聚丙烯纤维对混凝土性能影响的实验研究

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第23卷第1期 2013年3月 洛阳理工学院学报(自然科学版) Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(NaturaI Science Edition) V01.23 NO.1 Mar.2013 

聚丙烯纤维对混凝土性能影响的实验研究 

张守元 ,王玉江 

(1.河南三建建设集团有限公司,河南洛阳471000;2.洛阳理工学院材料科学与工程系,河南洛阳471023) 

摘要:研究了不同掺量聚丙烯纤维对混凝土性能的影响。实验结果表明,掺入0.05%~O.20%的聚丙烯纤维,可 显著改善混凝土的抗裂性能、抗渗性能以及抗冲击性能,但将降低混凝土的强度。 关键词:聚丙烯纤维;混凝土;抗裂性能;抗冲击性能 DOh10.3969/i.issn.1674-5043.2013.01.001 中图分类号:TO172.79 文献标志码:A 文章编号:1674 5043(2013)01.0001.03 

聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维,一般分为单丝和网格形两种,其直径为l0~100 11 m, 长19 ̄50 mm,物理性能基本相同,即密度0.91 R/cm3,熔点165℃,燃点590℃,弹性模量3 500 MPa, 

抗拉强度560~770 MPa。聚丙烯纤维吸水性好,导热性能低,导电性低,对酸碱盐的阻抗高,属无毒 材料。 聚丙烯纤维通常是以较低掺量直接加入混凝土拌合物中,依靠拌合物自身的摩擦和揉搓作用使之分 散。在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维可以改善混凝土的脆性,减少混凝土塑性收缩裂缝,提高混凝土 

韧性及抗冲击性能,还可以改善混凝土早期塑性收缩及抗渗性能。由于具有这些特性,聚丙烯纤维混凝 土被广泛运用到建筑工程中u 

本文针对不同的用途要求,对掺聚丙烯纤维的混凝土的开裂性能、抗渗性能、抗冲击性能以及力学 

性能等进行了实验研究。 

1实验部分 

1.1原材料 

水泥为洛阳黄河同力水泥有限责任公司黄河同力牌PC 32.5水泥;细骨料采用洛河水洗砂,细度模数 

为2.3;粗骨料为洛河5~25 mm卵石;减水剂为洛阳祥昌牌高效液体减水剂(FDN);粉煤灰为洛阳热电厂 II级粉煤灰;聚丙烯纤维为洛阳工岩科技有限公司聚丙烯网状纤维;水为自来水。 

聚丙烯纤维掺入量为0.00%~O.20%r占胶凝材料的质量比)。 

混凝土配合比为:胶凝材料:卵石:砂=1.00:2.30:1.49,水胶比=O.44。 减水剂掺量=1.50%,粉煤灰掺量=1 0.0%。 

1.2实验方法 

根据GB/T50081—2002、GB/T50O82—20O9标准要求,测定混凝土的劈裂抗拉强度、抗折/抗压强度、 

抗渗性、抗冲击性等。 

2结果与讨论 

2.1聚丙烯纤维对混凝土劈裂抗拉强度的影响 

混凝土试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,养护龄期为3 d和28 d,劈裂抗拉强度测定结果如 

表1所示。 

收稿日期:2012—07-18 作者简介:张守. ̄(1972一),男,河南信阳人。本科,工程师,主要从事建筑工程检测方面的研究. 

_ESx ̄(1970-),男,新疆石河予人,博士,副教授,主要从事水泥和混凝土化学方面的研究.

 2 洛阳理工学院学报(自然科学版) 第23卷 

表1聚 的影响 

当试件在受劈裂抗拉强度荷载时,普通混凝土试件达到破坏强度时完全断开,而加入纤维的混凝土 试件,在达到破坏强度时,样品仍保持为一体,说明混凝土内加入聚丙烯纤维后,混凝土的韧性、抗裂 

性能大大增强了。从表1可见,仅掺入0.1%的聚丙烯纤维,混凝土的劈裂抗拉强度 提高38.7%,R2。提高 l7.1%;掺量提高No.2%时,混凝土的劈裂抗拉强度 提高33.3%, 。提高11.5%,较掺量0.1%时略有 降低。此结果表明:从提高抗裂性能的角度出发,聚丙烯纤维的掺量并非越高越好,而是有一个最佳掺 量范围。过多的聚丙烯纤维掺入并不能使混凝土韧性和抗裂性达到最佳,反而因聚丙烯纤维掺量过大而 

引起施工难度增大以及混凝土成本的提高。 

2.2聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响 

聚丙烯纤维可以提高混凝土的抗渗性能,掺入适量的微细纤维可以有效抑制混凝土早期干缩裂缝及 离析裂缝的产生及发展,减少了混凝土的收缩裂缝,有效抑制了连通裂缝的产生,杂乱分布在混凝土中的 

聚丙烯纤维彼此相粘接,起到承托骨料的作用,降低了混凝土表面的析水和集料的离析,从而使混凝土中 直径为50 ̄100 u m的孔隙含量降低,进而提高混凝土的抗渗性能。在混凝土中掺入0.05%~O.10%的聚丙 

烯纤维,测定了混凝土抗渗压力,结果如表2所示。 

表2表明,0.05% ̄0.10%掺量的聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的抗渗能力提高了62.5% ̄75.0%。在 混凝土腐化池、地下室工程、屋面、贮水池、外墙抹灰等工程中,采用聚丙烯纤维为刚性防水材料,可 

以有效解决渗裂问题的困扰。 

2.3聚丙烯纤维对混凝土抗冲击性能的影响 

混凝土加入纤维凝固后,握裹水泥的纤维丝相粘练成为致密的、乱向分布的网状增强系统,有利于 防止并控制微裂的产生和发展,增强混凝土的韧性。同时由于有效改善了泌水性,对于早期养护大有助 

益。实践证明,水泥固化早期,纤维混凝土比普通混凝土可保持更多的水分。水泥的水化反应更彻底, 骨料离析减少,级配更加均匀,其表面强度较之普通混凝土更强。纤维独特的表面处理工艺使得纤维可 

以和水泥基料紧紧地结合在一起,极大地保持了混凝土的整体强度,混凝土受到冲击时纤维吸收了大量 能量,从而有效减少了集中应力和作用,阻碍了混凝土中裂缝的迅速扩展,增强了混凝土的抗冲击及抗 

震能力。表3为不掺聚丙烯纤维和掺有聚丙烯纤维的混凝土抗冲击落重实验的结果。由表3数据显示,掺 

有聚丙烯纤维的混凝土试件的初裂冲击次数和破坏冲击次数较不掺纤维的成倍提高,并随着纤维掺量的 

增加而增加。因此,聚丙烯纤维的掺入大大地提高了混凝土的抗冲击及抗震性能。 

2.4聚丙烯纤维对混凝土强度的影响 

为研究聚丙烯纤维对混凝土强度的影响,设计了2个混凝土配合比,如表4所示。适当调整减水剂的 第1期 张守元等: 聚丙烯纤维对混凝土性能影响的实验研究 3 

用量仅保证混凝土的塌落度控制在150 mm。混凝土的抗压和抗折强度测试参照GB/T5OO8l— 0O2规定, 

测试结果如表5所示。从表5可知,由于聚丙烯纤维的弹性模量低,掺入后对混凝土的强度有不利的影 响。但由于聚丙烯纤维在混凝土中常用的体积掺量很低,对混凝土强度的影响并不显著。 

表3聚 

表4混凝土配合比 

表5聚丙烯纤维对混凝土强度的影响 

3结语 

在混凝土中添JJno.05%~0.20%的聚丙烯纤维,即可较大幅度地提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击性 

能,但混凝土强度也随着聚丙烯纤维的掺入而降低。 

参考文献: I1l肖芳,李明.聚丙烯纤维在泵送混凝土中的应用IJ1.混凝土,2003(11):60-64. f2l潘永洪.聚丙烯纤维在高性能混凝土及砂浆中的应用IJ1.重庆建筑,2012,11(1):46.47. I3l黄晓静.聚丙烯纤维对高性能混凝土抗裂性及耐久性影响的实验研究 .防交通工程与技术,2012(2):20—22. I4l张华,李飞,陆-峰’等.冲击荷载下聚丙烯纤维混凝土动态性能实验研究 .特种结构,2012,29(1):10—14. 

Experimental Study of the Effects of Polypropylene Fibers on the Properties of Concrete ZHANG Shou—yuan‘,WANG Yu-jiang" (1.The Third Construction Group Co.Ltd.ofHenan,Luoyang 471000,China; 2.Luoyang Institute of Science and Technology,Luoyang 471023,China) Abstract:The effects ofdifferent amount 0fpOlypr0pyIene fibers on the properties ofconcrete have been studied in this pape ̄ The results indicate that the antbcracking performance,the anti—permeability performance and the impact performance of concrete will be improved greatly with the admixture of 0.05% ̄0.20%polypropylene fibers,while the compression strength and the bending strength of concrete will be reduced. Key words:polypropylene fibers;concrete;anti-cracki

ng performance;impact performance