聚丙烯纖維混凝土阻裂機理探討
姜景， 錢玉林
（揚州大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，江蘇 揚州 225009）
【摘要】聚丙烯具有價格低、抗塑性干燥收縮及良好的裂后韌性等特點，常用作非結(jié)構(gòu)性補強材料。針對聚丙烯纖維混凝土的研究現(xiàn)狀，對聚丙烯纖維的抗裂作用機理做了探討，為聚丙烯纖維的應(yīng)用提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】聚丙烯；混凝土；抗裂；增韌
【中圖分類好】 TV431.3 【文獻標識碼】B
聚丙烯具有價格低、物理力學(xué)性能好、抗早期塑性千燥收縮、抗爆、抗沖擊、抗疲勞、韌性好等特點，常用作非結(jié)構(gòu)性補強材料。
早期混凝土中使用的聚丙烯纖維，大多是由聚丙烯薄膜經(jīng)高倍拉伸后，再經(jīng)針輥穿刺而成的束狀合成纖維，習(xí)慣上稱為聚丙烯膜裂纖維。目前生產(chǎn)方法是直接拉絲制成的單絲束狀集合體，每一束中有多根纖維單絲，在投人攪拌時自動分散。某些聚丙烯纖維生產(chǎn)過程中經(jīng)過了特殊的表面處理，這樣保證了聚丙烯纖維與混凝土中水泥水化物之間較好的粘結(jié)。
目前工程中常用的是美國生產(chǎn)的DR纖維，其經(jīng)過特別的工藝處理，可以保證纖維在混凝土中長期發(fā)揮功效，保持混凝土優(yōu)良的性能。表1列出杜拉纖維主要技術(shù)參數(shù)。
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表1 杜拉纖維主要技術(shù)參數(shù) |
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材料 |
纖維類型 |
密度 |
吸水性 |
熔點 |
導(dǎo)熱性 |
導(dǎo)電性 |
拉伸極限 |
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聚丙烯 |
束狀單絲 |
0.91g/cm3 |
無 |
168℃ |
極低 |
極低 |
15% |
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抗拉強度 |
安全性 |
吸濕率 |
抗酸堿性 |
燃點 |
旦尼爾 |
彈性模量 |
自分散性 |
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≥276MPa |
無毒材料 |
≤0.1% |
極高 |
580℃ |
15±2 |
3793MPa |
好 |
1研究狀況
與木材、鋼材等建筑材料相比，混凝土有著十分明顯的優(yōu)點，但也存在著一些缺點。如抗拉強度低，通常其抗拉強度只是抗壓強度的1/8-1/6；極限拉伸率極小，僅為0.005%-0.05%，在受拉或受彎時的變形能力很差且呈脆性破壞，抗斷裂性、抗沖擊性相應(yīng)較低。
早在20世紀60年代中期，Goldfein用合成纖維作為水泥混凝土增強的可能性，發(fā)現(xiàn)尼龍、聚丙烯、聚乙烯等纖維有助于提高混凝土的抗沖擊性能。而Zollo等的試驗結(jié)果表明，若在混凝土巾旅右0.1％-0.3％的聚丙烯纖堆，可使混凝土的塑性收縮減少12%-25%。Grzybowaki與Shah用圓環(huán)形試件測定不同纖維體積摻率的聚丙烯纖維混凝土的裂縫寬度，發(fā)現(xiàn)該值隨纖維摻率的提高呈現(xiàn)較大幅度的下降。Ramakrishnantan的研究結(jié)果表明，摻有0.1%-0.3%聚丙烯纖 |