纤维对混凝土性能的影响

Question

如题所述

Answer 1

采用添加聚丙烯纤维的方式可达到抑制裂缝的目的。聚丙烯纤维添加于混凝土中有很大的防裂作用，混凝土的渗透性降低，磨耗减小，对防止爆裂和抗冲击等也有帮助。

一、聚丙烯纤维的特性聚丙烯纤维是由不饱和的碳S化合物及衍生物聚合而成的聚合物，经过干燥、溶融、纺丝、卷取、切断，并加以处理，成为不同性质的纤维产品。其本身具有绝佳的化学性、耐酸碱性、抗腐蚀性及耐水性。依据工程应用的需求，一般有不同粗细和长度的单股恒长纤维、多股恒长纤维、棉状纤维和纤维束等。

在混凝土工程中，聚丙烯纤维掺入后经与粗骨料的碰撞冲散，均匀分布于混凝土中，具有拌合、施工的方便性，是应用颇多的纤维材料。目前，工程上使用的聚丙烯纤维产品一般有单丝纤维、纤维束、纤维网以及纤维加强筋等，各产品又可依据需求制成不同长细比的纤维形式。表1为聚丙烯纤维的一般特性。

二、聚丙烯纤维混凝土工程性质及其应用范围对抗压强度、抗弯强度的影响根据抗压试验结果可知，聚丙烯纤维掺人一般混凝土后，对早期抗压强度的成长具有负面的影响，对于晚期强度，呈现约为10%的增长趋势。就整体而言，聚丙烯纤维的掺入造成的强度增加有限，且纤维添加量过多时，其强度增加减缓。其主要原因是由于纤维添加量大导致混凝土工作性降低，使试体捣实、制作出现问题。怎样在工作性与纤维添加量之间取得平衡，使其既兼顾施工的要求又能符合纤维添加的目的，实需慎重考对于抗弯强度的影响：一般混凝土中由于聚丙烯纤维的添加，短龄期抗弯强度呈降低趋势，如1d龄期内甚至会降氏30%；长龄期其抗弯强度呈现5%左右的增长。而在高性能混凝土中，无论长短龄期皆呈现降低的趋势。

对收缩的抑制作用混凝土体积的稳定t生影响混凝土工程的耐久性，体积的稳定性问题一般有初、终凝水化反应造成的体积收缩。混凝土浇筑后，由于温度、湿度以及风速变化，造成新浇筑混凝表1聚丙烯纤维的一般特性直径长度密度弹性模数（GPa）包桑比抗拉强度（GPa）破坏应变纤维用量（%）软化点熔点单细丝纤维束加强筋土不正常，水分蒸发产生的塑性收缩以及凝固后水分进出形成的干缩等。根据实验的结果显示，聚丙烯添加量在0.7kg/m3的混凝土，对于高气温、高风速以及低湿度下易产生的塑性收缩具有明显的抑制作用。上述实验在32~38的气温、8.5m/s的环境风速以及30%~60%的相对湿度状态下，聚丙烯纤维混凝土相对于控制组的单位面积裂缝长度，可减少80%以上，且随纤维量增加，在容许的工作性状态下，呈现效果增加的趋势。而对于干缩的抑制，在40d龄期状况下，纤维混凝土收缩量减小15%.说明聚丙烯纤维对于混凝土的收缩具有很大的抑制作用。其用于防止混凝土塑性收缩和干缩，可发挥很大的作用。

可降低混凝土的渗透性系数加入聚丙烯纤维约0.7kg/m于一般混凝土中，将有效地使混凝土的渗透性系数降低约30%，其效果明显。此渗透性系数降低是因纤维在混凝土中的均匀分布，造成渗透水路的延长，达到水量通过的减小。降低磨耗及提高抗冲击ft能就磨耗、抗冲击性能的效果而言，在一般混凝土、高性能混凝土中也有不同的状况。就磨耗来说，添加0.1%体积含量聚丙烯纤维的混凝土，可减少15%的磨耗；但掺在高性能混凝土中，不但无帮助，还会增加约10%的磨耗量，这说明纤维的添加应与混凝土性能一并考虑。另外，就抗冲击的状况而言，添加0.3% ~1.0%的体积含量聚丙稀纤维于一般混凝土中，会使混凝土承受撞击至破坏的总撞击次数较未添加纤维者高出约1~3倍。

火灾爆裂抑制效果佳混凝土中，由于聚丙烯纤维的加人，其软化点、熔点约在150~200之间，当火灾发生随温度升高的同时，聚丙烯纤维于混凝土中占有的空间，由于软化、熔解而释放，形成压力卸载的通道，达到抑制爆裂的目的。根据研究显示，在单位体积添加量为0.03%以上时，抑制爆裂的效果明显。

一般在工厂地坪、下水管、桥面栏墙、板材、储水箱、连续壁等工程均可应用。

三、工程应用注意事项一般在使用单丝纤维抑制塑性收缩、千缩时，纤维添加量为0.6~1kg/m3即有相当程度的效果。用于爆裂抑制时仅需0.03kg/rrf.如使用纤维加强筋于抗冲击，用量以15~2kg/m3为佳。掺加聚丙烯纤维的种类、长度不同，呈现的效果也有差异，且导致的工作性变化也不同。单丝掺入混凝土中出现较大的坍落度折减，但可取得裂缝抑制成效。纤维束、纤维网掺入后造成纤维混凝土：t丹落度折损较单丝纤维少，但防裂、抗渗功能降低5%~10%.纤维的长度一般从5等，一般随选择的纤维长度减小获得好的拌合均匀性。而在纤维加强筋的选择上，通常以比骨材粒径小的长度为宜，对工作性影响不大，如为加强裂缝抑制效果，需加较多含量的纤维。