聚丙烯具有價(jià)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(diǎn)，常用作非結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)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(shí)自動(dòng)分散。某些聚丙烯纖維生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)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(guó)生產(chǎn)的DR纖維，其經(jīng)過(guò)特別的工藝處理，可以保證纖維在混凝土中長(zhǎng)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)。
表1 杜拉纖維主要技術(shù)參數(shù)
材料 纖維類型 密度 吸水性 熔點(diǎn) 導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性 拉伸極限
聚丙烯 束狀單絲 0.91g/cm3 無(wú) 168℃ 極低 極低 15%
抗拉強(qiáng)度 安全性 吸濕率 抗酸堿性 燃點(diǎn) 旦尼爾 彈性模量 自分散性
≥276MPa 無(wú)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(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)。如抗拉強(qiáng)度低，通常其抗拉強(qiáng)度只是抗壓強(qiáng)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(shí)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(jì)60年代中期，Goldfein用合成纖維作為水泥混凝土增強(qiáng)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(yàn)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(cè)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%聚丙烯纖維的混凝土經(jīng)過(guò)200萬(wàn)次加荷后，疲勞極限較素混凝土增加15%-18%。Hughes等研究了摻入原纖化和單絲聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并指出摻入聚丙烯纖維后混凝土的增韌效果顯著。

　　國(guó)內(nèi)關(guān)于聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土的研究是隨著聚丙烯纖維在國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目中的大規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始的，目前主要集中于聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土的物理力學(xué)性能的研究。朱江等根據(jù)美國(guó)、日本、韓國(guó)和中國(guó)等七家試驗(yàn)室對(duì)PFRC的力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行誤差分析，建立力學(xué)性能計(jì)算，并按我國(guó)混凝土規(guī)范建立的變異系數(shù)原則修正力學(xué)關(guān)系，從而使PFRC的力學(xué)性能設(shè)計(jì)指標(biāo)能與現(xiàn)行國(guó)家混凝土規(guī)范并軌。谷章昭等研究認(rèn)為，摻入合成纖維后可以使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的纖維均勻地分布在混凝土內(nèi)部，混凝土塑性階段干縮及冷卻所產(chǎn)生的表面裂縫一旦延伸到纖維即可停止發(fā)生。纖維的抗裂性取決于纖維的長(zhǎng)度與摻量，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)一并考慮，纖維摻量為0.6-0.9kg/m3已有良好的抗裂性。中國(guó)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心按中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ82-85對(duì)摻有0.1%體積率的聚丙烯單絲纖維混凝土與素混凝土進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)和50次凍溶循環(huán)后試件重量與抗壓強(qiáng)度損失作了對(duì)比，證明聚丙烯的摻人對(duì)于抗?jié)B和降低強(qiáng)度損失方面有較好的效果。馬一平等在聚丙烯對(duì)于水泥混凝土性能影響方面主要研究?jī)?nèi)容有：聚丙烯單絲與水泥石界面脫粘強(qiáng)度及其影響因素；聚丙烯纖維對(duì)水泥復(fù)合材料物理力學(xué)性能，聚丙烯纖維參數(shù)、纖維幾何形態(tài)對(duì)水泥混凝土塑性干縮開(kāi)裂性能的影響等。沈榮熹研究了低摻率合成纖維在混凝土中的作用機(jī)制，歸納總結(jié)了合成纖維作為混凝土增強(qiáng)材料的特點(diǎn)，表明低摻率合成纖維在混凝土中具有阻裂和增韌作用。亢景付介紹了水泥混凝土早期塑性收縮的發(fā)展過(guò)程，約束狀態(tài)下塑性收縮變形及收縮應(yīng)力的量測(cè)方法，聚丙烯纖維的尺寸和摻量對(duì)改善塑性收縮裂縫的影響，并嘗試著對(duì)聚丙烯纖維阻裂增韌的機(jī)理進(jìn)行了初步探討。

　　相比之下，國(guó)內(nèi)對(duì)于纖維作用深層次的微觀機(jī)理如：纖維增強(qiáng)材料的疲勞行為、疲勞裂紋的增長(zhǎng)機(jī)理等的研究等還很少有報(bào)道。同時(shí)由于各種原因，國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)都放在了短纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料上，而長(zhǎng)纖維及其織物增強(qiáng)水泥復(fù)合材料研究的相關(guān)報(bào)道則較少。

　　有報(bào)告稱“摻人DR纖維的混凝土比未摻人杜拉纖維的混凝土無(wú)論是抗壓強(qiáng)度還是軸心抗壓強(qiáng)度都有明顯的提高”；也有觀點(diǎn)聲明“低摻率合成纖維對(duì)混凝土的抗壓、抗拉與抗彎強(qiáng)度以及楊氏彈性模量均無(wú)明顯影響。”中國(guó)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心曾對(duì)美國(guó)兩家公司的聚丙烯纖維分別以低摻率加入于混凝土中進(jìn)行壓、拉、彎強(qiáng)度指標(biāo)的檢測(cè)，那些“低摻率的合成纖維即可適度提高混凝土強(qiáng)度指標(biāo)”的試驗(yàn)結(jié)果“很可能是帶有選擇性的”。