來(lai)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)抗(kang)裂(lie)
、抗碎
、抗滲水、抗折、抗衝擊、抗疲勞等綜合性能。鋼纖維與合成纖維都對混凝土強度有提高
，因材質不同鋼纖維提高的要大。
鋼gang纖xian維wei是shi最zui早zao應ying用yong於yu混hun凝ning土tu的de
，這zhe自zi然ran源yuan於yu鋼gang筋jin混hun凝ning土tu的de啟qi發fa，隨sui著zhe纖xian維wei混hun凝ning土tu技ji術shu的de發fa展zhan的de，人ren們men把ba研yan究jiu重zhong點dian傾qing向xiang於yu合he成cheng纖xian維wei，合he成cheng纖xian維wei成cheng本ben低di
，當dang在zai混hun凝ning土tu中zhong均jun勻yun分fen布bu後hou，能neng提ti供gong更geng好hao的de韌ren性xing。混hun凝ning土tu是shi硬ying性xing材cai料liao
，合he成cheng纖xian維wei是shi軟ruan性xing材cai料liao，這zhe種zhong鋼gang柔rou相xiang濟ji的de辦ban法fa能neng提ti高gao混hun凝ning土tu堅jian韌ren性xing。在zai合he成cheng纖xian維wei中zhong聚ju丙bing烯xi是shi最zui好hao的de材cai料liao，耐nai腐fu蝕shi、抗堿反應。
3．用於混凝土的聚丙烯纖維
早在70年nian代dai，英ying國guo西xi部bu海hai岸an的de加jia固gu工gong程cheng中zhong，工gong程cheng人ren員yuan把ba切qie碎sui的de聚ju丙bing烯xi摻chan入ru到dao混hun凝ning土tu中zhong
，用yong來lai砌qi成cheng防fang護hu堤di。許xu多duo工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan都dou在zai進jin行xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei用yong於yu混hun凝ning土tu的de研yan究jiu。那na時shi的de試shi驗yan結jie果guo或huo相xiang互hu矛mao盾dun或huo不bu理li想xiang
，這zhe些xie試shi驗yan結jie果guo一yi直zhi被bei做zuo為wei評ping定ding聚ju丙bing烯xi纖xian維wei的de基ji礎chu。人ren們men一yi直zhi認ren為wei聚ju丙bing烯xi無wu法fa對dui混hun凝ning土tu產chan生sheng效xiao果guo，而er且qie這zhe些xie顧gu慮lv現xian在zai依yi然ran存cun在zai
，這zhe是shi很hen不bu幸xing的de。因yin為wei那na些xie試shi驗yan所suo使shi用yong的de聚ju丙bing烯xi纖xian維wei，要yao麼me是shi聚ju丙bing烯xi廢fei品pin回hui收shou後hou製zhi成cheng
，要yao麼me是shi從cong紡fang織zhi業ye中zhong借jie用yong的de，再zai者zhe就jiu是shi用yong剪jian斷duan的de包bao裝zhuang帶dai、shengzidaiti

，zhexiecailiaogenbenwufajiejueshangshuxianweihunningtudesigeyaodian，youyucunzaixianweibenshendechanrao，zaibanruhunningtuzhongyijietuan
，suoyiguanyujubingxishifoukeyongyuhunningtuyizhicunzaizhengyi。
80年nian代dai初chu期qi，美mei國guo軍jun隊dui工gong程cheng師shi的de混hun凝ning土tu專zhuan家jia為wei解jie決jue軍jun用yong混hun凝ning土tu工gong事shi在zai受shou炮pao火huo攻gong擊ji後hou的de抗kang碎sui問wen題ti，同tong時shi也ye為wei解jie決jue軍jun事shi工gong程cheng的de耐nai久jiu性xing問wen題ti，他ta們men測ce試shi研yan究jiu了le很hen多duo種zhong材cai料liao和he方fang法fa。最zui後hou確que認ren
，在zai混hun凝ning土tu中zhong加jia入ru一yi定ding量liang的de聚ju丙bing烯xi纖xian維wei效xiao果guo最zui好hao，於yu是shi混hun凝ning土tu專zhuan家jia與yu美mei國guo最zui大da的de化hua工gong產chan品pin企qi業ye──合成工業公司的聚丙烯材料專家共同研製用於混凝土的專用纖維，並於1984年成功研製出混凝土聚丙烯纖維──“FIBERMESH”，中文譯為“纖維網”。這是世界第一種成功用於混凝土增強的聚丙烯纖維。
3.1纖維網
xianweiwangyizhongwangzhuangjiegoudejubingxixianweishu
，youmeiguoxianweiwangtonggongsijiqiguojidailijigouyongyouzhuanli。taconggegejiaodujiejuelejubingxixianweiyongyuhunningtusuoyudaodewenti：
(1) 集束形網狀結構在混凝土中拌和時先呈束狀大麵積分布
，攪拌中期每束中的5-8個小束纖維分離出來，受骨料衝擊後展開成網狀，並隨著攪拌衝擊被撕開成不規則單絲，達到均勻分布的目的。這種被稱之為“二次分布法”的均勻分布方式與某種同樣可均勻分布的釘書針式排狀鋼纖維是一個原理。完全解決了分布均勻的問題。
(2) 與yu混hun凝ning土tu的de握wo裹guo性xing問wen題ti，鋼gang纖xian維wei以yi做zuo成cheng波bo浪lang狀zhuang或huo兩liang關guan弓gong形xing來lai解jie決jue握wo裹guo性xing問wen題ti
，在zai合he成cheng類lei纖xian維wei中zhong，有you多duo種zhong單dan絲si纖xian維wei截jie麵mian成cheng圓yuan形xing，纖xian維wei絲si麵mian光guang滑hua，無wu法fa達da到dao良liang好hao的de握wo裹guo性xing。纖xian維wei網wang在zai拌ban和he時shi撕si裂lie成cheng絲si。