钢纤维和聚丙烯纤维高性能混凝土力学性能试验研究

聚丙烯纤维改善混凝土力学性能研究与应用进展王辉．陈武林(中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075)强青要】本文综述了聚丙烯纤维对混凝土力学胜能的影响情况，得出聚丙烯纤维混凝土仍需深、研究的两个方面，然后对聚丙烯纤雏混凝土的应用情况出发，总结出其未采可推广应用的方向。

瞎冀惑翮混凝土；聚丙烯纤维；力学挂能混凝土是水泥最主要的应用形式，也是当代最重要的建筑材料之一。

水泥因原料来源广泛、工艺要求相对简单、在我国的工程材料工业中得到充分的发展，水泥产量也在不断提高。

水泥混凝土有适用范围广、价格便宜、易浇注成型等优点，然而其缺点也是显而易见的，虽然水泥混疑土有较高的抗压强度，但相对而言抗折则比较低，压折比较大，因此水泥混疑土路面有脆性大、弹性模量高、极限拉伸应变小、抗冲击能力弱等缺点。

为了克服混凝土抗拉强度低的缺点，近年来人们在水泥分散体中加入增强材料及其他材料，提高混凝土的抗拉强度及抗冻性、抗裂性等。

常见的纤维加强混凝土有钢纤维、聚丙烯纤维等。

本文就是根据聚丙烯纤维改性混凝土力学性能的研究和应用现状，总结出聚丙烯纤维仍需要研究的地方，与未来的应用进展。

1聚丙烯纤维混凝土改善力学性能研究情况1．1研究概况国外对聚丙烯纤维混凝土的研究，开始于20世纪60年代。

80年代以来，美国、欧洲、韩国以及台湾的一些企业，生产经过改性的聚丙烯纤维，在土木工程上得到了广泛的应用。

产品已打八我国大陆市场，在一些高速公路、民用建筑上应用较多。

我国于1992年开始，由原中国纺织大学(现东华大学)进行改性聚丙烯纤维的研制。

近rL年我国生产聚丙烯纤维的厂家逐年增多，聚丙烯纤维已隧来越多地在道路、建筑、水坝等工程建设中得到应用。

对聚丙雅私筐混凝土的研究也随着生产实践的进展在不断深入。

总的来说，聚丙烯纤维抑制了混凝土的塑性收缩微裂纹的产生，提高了混凝土的力学性能和使用寿命。

12聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响聚丙烯纤维被称为混凝土的“次要加强筋”，掺入纤维后对水泥混凝土力学性能的主要改善在于增强混凝土的韧性。

混凝土中纤维的类型对力学性能的影响研究摘要混凝土在建筑和结构中广泛应用，但其弱点是脆性和低韧性。

为了克服这些问题，纤维被添加到混凝土中以提高其力学性能。

本文将研究不同类型的纤维（钢纤维，聚丙烯纤维，玻璃纤维和碳纤维）对混凝土的力学性能的影响。

引言混凝土是一种重要的建筑材料，但它的脆性和低韧性限制了其在结构中的应用。

纤维混凝土是一种改进的混凝土，通过添加纤维来提高其力学性能。

混凝土中添加纤维可以改善其抗拉强度，抗冲击能力，抗裂能力和韧性。

然而，不同类型的纤维对混凝土的性能有不同的影响。

本文将研究不同类型的纤维对混凝土的力学性能的影响。

钢纤维混凝土钢纤维是一种常见的混凝土增强材料，它可以改善混凝土的强度和韧性。

钢纤维混凝土的强度和韧性比普通混凝土高，但它的成本较高。

钢纤维混凝土的强度和韧性取决于钢纤维的长度，直径和体积分数。

一些研究表明，增加钢纤维的长度和直径可以提高混凝土的强度和韧性。

然而，过多的钢纤维会导致混凝土的工作性能下降。

聚丙烯纤维混凝土聚丙烯纤维是一种廉价的混凝土增强材料，可以提高混凝土的韧性和抗裂能力。

聚丙烯纤维混凝土的强度比钢纤维混凝土低，但它的成本更低。

聚丙烯纤维混凝土的韧性和抗裂能力取决于纤维的长度和体积分数。

一些研究表明，增加聚丙烯纤维的长度可以提高混凝土的韧性和抗裂能力。

然而，过多的聚丙烯纤维会导致混凝土的强度下降。

玻璃纤维混凝土玻璃纤维是一种轻质的混凝土增强材料，可以提高混凝土的强度和韧性。

玻璃纤维混凝土的强度比钢纤维混凝土低，但它的成本更低。

玻璃纤维混凝土的强度和韧性取决于纤维的长度和体积分数。

一些研究表明，增加玻璃纤维的长度可以提高混凝土的强度和韧性。

然而，过多的玻璃纤维会导致混凝土的工作性能下降。

碳纤维混凝土碳纤维是一种高强度的混凝土增强材料，可以提高混凝土的强度和韧性。

碳纤维混凝土的强度和韧性比钢纤维混凝土高，但它的成本也更高。

碳纤维混凝土的强度和韧性取决于纤维的长度和体积分数。

0 引言传统的混凝土结构往往无法满足一些特殊要求，例如在地震、爆炸或大型机械作用下需要更高的抗震性能和韧性。

因此，人们对于开发出具有超高韧性的纤维混凝土产生了浓厚兴趣。

黄博滔[1]认为超高韧性纤维混凝土材料（UHTCC）具有显著的应变硬化和多缝开裂特征。

刘泽立[2]以UHTCC 为研究对象，使用聚乙烯醇纤维（PVA）和改性聚丙烯纤维（PP）作为自变量，设计了20组配合比，并评估了UHTCC 混凝土的耐久性能。

另外，文韬[3]等改性PP 纤维掺入量与超高韧性混凝土的抗折性能成正比。

然而，在纤维含量较低时，整体材料可能缺乏足够的纤维支撑来承受拉应力。

本文在前人研究的基础上，依据混凝土流动状态，按照2.06:1的质量比复配20～40目和40～120目的石英砂，维持0.2的水胶比，掺入聚丙烯纤维1 kg/m 3、钢纤维200 kg/m 3，不仅能赋予混凝土更强抗折性能，且能保障混凝土内钢纤维分布均匀。

经优化设计的配合比，混凝土28d 时能达到不低于130 MPa 的抗压强度和不低于35 MPa 的抗折强度，满足实际工程需要。

1 超高韧性纤维混凝土概述超高韧性纤维混凝土是一种新型的复合材料，是通过在混凝土中添加特定类型的纤维材料来增强其韧性和耐久性。

此类纤维包含钢纤维、玻璃纤维、聚合物纤维等，它们与水泥基质形成有效的协同作用，提供了优异的力学性能[4]。

该材料具有出色的抗裂性能和高强度，相比传统混凝土，在抗拉、抗弯、抗冲击等方面表现出更好的力学性能。

该材料的特点包含：（1）高韧性。

通过添加纤维材料，使得混凝土在受力时能够克服裂缝扩展的倾向，从而提高了结构的耐久性和延展性。

（2）抗裂性。

由于添加了纤维材料，在混凝土内部形成了三维网络结构，有效地阻止了裂缝的扩展。

即使在受到大幅度荷载时，UHTFRC 也能够保持较小的裂缝宽度。

（3）高强度。

纤维材料的添加不仅提高了混凝土的韧性，还增加了其整体强度。

与传统混凝土相比，具有更高的抗压和抗弯强度，能够承受更大的荷载。

第34卷第4期2023年12月广西科技大学学报JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.34No.4Dec.2023纤维增强再生混凝土抗压性能试验研究林桂武1，刘凯格1，陈宇良*1,2，刘康1（1.广西科技大学土木建筑工程学院，广西柳州545006；2.柳州市绿色先进土木工程材料应用重点实验室（广西科技大学），广西柳州545006）摘要：为研究纤维增强再生混凝土的抗压性能，以纤维类型（钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维）和再生粗骨料取代率为变化参数，对75个标准立方体试件进行单轴受压试验。

研究结果表明：钢纤维的掺入可有效提高再生混凝土抗压强度和耗能能力；掺入体积掺量为0.1%的聚丙烯纤维可改善再生混凝土的耗能能力；聚乙烯醇纤维体积掺量为0.1%时，再生混凝土的抗压强度改善效果最优；碳纤维为0.3%时，再生混凝土的抗压强度及耗能能力均得到提高；随着再生粗骨料取代率的增加，纤维增强再生混凝土的抗压强度和耗能能力呈减小趋势，当取代率为50%、70%时，掺入聚丙烯纤维的再生混凝土的抗压强度相较于取代率为0的聚丙烯纤维混凝土损失较大，分别降低了31.50%和18.60%。

基于试验数据，建立了纤维增强再生混凝土单轴受压本构模型，且本构模型与试验曲线吻合程度良好。

关键词：纤维增强；再生混凝土；抗压性能；耗能；本构模型中图分类号：TU528.58DOI ：10.16375/45-1395/t.2023.04.0090引言再生混凝土的利用不仅可以缓解工程建设中自然骨料资源短缺的状况，而且可以减少因旧建筑拆迁、自然灾害等原因造成的诸多环境问题。

相较于普通混凝土，再生混凝土的力学性能略低，其应用局限于混凝土路面工程。

由于再生粗骨料表面附着旧水泥砂浆及存在微裂缝等缺陷，导致再生混凝土内部水泥砂浆与粗骨料的薄弱界面较多[1-3]。

近年来，为了进一步提升再生粗骨料的实际利用价值，一些学者将不同类型纤维掺入再生混凝土中，纤维的增强、阻裂作用弥补了再生粗骨料的缺陷[4-7]。

混凝土中添加纤维对力学性能的影响研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的建筑材料，其强度、耐久性等方面的性能直接影响着建筑物的质量和寿命。

近年来，随着科学技术的不断发展和人们对建筑材料性能的要求不断提高，研究混凝土中添加纤维对其力学性能的影响已成为一个热门的研究方向。

本文旨在探究在混凝土中添加纤维对其力学性能的影响，为混凝土材料的性能提升提供参考。

二、研究内容1. 纤维材料的选择纤维材料的种类繁多，包括钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维等多种材料。

在选择纤维材料时，需要考虑其与混凝土的相容性、耐久性、成本等因素。

一般来说，钢纤维的强度高、耐腐蚀性能好，适用于要求较高的工程建筑；聚丙烯纤维适用于要求较低的普通建筑；而玻璃纤维则适用于要求较高的防火建筑。

2. 添加纤维对混凝土强度的影响添加纤维可以改善混凝土的强度，使其具有更好的抗拉、抗压性能。

钢纤维具有较高的强度，可以提高混凝土的抗拉强度；而聚丙烯纤维则能够增加混凝土的抗压强度。

添加纤维后的混凝土还具有较好的抗裂性能，能够有效地控制混凝土的开裂，提高混凝土的耐久性。

3. 添加纤维对混凝土的韧性和延性的影响添加纤维可以提高混凝土的韧性和延性。

钢纤维和聚丙烯纤维的添加可以提高混凝土的韧性，使其具有更好的抗震性能；而玻璃纤维的添加则可以提高混凝土的延性，使其具有更好的抗裂性能。

4. 添加纤维对混凝土的耐久性的影响添加纤维可以提高混凝土的耐久性。

纤维可以防止混凝土的龟裂和开裂，减少混凝土的水分渗透，从而提高混凝土的耐久性。

同时，添加纤维还可以提高混凝土的抗冻性能和耐久性。

5. 添加纤维对混凝土的施工性能的影响添加纤维可以提高混凝土的施工性能。

纤维可以减少混凝土的流动性，使得混凝土更加易于施工和浇注。

同时，添加纤维还可以减少混凝土的收缩，避免混凝土出现裂缝和开裂等问题。

三、研究结论综上所述，添加纤维可以对混凝土的力学性能产生显著的影响，包括强度、韧性、延性、耐久性和施工性能等方面。

混凝土中的纤维对力学性能有什么影响在建筑领域中，混凝土是一种被广泛应用的重要材料。

为了进一步优化混凝土的性能，研究人员尝试在其中添加各种纤维。

那么，这些纤维的加入究竟会对混凝土的力学性能产生怎样的影响呢？这是一个值得深入探讨的问题。

首先，我们来了解一下常见的用于混凝土的纤维类型。

有钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等。

不同类型的纤维具有不同的特性，因此对混凝土力学性能的影响也各有差异。

钢纤维的加入能够显著提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

这是因为钢纤维本身具有很高的强度和韧性，能够有效地限制混凝土内部微裂缝的扩展。

当混凝土受到拉力或剪力作用时，钢纤维可以承担一部分荷载，从而延缓裂缝的出现和发展，大大增强了混凝土的变形能力和韧性。

比如说，在道路工程中，使用钢纤维混凝土可以减少路面裂缝的产生，提高路面的使用寿命和承载能力。

玻璃纤维在一定程度上也能增强混凝土的力学性能，但其效果通常不如钢纤维显著。

玻璃纤维能够增加混凝土的抗裂性和抗冲击性，使其在一些特殊环境下表现更为出色。

聚丙烯纤维的主要作用是控制混凝土的早期收缩裂缝。

在混凝土硬化过程中，由于水分的蒸发和水泥的水化反应，容易产生收缩裂缝。

聚丙烯纤维的存在可以有效地减少这种裂缝的出现，提高混凝土的抗渗性和耐久性。

纤维的掺入量也是影响混凝土力学性能的一个重要因素。

如果掺入量过少，可能无法充分发挥纤维的增强作用；而掺入量过多，则可能会导致混凝土的工作性能下降，如流动性变差、振捣困难等，同时也可能会增加成本。

因此，需要通过试验确定一个合理的纤维掺入量，以达到最佳的力学性能和经济效益。

纤维的长度和直径也会对混凝土的力学性能产生影响。

一般来说，纤维长度越长、直径越细，其增强效果越好。

但过长的纤维可能会在搅拌过程中出现结团现象，影响混凝土的均匀性；过细的纤维则可能在生产和施工过程中容易断裂，从而降低其增强效果。

纤维在混凝土中的分布均匀性同样至关重要。

如果纤维分布不均匀，局部区域的纤维含量过高或过低，会导致混凝土的力学性能不稳定。

d o i：10. 3963/j.iss n. 1674-6066. 2016. 06. 003聚丙烯纤维在混凝土中的应用研究郭志超1田焜2,李儒光3(1.中铁十二局集团第二工程有限公司，太原030032; 2.湖北省产品质量监督检验研究院，武汉4300613.武汉理工大学材料学院，武汉430070)摘要：根据实际工程研究背景，通过在混凝土中掺加聚丙烯纤维制备了纤维混凝土，然后对其工作性能和力学性能进行了分析。

结果发现，纤维的掺入可以明显提高混凝土的劈裂强度，减少混凝土裂缝的产生和发展。

混凝土的工作性能随着纤维掺量的增加有一定程度的降低。

纤维对混凝土抗压强度影响较小。

最后根据实际施工经验，在纤维混凝土施工过程中，一是需要控制原材料的质量，二要控制好混凝土的拌合、运输和浇筑工艺，最后是一定要对纤维混凝土的养护进行监控，从而保证纤维混凝土的施工质量。

关键词：聚丙烯纤维；劈裂强度；施工性能；养护制度Application of Polypropylene Fiber in the ConcreteGUO Zhi-chao1,T I A N K u n2 ,LI Ru-guang3(1.China Railway 12th Bureau Group Co»Ltd/Paiyuan 030032 ,China;2.Hubei Province Product Quality Supervision and Inspection Institute»Wuhan430070»China;3.School of Materials Science and Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China)A b s tr a c t ：In this paper)polypropylene fiber was added into the concrete according to the practical engineering back­ground.P'he working a nd mcchanicai performance were analyzed in the paper.P'he results showed that the fiber can sig­nificantly improve the splitting strength of concrete»decrease the cracking of the concrete and development.P'he work­ing performance of concrete reduced with the increase of fiber content.Fiber had a little effect on the compressive strength of concrete.According to the actual construction experience，there were sev one was the quality of raw materials»second was the concrete mixing,transportation and ca the curing system.K e y w o r d s:polypropylene fiber；cleavage strength；construction performance；curing regime作为目前建筑结构中应用最广泛的材料，混凝土具有易成型、能耗低、耐久性好、成本低等优点，但是混 凝土仍有其不足，如自重大、脆性大、抗拉强度低等，限制了其应用范围的进一步扩大，同时水泥作为混凝土 中主要的胶凝材料，其在硬化阶段会产生收缩，严重影响其性能的发挥。