聚丙烯纤维的优势

混凝土纤维是近年来受到广泛重视的一种新型复合材料,具有优良的抗裂、抗弯、耐疲劳等特性。通过正交试验对不同掺量及不同长度的聚丙烯纤维对混凝土在7天和28天抗折性能的影响作了分析,并得到了优化的实验配比。实验结果表明:聚丙烯纤维混凝土在韧性和承受动载能力等方面较普通混凝土有较大改善,28天的性能较7天的性能有较大提高。纤维的掺入还可以增加混凝土的断裂韧度,显著增大裂缝扩展的能量消耗,从而有效抑制裂缝的扩展,大大降低裂的长度、宽度和数量。理论分析的结果与收缩抗裂试验的结果是相对应的。综合考虑试验研究和理论分析的结果,确定了纤维的最佳掺量。




聚丙烯纤维与水泥集料有极强的结合力,可以迅速而轻易地与混凝土材料混合,分布均匀;同时由于细微,故比面积大,每公斤聚丙烯纤维连起来的总长度可绕地球 10多圈,若分布在1m3的混凝土中,则可使每1m3的混凝土中有近20条纤维丝,故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。当微裂缝在细裂缝发展的过程中,必然碰到多条不同向的微纤维,由于遭到纤维的阻挡,消耗了能量,难以进一步发展。因此,聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂及离析裂的产生和发展,极大地减少了混凝土收缩裂缝,尤其是有效地抑制了连通裂缝的产生。从宏观上解释,就是微纤维分散了混凝土的定向拉应力,从而达到抗裂的效果。试验表明,与普通混凝土相比,聚丙烯纤维体积掺量为0.05%(约0.5kg/m3)的混凝土抗裂能力提高了近 70%。


另外,均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用,降低了混凝土表面的析水与集料的离析,从而使混凝土中直径为 50-100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低,由此可以极大提高混凝土的抗渗能力。试验表明,0.05%体积掺量的聚丙烯纤维比普通混凝土的抗渗能力提高了60%-70%。


聚丙烯纤维掺加在混凝土砂浆中,以对裂缝的阻裂作用为主要表征,实际上由于纤维掺加在相对高弹模的混凝土中,作用的实质是最大可能地降低了混凝土的脆性,从而解决了由于混凝土先天带来的某些不足方面的问题因脆性引起的容易开裂等,对改善混凝土砂浆内部结构起到了重要作用。这种作用不同于一般的加筋配筋,而是一种从根本上对混凝土砂浆自身缺陷的改善。其中包括有效增加混凝土的韧性;减少裂缝,提高抗渗能力;减少裂缝,延缓钢筋锈蚀;减少混凝土结构受到的化学侵蚀;增强抗冻融能力,减少混凝土结构遭受破坏;减少混凝土的沁水,使表面混凝土的质量得以改善;减少裂缝,提高耐磨性和抗冲击能力等等。所起的作用不是某几个强度指标能够体现的,而是多个指标的综合体现,尤其是混凝土耐久性。聚丙烯纤维混凝土成为国内理论界热衷研究的真正意义,也在于如何真正衡量聚丙烯纤维对混凝土作用的本质。