聚丙烯纤维混凝土的研究现状与发展趋势

混凝土中聚丙烯纤维的应用效果研究

引言

混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其强度、耐久性和可靠性是建筑工程中至关重要的因素。然而，由于混凝土的初始强度和抗裂性能不足，需要通过添加一些混凝土增强材料来提高其性能。聚丙烯纤维是一种常用的混凝土增强材料，其应用效果已经得到广泛认可。本文将重点研究混凝土中聚丙烯纤维的应用效果。

1. 聚丙烯纤维的特性

聚丙烯纤维是一种由聚丙烯单体制成的纤维材料。其特性如下：

（1）高强度：聚丙烯纤维的拉伸强度和弹性模量都很高，可以有效地增强混凝土的抗拉强度和抗裂性能。

（2）耐久性：聚丙烯纤维具有良好的耐久性，可以在混凝土的使用寿命内保持稳定的性能。

（3）耐腐蚀性：聚丙烯纤维不会被水、碱、酸等化学物质腐蚀，可以有效地延长混凝土的使用寿命。

（4）阻燃性：聚丙烯纤维具有良好的阻燃性能，可以有效地防止混凝土在火灾时失去强度。

2. 混凝土中聚丙烯纤维的应用效果

（1）提高混凝土抗裂性能

混凝土在受力时容易产生裂缝，影响其使用寿命和强度。添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性能，减少裂缝的产生。混凝土中聚丙烯纤维的应用可以将混凝土的抗裂强度提高30%以上。研究表明，在混凝土中添加0.5%的聚丙烯纤维可以有效地防止裂缝的产生。

（2）提高混凝土的抗冲击性能

混凝土在受到冲击时容易发生破坏，影响其使用寿命和安全性。添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗冲击性能。研究表明，在混凝土中添加1%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗冲击能力提高50%以上。

（3）提高混凝土的抗疲劳性能

混凝土在长期使用过程中容易发生疲劳破坏，影响其使用寿命和可靠性。添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗疲劳性能。研究表明，在混凝土中添加0.8%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗疲劳性能提高30%以上。

（4）提高混凝土的抗冻融性能

混凝土在低温环境下容易发生冻融破坏，影响其使用寿命和可靠性。添加聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的抗冻融性能。研究表明，在混凝土中添加0.5%的聚丙烯纤维可以将混凝土的抗冻融性能提高40%以上。

２００７ＩＮＯ．１０总第４８　建筑材料４３　

聚丙烯纤维增强水泥基材料性能技术应用及研究的现状　

Ｐｒｅｓｅｎｔ　Ｓｔａｔｅ　ｏｆＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｅｍｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　

尹正刚’．王坚　（１重庆天禄混凝土有限公司　重庆４０１３２０　２重庆中庆监理工程公司　重庆４００４２）　

摘要：水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易于开裂、导致结构耐久性低劣的主要原因之一。聚丙烯纤维以其极好的化学稳定性和优良的技　术经济性能．在水泥基复合材料中得到日益广泛的应用。本文阐述了聚丙烯纤维增强水泥基材料的特点和主要性能，并对国内外的研究与　应用现状进行了综述。　关键词：水泥基复合材料；聚丙烯纤维　中图分类号：ＴＵ５２８、５８文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９１０７（２００７）１０－００４３－０２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｗ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｂａｄ　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ｏｆＣｅｍｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｄｏｍｉｎａｎｔ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｎｃｉｄｅｎｔａｌ　ｃｒａｃｋ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆｄｕｒａｂｉｌｉ－　ｔｙ　ｆ０ｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｐｅｒｆｅｃｔ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｆｉｂｅｒ　ｈａｓ　ａｎ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ－ｂａｓｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｉｔｓ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｏｖｅｒｓｅａｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ—－ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｐｏｌｙｐｍｐｙｌｅｎｅ　ｆｉｂｅｒ　

聚丙烯纤维混凝土研究进展

摘要:混凝土中掺入聚丙烯纤维能够抑制基体的早期收缩,有效防止裂缝的产生,提高它的抗冲击性、弯曲疲劳性能、抗渗性、耐久性能等。利用这些优点,聚丙烯纤维混凝土在隧道衬砌、大体积混凝土、受力复杂的结构、道路与桥梁路面等工程中得到了广泛的应用。

关键词:聚丙烯纤维 混凝土 阻裂

聚丙烯纤维混凝土是一种以混凝土为基体,将适量聚丙烯纤维掺入混凝土中的新型复合材料。与普通混凝土相比,由于基体中乱向分布的纤维能够有效抑制混凝土早期收缩、阻止裂缝的产生与发展,因此它的抗冲击性、弯曲疲劳性能、抗渗性,耐久性能等都有不同幅度的提高[1]。由于诸多优点,聚丙烯纤维混凝土在隧道衬砌、大体积混凝土、受力复杂的结构、道路与桥梁路面等工程中得到了广泛的应用。

1 聚丙烯纤维混凝土增强机理

随机分布在混凝土中的聚丙烯纤维,能有效减少混凝土早期收缩;并能够抑制混凝土水化过程中由于内外温差等原因引起的微裂缝的产生与发展,提高混凝土抗裂能力,避免或减少混凝土表面产生裂纹;聚丙烯纤维的阻裂作用,使得基体混凝土的抗拉强度、韧性、后期变形性能都有不同程度的改善[2～3];另外混凝土拌合物的泌水、离析等现象也会随着聚丙烯纤维的掺入得到改善,使混凝土内部孔隙更加细化,阻碍了环境中各种有害介质的入侵,从而提高它的抗渗性、抗冻性、抗碳化性等耐久性能。聚丙烯纤维对基体混凝土的增强具体体现在以下几点。

(1)减少与抑制混凝土的早期塑性收缩。混凝土在水化的过程中,内部水分会蒸发,当内部水分蒸发不—致时就造成不均匀的体积收缩。在混凝土中掺入聚丙烯纤维,由于它的抗拉强度高,能够与基体共同抑制收缩,减少混凝土早期的塑性收缩。

(2)减少与阻止水化过程中混凝土微裂缝的产生与发展。混凝土是一种脆性材料,它的开裂问题始终困扰着工程界。水化过程中混凝土微裂缝产生的原因有很多,主要是由于早期收缩与内外温差引起的。早期收缩与内外温差都会在混凝土内部产生拉应力,由于混凝土水化还未完成,基体水泥石尚未硬化,因此抗拉强度较低,当拉应力超过抗拉强度时就会引起混凝土开裂。随着聚丙烯纤维的加入,与基体混凝土共同承担拉应力,减少与抑制混凝土早期内部微裂缝的产生与发展。

◇建工论坛◇　科技嗣向导　２０１２年第２９期　

聚丙烯纤维网在混凝土结构中的应用探讨　

朱剑　

（昌吉公路管理局新疆昌吉８３１　１ＯＯ）　

【摘要ｌ聚丙烯纤维网作为新型的混凝土加强材料，已广泛运用于道路、桥梁、机场、码头、水库、大坝等混凝土结构中，成为理想的钢纤维　

的替代品．本文主要阐述其使用功能及使用方法。　【关键词】聚丙烯．－ｆ－￣网；使用方法；使用功能　

随着社会经济建设的飞速发展．全国基础建设费用逐年都在加　

大，随着科技的不断进步，在建设过程中，出现了各种新工艺、新材料、　

新产品　聚丙烯纤维网新材料在９０年代末期初次进入我国建设市场．　

经过几年的应用发展．已经逐渐应用成熟。聚丙烯纤维网作为混凝土　次要加强材料．以其优良的使用性能．在施工中大大提高了工程质量　

和进度．降低工程成本。聚丙烯纤维网也称网状纤维．是由非再生原料　

生产的１００％聚丙烯产品．其原材料是经过反复试验精选出来．采用纤　化工艺加工而成。它的原始状态呈集束状（每束含５～８小柬），每小束　

展开后成网片状　纤维搅拌初始．由于呈束状很容易在搅拌中分散成　初步的均匀分布：搅拌中期，每小束纤维被骨料冲击展开成网状．且每　

根网丝裹着水泥：随着搅拌的深入．网丝被完全撕开．最终完成单丝状　纤维的均匀分布　若每立方米混凝土加入０．９ｋｇ．将有７００万根以上纤　

维呈三维立体状态分布．并交织成网．互为作用．从而起到改善混凝土　

的性能。　

１．聚丙烯纤维网的使用方法　

混凝土中加人纤维网原则上不改变混凝土的设计配比．它的加入　

不影响其他混凝土外加剂的使用　掺加比例：标准掺量为０．９ｋｇ（１袋）．高掺量为１．８ｋｇ（两袋）。最高　

掺量为２．７　（三袋）。即每立方米混凝土砂浆掺加纤维网的量一般为　

０．９ｋｇ．掺加量越大，其抗裂效果越好，但一般不超过２．７ｋｇ。纤维长度用　于混凝土的推荐长度为１９ｍｍ，用于砂浆的长度一般为１０～１５ｍｍ　

搅拌时间：搅拌时应将纤维网与砂石、骨料、水泥同时放人搅拌机　内，然后加水拌合．搅拌时间应不少于３分钟。