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          聚丙烯纖維與高強高性能混凝土
          來源:中國纖維網(wǎng) 添加人:service4 添加時間:2024-9-13

               混凝土的高強化是百多年來的努力方向,作為重要的結(jié)構(gòu)材料,強度一直是混凝土的主要性能指標(biāo),高強度一直被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)混凝土的特征。然而,人們在追求高強度的同時,卻發(fā)現(xiàn)了不少混凝土建筑因材質(zhì)劣化引起開裂破壞甚至倒塌,它們的破壞往往不是強度不足,而是耐久性不夠。因此,混凝土耐久性的重要地位已不亞于強度和其它性能,由此也提出了混凝土高性能化的要求。 
           

          中國工程院院士吳中偉教授認(rèn)為〔1〕,復(fù)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。復(fù)合化的技術(shù)思路——超疊加效應(yīng),對材料高性能化有重要意義,可用公式1+2≥3表示。本文正是基于這種思路,介紹聚丙烯纖維在高強、高性能混凝土中的作用及其工程應(yīng)用以及應(yīng)用發(fā)展前景。以下介紹的聚丙烯纖維主要是以美國希爾兄弟化工公司生產(chǎn)的混凝土專用聚丙稀纖維(杜拉纖維)為例。


          2 聚丙烯纖維及高強、高性能混凝土2.1 聚丙烯纖維的物理性能  混凝土專用聚丙烯纖維的物理性能如下:  材料:聚丙烯        耐酸堿性:極高  比重:0.91         安全性:無毒材料  熔點:165℃        


          拉伸極限:15%  燃點:593℃         抗拉強度:276MPa  含濕量:<0.1%      


          彈性模量:3793MPa  吸水性:無     導(dǎo)電、導(dǎo)熱:極低


          2.2 高強、高性能混凝土  高強、高性能混凝土的概念隨時間和地域的不同而有所變化,如三十年前與現(xiàn)在的高強混凝土概念不同,美國與日本的高性能混凝土概念不同等。目前我國的多數(shù)專家認(rèn)為:強度等級≥C50的混凝土稱為高強混凝土(HSC)。而高性能混凝土則定義為:具有一定強度(≥C30)和高工作性及高耐久性(使用壽命≥100年)的混凝土,其中高耐久性最為重要。  高強混凝土與高性能混凝土的關(guān)系為:高強混凝土屬于高性能混凝土的范疇,但高性能不一定高強


          3 聚丙烯纖維在高強混凝土中的作用及應(yīng)用  隨著各類高層建筑及大跨度、大體積結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn),高強混凝土的使用越來越廣泛。目前已應(yīng)用的高強混凝土≥C50)有很多,其中國內(nèi)應(yīng)用較好的城市有上海、北京、廣州、沈陽等,國外應(yīng)用較好的國家有美國、法國、加拿大、日本、挪威等。


          3.1 聚丙烯纖維在高強混凝土中的作用  高強混凝土是混凝土技術(shù)的一個重要發(fā)展方向,它的重要特點是耐久、強度高、變形小,能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載方向發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要,符合現(xiàn)代施工技術(shù)采用工業(yè)化生產(chǎn)(工廠預(yù)拌混凝土、工廠預(yù)制構(gòu)件)的要求。高強混凝土的作用,大大提高了混凝土及鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力,并能有效地減少構(gòu)件截面的尺寸和減輕構(gòu)件或建筑物自重,增加建筑使用面積或凈空,并可以節(jié)省材料總用量及材料運輸費,因而其應(yīng)用已越來越廣泛。但是,高強混凝土材料在力學(xué)性能上呈現(xiàn)明顯的脆性,在受壓時表現(xiàn)出較小的塑性和更大的脆性,大體積高強混凝土易產(chǎn)生大面積開裂;此外,高強混凝土的極限應(yīng)變較普通混凝土小,易于產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象,對抗震不利,這些不利因素都影響了高強混凝土更廣泛的使用。因此,如何確保高強混凝土在高承載力的基礎(chǔ)上,有效地改善其性能已成為迫切需要解決的問題,而作為一種新型的混凝土外加材料,聚丙烯纖維則能較好地解決以上問題。  在混凝土內(nèi)摻入專用的聚丙烯纖維并經(jīng)攪拌后,由于聚丙烯纖維與水泥基集料有極強的

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