聚丙烯纤维十篇

聚丙烯纤维篇1

为探讨聚丙烯纤维的物理力学性能，对实验室2005～2008年四年时间内检测的近200个聚丙烯纤维样品物理指标进行分析，并与国家标准GB／T 21120―2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT／T 525―2004《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》比较，发现我国聚丙烯工程纤维的物理力学性能基本满足各自企业标准要求，达到甚至超过国家标准和行业标准的规定。

关键词：聚丙烯纤维；物理力学性能；标准

聚丙烯(Polypropylene)纤维，工程上又被称为混凝土及砂浆抗裂合成纤维(微纤维)，是一种掺入聚丙烯纤维来增强或改善混凝土性能的复合材料，聚丙烯纤维混凝土能够抑制塑性收缩裂缝、显著提高混凝土的抗冲击性能，抗松散性、抗渗性、抗拉、抗折弯强度和弯曲疲劳性能。因而聚丙烯纤维混凝土在高层建筑的地下室、污水处理厂的污水池，港区路面、高速公路路面、码头货物料场以及地下洞室、护坡等工程中得到了广泛的应用，并收到了良好的效果”。

纤维砂浆、混凝土的质量和聚丙烯纤维产品的质量息息相关，纤维的品质直接决定纤维的性能。目前国内对聚丙烯纤维产品品质评定的检验标准主要有两个：国家标准GB／T 21120---2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT／T 525―2004《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》，这两个标准是目前水泥混凝土和砂浆用合成纤维方面，行业内所拥有的最新、最权威的检测依据，但并没有得到广泛的应用，各生产厂家多采用本企业的企业标准对生产的聚丙烯纤维进行检测。检测标准的不统一给聚丙烯纤维性能的研究带来一定的困扰，给产品性能的横向评估带来一定的困难。

为探讨聚丙烯纤维的物理力学性能，本文通过对我们实验室2005～2008年四年时间内检测的近200个聚丙烯纤维样品物理性能指标进行分析，并与国家标准GB／T21120―2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT／T 525―2004《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》进行比较，总结聚丙烯纤维的物理力学性能，为同行参考。

1　聚丙烯工程纤维的外观与应用

改善混凝土性能的聚丙烯纤维目前主要有束状单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维两种。

单丝聚丙烯是一种高强聚丙烯束状单丝纤维，经特殊的表面处理技术，确保了纤维在混凝土中具有极佳的分散性及与水泥机体的握裹力。聚丙烯单丝纤维习惯又称单丝聚丙烯防裂纤维、建材纤维，建筑纤维。聚丙烯网状纤维简称纤维网，是以聚丙烯为原料，通过特殊工艺加工制造而成。聚丙烯网状纤维又习惯称网状聚丙烯纤维、网状纤维、聚丙烯纤维网，纤维网、抗裂纤维、建筑抗裂纤维、工程纤维、工程塑料纤维。图1分别是单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维的外观形态。

由图1可以看出，单丝聚丙烯纤维和网状聚丙烯纤维的外观形态不同，导致其理化性能不完全相同，用途也不完全相同。单丝聚丙烯纤维可有效地控制混凝土、砂浆塑性收缩，干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展，大大改善混凝土、砂浆的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，增加混凝土的韧性，从而提高混凝土的使用寿命，是一种性能卓越的混凝土，砂浆抗裂防渗材料。网状聚丙烯纤维为多根纤维单丝相互交联而成的网状结构，当网状纤维投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝问的横向连接可经砼自身的揉搓和摩擦的作用而阻止形成纤维单丝或网状结构充分张开，从而实现数量众多的聚丙烯纤维单丝起到防裂的效果。作为一种新型的砼用防裂纤维，聚丙烯纤维正成为继玻璃纤维、钢纤维后纤维砼界研究和应用的热点。

2　聚丙烯纤维的物理性能

纤维的品质指标，是决定纤维性能的重要参数。现行国家标准，行业标准和企业标准的指标体系主要包含一类表征聚丙烯材料本身特性的指标。例如：比重、熔点、燃点、抗酸碱性、导热性、吸水性、安全性、抗低温性。另一类是表征纤维产品特性的指标。例如：抗拉强度、弹性模量，断裂伸长率以及亲水性、分散性等。但不同种类和不同用途的纤维，所要考核的具体项目不同，断裂强度、断裂伸长率和杨氏模量等力学性能是聚丙烯纤维的必测项目，是评定纤维品质的主要项目。以国家标准GB／T 21120--2007和行业标准JT／T 525―2004为评定依据，以断裂强度、断裂伸长率和杨氏模量品质指标为研究对象，考察目前国内混凝土专用聚丙烯纤维的力学性能要求。

GB／T 21120一2007规定：水泥混凝土和砂浆用合成纤维按其用途可分为用于混凝土的防裂抗裂纤维(代号HF)和增韧纤维(代号HZ)、用于砂浆的防裂抗裂纤维(代号SF)等，JT／T 525―2004规定：聚丙烯纤维分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维。其具体考核指标见表1。由表1可以看出，用途不同，形状不同，对聚丙烯纤维性能指标的要求均不相同。

3　我国现行聚丙烯工程纤维企业标准及质量检验情况

目前国家标准GB／T 21120―2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》为新出台标准，行业标准JT／T 525―2004采用的也不多，各个企业多采用生产厂家自己制定的企业标准。我们采用行业标准JT／T 525―2004里的分类方法，即将聚丙烯纤维分为单丝和网状两种，来探讨四川省聚丙烯纤维的质量情况以及同国家标准和行业标准的差异。

3.1　企业标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较

纤维的断裂强度是指单位细度的纤维能承受的最大拉伸力。聚丙烯纤维以很小的掺量掺入混凝土中，就可取得显著的抗裂效果，一方面因为混凝土产生裂纹源之后，高度分散的聚丙烯纤维在混凝土基体中充分发挥搭接作用和牵制作用，起到“次级加强筋”的效果，从而有效抵制裂纹的进一步扩展；另一方面因为聚丙烯纤维强度越大，混凝土的强度也越大。采用纤维掺杂混凝土的重要意义在于纤维改善了混凝土构件的断裂强度，从而拓展了大跨度混凝土构件的使用范围。所以在使用中，断裂强度是一个非常重要的因素，聚丙烯纤维断裂强度的大小，直接影响着聚丙烯纤维混凝土抗裂的能力。图2是企业标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较。

从图2可以看出，各个生产厂家根据不同用途和本企业的实际生产情况，断裂强度的规定并不相同。聚丙烯单丝纤维的断裂强度在290--510 MPa之间，平均值为420 MPa，而实际测得的断裂强度的平均值为512 MPa，合格率为95％，聚丙烯网状纤维企业标准里断裂强度制定的平均值为380 Mpa，而实际测得的断裂强度的平均值为486 MPa，合格率为95％。聚丙烯单丝和网状纤维均超出了企业标准界定的平均值。将图2和表1比较发现，现阶段聚丙烯纤 维实际的断裂强度超过了国家标准防裂抗裂纤维最低270 Mpa，增韧纤维最低450 Mpa的规定，也超过行业标准聚丙烯单丝纤维最低350 MPa、聚丙烯网状纤维最低400MPa的规定。

3.2　企业标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂伸长率的比较

纤维承受的外力作用达到弹性极限时，其增长的长度与原来长度的百分比称为断裂伸长率。此指标亦表征材料内部结构状况，现在工程纤维断裂伸长率普遍在5％--50％之间，而行业内明显存在两种不同的观点。一种观点认为较小的断裂伸长率好，而且较大的断裂伸长率也不易得到较高的断裂强度和弹性模量，另一种观点认为在相同的断裂强度和弹性模量前提下，较高的断裂伸长率可以吸收更多的能量，对混凝土的增韧有很大的好处。现在企业标准定义的断裂伸长率及实际测得值如图3所示。

从图3可以看出，聚丙烯单丝纤维实际测得的断裂伸长率的平均值为17.2％，检测结果全部超过企业标准规定的指标，合格率为100％，聚丙烯网状纤维的实际测得的断裂伸长率的平均值为15.4％，除个别样品外，检测结果大都超过企业标准规定的指标，合格率达到95％以上，两种形态的纤维均超过了企业标准界定平均值。结合表1可以看出，随机选择40个检测样品的断裂伸长率在国家标准和行业标准界定范围6％--50％ 间，满足国家标准和行业标准的要求，检测结果以20％左右居多。在实际生产中，断裂伸长率在20％左右的聚丙烯纤维既拥有较高的断裂强度和弹性模量，又对混凝土的增韧有很大好处，因此是比较合适的产业用纤维原料。

3.3　企业标准和实际测量的聚丙烯纤维杨氏模量的比较

杨氏模量是理想材料在较小形变时应力与相应的应变之比，它是材料的宏观物理和力学量，是弹性材料的一种最重要，最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征。聚丙烯纤维属低弹模量纤维，掺入聚丙烯纤维可降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能。图4是企业标准和实际测量的聚丙烯纤维杨氏模量的比较。

从图4可以看出，聚丙烯单丝纤维实际测得的弹性模量的平均值为5.2×103，检测结果全部超过企业标准规定的指标，合格率为100％；聚丙烯网状纤维实际测得的弹性模量的平均值为3.8×103，除个别样品外，检测结果大都超过企业标准规定的指标，合格率达到95％以上，二者均超出企业标准界定平均值。将图4和表1比较发现，现阶段聚丙烯纤维的弹性模量超过了国家标准里防裂抗裂纤维最低3.0×103MPa，增韧纤维最低3.5×103MPa的规定，也超过了行业标准聚丙烯纤维(单丝和网状)最低3.5×103MPa的规定。在混凝土实际生产中，弹性模量为3.8×103MPa左右的聚丙烯纤维的混入可降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能，满足砂浆、混凝土工程的质量需求。

4　结论

纤维的品质直接决定纤维的性能，进而影响砂浆、混凝土的质量。随着聚丙烯工程纤维作为增强剂在工程中的广泛应用，聚丙烯工程纤维的检测显得尤为重要，但目前国家标准GB／T 21120--2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》和行业标准JT／T 525―2004《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯氰纤维》并没有得到广泛的应用。本文通过研究得出，聚丙烯工程纤维的物理力学性能基本满足各自企业标准要求，达到甚至超过国家标准和行业标准的规定，所以我国聚丙烯纤维的物理力学性能可以满足砂浆、混凝土工程的质量需求。

参考文献：

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聚丙烯纤维篇2

关键词：喷射混凝土；聚丙烯纤维喷射混凝土配合比；应用

Abstract: through the function mechanism of polypropylene fiber and polypropylene fiber shotcrete proportion design, combined with the application, and improve the performance of the sprayed concrete in actual construction achieved good results.

Keywords: jet concrete; The polypropylene fiber shotcrete mix; application

中图分类号：TV544+.923 文献标识码：A文章编号：

1、前言

喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送，并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，目前隧道施工喷射方式主要有和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、操作简单、灵活性大等优点，特别是在围岩地质不好的情况下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。但是由于速凝剂的加入改变了水泥石的内部结构，造成混凝土后期强度降低，混凝土强度发展过块，水泥水化放热太集中，裂缝产生的几率也大大提高。聚丙烯纤维作为一种新型的材料掺人混凝土后，能阻止微裂缝的产生和扩展、提高混凝土的物理性能。

2、聚丙烯纤维的作用机理

聚丙烯纤维它是以改性聚炳烯为原料，经挤压、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成。纤维外观为多根纤维单丝相互交连而成的网状结构。当网状纤维投入到混凝土后，，纤维丝随着搅拌，受到水泥、砂石的冲击后散开，网状纤维被挤压撕开成为一根根两头带钩形的单丝且相互牵扣均匀分布在混凝土中，增强了纤维和混凝土的粘接力。大量纤维在混凝土中呈三维立体分布，提供网状承托作用，从根本上改变混凝土的抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗磨损、抗渗性能等，提高了混凝土的韧性及变形能力，从而大大提高混凝土工程质量。

3、聚丙烯纤维喷射混凝土配合比试验

通省隧道是湖北省十堰至房县高速公路的控制性工程，全长6.9Km，有1.5Km处于Ⅳ、Ⅴ级围岩，为层状片麻岩。进洞后出现多次塌方。结合实际情况决定在初期支护时采用喷射聚酯纤维砼取代喷射普通砼。

3.1原材料

(1)聚丙烯纤维采用盐城市创成科技有限公司生产的创成纤维CF- PPW。

纤维物理参数

(2)水泥：三峡水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。

水泥性能检查表

(3)细骨料：丹江口天然河砂。河砂细度模数2.74，属中砂；泥含量1.8％ ；泥块含量0.4％ ：筛分见下表：

(5)速凝剂：为武汉浩源HYS-1高效速凝剂，掺量3%，初凝4:53min:s,终凝11:49min:s，28天强度损失27%。

(6)减水剂：为武汉浩源FDN-1高效速凝剂，掺量0.8%，减水率14.8%。

（7）塌落度：120-140mm。

3.2配合比设计

混凝土配合比设计考虑速凝剂强度损失提高混凝土配制强度，配合比强度见下表：

喷射混凝土试验结果表

4、现场应用效果

隧道现场施工采用湿喷工艺施工，聚丙烯纤维按0.9kg/m3的掺量掺加，聚丙烯纤维在干料拌合的情况下加入，聚丙烯纤维混凝土较普通混凝土要延长搅拌时间，以保证纤维的均匀分布，如搅拌不均匀容易造成管道堵塞。另外按0.9kg/m3的掺量掺加聚丙烯纤维，其中有5%起作用，将减小输送壁与骨料间的摩阻力，从而能降低了泵送压力，泵送更加容易。喷射作业应分段由下而上顺序进行，风压保持在0.1Mps左右，喷头与受喷面接近垂直，保持在0.60-1.00m左右，经现场试验喷射总体效果明显比普通喷射混凝土要好，从以下几点予以说明：

4.1回弹率

通过现场回弹率测定，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土总体回弹率在10%左右，在拱部以下位置基本没有回弹。普通喷射混凝土总体回弹率在20-30%，使用聚丙烯纤维喷射混凝土总体回弹率大大降低，从而节约了混凝土用量，降低了成本，提高喷射混凝土的施工效率。

4.2喷射厚度

通过现场试验，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土一次喷射厚度100mm-150mm,普通喷射混凝土一次喷射厚度只能达到60mm，使用聚丙烯纤维喷射混凝土使喷射混凝土一次喷射厚度明显提高，缩短了工作周期，加快工程进度。

4.3降低粉尘

现在隧道施工虽然采用湿喷工艺，施工环境比使用干喷工艺明显提高，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土能把粉尘含量降到最低，喷手能看清楚施工作业环境，改善了施工作业环境，使工人的身体健康得到保证。

4.4混凝土力学性能

聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土强度提高不是很明显，如搅拌不均匀聚丙烯纤维容易成团堵塞管道，造成喷射混凝土中空，所以聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土要加长搅拌时间保证纤维在混凝土中的均匀性。但加入聚丙烯纤维混凝土有助于削弱混凝土的塑性收缩。收缩的能量分散到每立方米中千万条具有高抗拉强度和较低弹性模量的纤维丝上，有效地增强了混凝土韧性，抑制微裂缝的产生和发展。特别在喷射起拱能有效控制纵向裂纹产生。进行抗压强度试验时普通喷射混凝土试件在受压破坏后，往往成断裂状，而聚丙烯微纤维喷射混凝土试件在受压破坏后，仍能保持一定程度的整体性。由于微裂缝明显减少，降低了渗透性，有利于混凝土硬化，同时，混凝土抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。

5、结论

1、聚丙烯纤维是非腐蚀的化学填入物，不存在老化问题。

2、聚丙烯纤维喷射混凝土对设备的磨损较小。

3、聚丙烯纤维喷射混凝土具有更高的粘稠性，能大幅度降低混凝土回弹，降低成本。

4、聚丙烯纤维喷射混凝土抗压强度有小幅提高。同时能阻止收缩龟裂，增强混凝土的抗裂能力和韧性。

聚丙烯纤维篇3

关键词：C50聚丙烯纤维网； 配制； 应用

Abstract: in order to ensure the large volume of 0# block of the tensile strength, flexural strength, cracking strength, toughness and other requirements, research on C50 polypropylene fiber net concrete mix design, applications have achieved good effect.

Key words: C50 polypropylene fiber net; preparation; application

中图分类号：TU528   文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1、工程概况

张石高速公路化稍营至蔚县（张保界）段高速公路二期工程L9标段东峪特大桥主桥采用88+160+88米混凝土刚构桥，被称为“河北第一桥”。东峪特大桥悬灌梁跨度较大，结构受力较大，东峪特大桥0＃块砼方量较大，对水泥混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度、韧性或冲击韧性等方面要求较高。

张家口地区地处华北的北部，属典型的内陆地区，气候条件恶劣，夏季高温，冬季严寒，温差较大，多风，致使混凝土早期易产生开裂的情况，对水泥混凝土性能尤其是低温抗裂性的要求较高。

为此，在混凝土中掺入聚丙烯纤维网，以改善混凝土的性能，它具有普通钢筋混凝土所没有的许多优良品质。在抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度、韧性或冲击韧性等方面较普通混凝土有明显的改善。

2、纤维混凝土介绍

纤维网混凝土是在20世纪70年发展起来的新型复合材料。目前应用越一来越广泛。早在20世纪60年代中期，Goldfein用合成纤维作为水泥混凝土增强的可能性，发现尼龙、聚丙烯、聚乙烯等纤维有助于提高混凝土的抗冲击性能。而Zollo等的试验结果表明，若在混凝土掺入0.1％-0.3％的聚丙烯纤堆，可使混凝土的塑性收缩减少12%-25%。并指出掺入聚丙烯纤维后混凝土的增韧效果显著。

  一般而言，在混凝土中加人聚丙烯纤维能显著改善混凝土的以下性能:

   (1)收缩能力。当混凝土中含有低掺率的聚丙烯纤维时，即可显著减少其塑性收缩与早期干缩，纤维体积掺率越大效果愈佳。

   (2)抗裂抗渗能力。聚丙烯纤维阻止了混凝土的离析现象，提高了浇注体的整体性，不致发生各层的不均匀收缩，可显著减少裂缝的数量、裂缝的长度和宽度，并因而降低生成贯通裂缝的可能性，提高抗渗能力。

   (3)抗冻能力。聚丙烯纤维可以减少多次冻融循环温度变化而引起的混凝土内部的抗拉集中应力，阻止微裂缝中扩展;混凝土抗渗能力的增加也可大大增加混凝土的抗冻能力。

3、C50聚丙烯纤维网水泥混凝土配合比设计研究

3.1 研究要点：

3.1.1 原材料性能试验

各种原材料的选择，首先要保证材料是符合要求的。根据设计要求，本项目的材料有粗、细集料，水泥，水，外加剂，外掺料等。各种原材料均应符合规范和设计要求，是保证能配制出最佳C50聚丙烯纤维网水泥混凝土配合比的重要因素。

3.1.2最佳配合比的研究

依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55―2000，根据施工需要，计算配制强度fcu,0并计算出相应的水灰比、每方用水量等，根据水灰比、用水量、砂率、及聚丙烯纤维网体积率，确定出满足设计要求的C50普通基准配合比，再用外掺法入定量的聚丙烯纤维网配制C50聚丙烯纤维网混凝土，继而再进行交叉配比试验，，经多组配合比力学性能检测，定出合理的C50聚丙烯纤维网混凝土。

3.1.3增强聚丙烯纤维网自身与混凝土基体界面的粘结强度的研究

3.1.4聚丙烯纤维网确外形和截面形状的研究，即合理掺用一定长度、直径或等效直径的聚丙烯纤维网可增强效果与施工性能。

3.1.5聚丙烯纤维网最佳掺配比研究

3.2 原材试验

3.2.1 粗集料试验

粗集料采用未风化白云岩,5―20连续级配碎石、检测结果如表1所示

表1水泥混凝土用粗集料技术指标试验结果

3.2.2 细集料试验

细集料采用大黑沟中砂，检测结果如表2所示

表2水泥混凝土用细集料技术指标试验结果

3.2.3 水泥

采用山西广灵绿川P.O 42.5水泥，其技术指标经试验结果如下表3

表3水泥质量技术指标

3.2.4 水：采用饮用水

3.2.5外掺料；采用四川成都万邦的聚丙烯纤维网。

3.2.6 外加剂：采用北京方兴的JF-3型混凝土缓凝高效减水剂(粉剂)，其技术指标检测结果如下表4。

表4混凝土JF-3型缓凝高效减水剂技术指标检测结果

备注: 带入每立方米混凝土中的碱总量按400kg水泥计算。样品中所测项目中碱总量符合DBJ01-61-2002标准相关要求，其它检测项目符合GB8076-1997中混凝土缓凝高效减水剂“一等品”标准要求。

3.3 基准配合比设计

3.3.1 C50砼设计要求

1）、砼设计强度等级为C50

2）、坍落度控制在160-200mm

3）、按标准方法制作边长为150mm的立方体试块，在温度20±2℃，相对湿度大于95%环境中标养。

3.3.2 砼配合比设计过程如下

1）基准配合比

A、试配强度fcuo：

fcuo =fcu.k+1.645ä

=50+1.645×6.0=59.9MPa

B、计算水灰比W/C：

W/C=aa×fce/(fcu,o+aaab×fce)

=0.46×1.08×42.5/(59.9+0.46×0.07×42.5×1.08)

=0.34

根据规范要求，水灰比取经验值W/C=0.33

C、确定用水量mwo：

选取每立方米砼的用水量，经试配确定用水量为225kg。掺JF-3缓凝高效减水剂，掺量为水泥用量的1.1%,减水率为27%。

以本规程表4.0.1-2中掺外加剂的砼用水量可按下式计算:

mwa=mwo(1-a)

=225×(1-27%)

=164kg

注: mwa-掺外加剂砼每立方米砼的用水量kg

mwo-未掺外加剂每立方米砼的用水量kg

a-外加剂的减水率%

D、计算水泥用量mco:

mco= mwa/(W/C)=164/0.33=497kg

E、计算外加剂用量mQo:

MQo = mco×P%=497×1.1%=5.467kg

F、选定砂率:

as查表4.0.2 ,as选取为36%

G、计算砂石用量mso mgo:

按质量法计算

mco+mso+mgo+mwo=2460

as=mso/(mso+mgo)X100%

计算出:mso=648kg mgo=1151kg

用体积法校核

mco/ñc+mso/ñs+mgo/ñg + mQo/ñQ +mwo/ñw+10=1000

as=mso/(mso+mgo)X100%

计算得： mso=657kg mgo=1169kg

二者相比较,选取以质量法为标准得出C50基准配合比.

基准配合比：

mco: mso: mgo:mQo: mwo =497:648:1151:5.467:164

=1:1.30:2.31:0.011:0.33

3.3.3 配合比的试配、调整、确定:试拌调整 按0.035 m3砼进行试拌如下表5

表5试拌0.035 m3砼用量

实测坍落度为:195mm，理论表观密度：2460 kg/m3，实测:2460kg/m3试拌砼满足规范要求，不用调整

按规程第6.1.3条确定基准配合比，用水量应与基准配合比相同，水灰比分别增加和减少0.02。

b、试拌用量水灰比减少0.02W/C=0.31 如下表6

表6试拌0.035 m3砼用量

由于水泥用量为529 kg>500,不符合规范要求,故不做,舍去.

c、试拌用量水灰比增加0.02W/C=0.40如下表7

表7试拌0.035 m3砼用量

实测坍落度为:200mm，理论表观密度:2460 kg/m3，实测:2460kg/m3试拌砼满足规范要求，不用调整。

C50基准配合比砼：根据规范水灰比采用W/CA=0.35W/CB=0.33W/CC=0.31,汇总如下表8

表8 C50基准配合比砼汇总表

根据砼强度及砼工作性，确定配比为:

水泥：砂：石子: 外加剂：水=497：648 ：1151 : 5.467 : 164

综上所述，经强度检测，C50基准混凝土配合比确定为：

水泥：砂：石子: 外加剂：水=497：648 ：1151 : 5.467 : 164

3.4 最佳C50聚丙烯纤维网基准混凝土配合比的确定

C50聚丙烯纤维网基准混凝土配合比，是在C50基准混凝土配合比：

水泥：砂：石子: 外加剂：水=497：648 ：1151 : 5.467 : 164基础上，在用水量不变、水灰比不变、水泥用量及各种材料品种不变的情况下；保持混凝土的坍落度在180―200L范围内，混凝土的和易性、粘聚性、保水性良好的条件下；适当增加砂率，增加外加剂的掺量，来依次外掺不同掺量的聚丙烯纤维网（掺量分别为0.45kg、0.90kg、1.35kg、1.80kg、2.25kg、2.70kg），构成6个C50聚丙烯纤维网混凝土配合比，再进行正比试验，也就是说组成了6×6组，待7天、28天标准立方体强度、轴心强度、弹性模量检测后，选取有代表性的六个正交点组成的六个配比对比如下表9：

C50聚丙烯纤维网砼强度检测表9：

而没参入聚丙烯纤维网的这六个配合比的检测结果如下表10：

C50基准砼强度检测表10：

4、结论

由以上砼强度检测表9、10相比较可以初步断定：

结论一：低掺率聚丙烯纤维网对混凝土的抗压、轴心抗压强度以及弹性模量均无明显影响。

结论二：高掺率（1.8 kg每方砼）纤维网对混凝土的抗压、轴心抗压强度以及弹性模量均有明显影响。

因此，从正比试验中，选取4#配合比作为C50聚丙烯纤维网基准混凝土配合比，可靠适用，经济合理，为最佳配合比：

mco: mso: mgo: mJo:mQo:: mwo =497: 702: 1097: 1.80: 5.960: 164

检测结果经各单位复核检测的结果如下表11

表11 C50基准混凝土配合比

参考文献：

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社，1997.

[2]戴建国，黄承违.网状聚丙烯纤维混凝土的试验研究.混凝土与水泥制品.1999

聚丙烯纤维篇4

聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土相比,其抗收缩变形、抗渗性能具有显著提高。该文通过现场施工取样进行室内试验,研究不同的纤维拌量对混凝土常规力学性能、抗收缩变形及抗渗能力的影响,发现：聚丙烯纤维的加入对混凝土常规力学性能影响甚微,但对增强混凝土自身的抗收缩变形及抗渗能力效果明显

水利工程.rar

聚丙烯纤维篇5

【关键词】大体积混凝土；聚丙烯纤维网；抗裂防渗性能；作用机理

一、工程概况

此文讨论的工程背景为一大体积混凝土基础，底边长17m、宽14.3m，台高2m，砼方量为743.3m3，设计强度等级为C40，属于大体积混凝土。大体积混凝土由于水泥水化过程中产生的水化热，浇注初期混凝土内部温度急剧上升引起混凝土膨胀变形，此时混凝土弹性模量很小，升温引起受基础约束的膨胀变形产生的抗压应力很小，但随着温度的逐渐降低、混凝土的收缩变形时弹性模量增大，降温引起受基础约束的变形产生相当大的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂纹，对混凝土结构产生不同程度的危害。为了极好地抑制这些危害的产生，我们在不断的改善混凝土工作性能的同时，合理地掺入聚丙烯纤维网，以提高混凝土的抗裂性能和抗渗性能来满足现场质量的控制。

二、原材料及混凝土配合比

（1）混凝土原材料。水泥：华新42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；细集料：中粗砂，细度模数Mx=2.6～2.8；粗集料：石灰岩碎石，规格5mm～31.5mm；外加剂：缓凝高效减水剂。（2）混凝土配合比。大体积混凝土基础采用和易性良好的泵送混凝土施工，设计强度为C40；经特殊的生产工艺及表面处理技术的聚丙烯纤维网在混凝土中具有极佳的分散性以及与水泥基体的握裹力；且抗老化性好，化学性质稳定，只依靠改变混凝土的物理结构而改善混凝土的性能，其本身不发生任何化学反应。（3）聚丙烯纤维网（PP纤维网）。（如表3）

表1

表2主要技术指标

三、聚丙烯纤维网的作用机理

（1）施工方法。纤维网外包袋是可溶解纸质，不用开包，每袋0.9Kg。包装袋经水泥砂石搅拌后完全溶解，使用方便。拌和时将纤维网与砂石水泥直接加水搅拌，与一般搅拌过程一致，搅拌时间应适当延长1～2分钟，最终达到纤维网束被骨料冲击成不规则的单丝状即可。（2）作用机理。提高基体的抗拉强度；阻止基中原有缺陷的扩展，并延缓新裂缝的出现；提高基体的抗变形能力，并从而改善其韧性与抗冲击性等作用，混凝土中均匀而任意分布的短纤维对混凝土的增强机理不外两种解释：第一，“纤维间距机理”，根据线弹性断裂力学来说明纤维对于裂纹发生和发展的约束作用，认为在混凝土内部原来就存在缺陷，欲提高强度，必须尽可能地减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数；第二，“复合材料机理”，理论出发点是复合材料构成的混合原理，将纤维增强混凝土看作纤维强化体系，并运用混合原理来推定纤维混凝土的抗拉和抗弯强度，提出了纤维混凝土强度与纤维的掺入量、方向、长径比以及粘结力间的关系。根据以上两种理论纤维网在混凝土中主要作用有三种：提高混凝土的抗拉强度；阻止混凝土中微裂纹的扩展并延缓新的裂缝产生；提高混凝土的变形能力并从而改善其韧性、抗冲击性。（3）聚丙烯纤维网的主要功能。提高抗裂性能：聚丙烯纤维网在混凝土内部形成均匀的乱向支撑体系，能有效阻止混凝土内原生裂缝的产生和发展；减少裂缝的数量和尺寸；有效阻碍骨料的离析，保证泌水均匀；阻碍沉降裂缝的形成。提高抗渗性能：聚丙烯纤维网可有效抑制混凝土的早期干裂缝及沉降裂缝，尤其可有效地抑制连通裂缝的产生，大大提高混凝土的密实性；从而提高混凝土的抗渗性能；提高耐磨性能和抗冲击性能：聚丙烯纤维网能够有效的控制混凝土拌合物的泌水现象，降低水泥颗粒的离析作用，改善基体界面的粘结性能，形成更加牢固的混凝土表面。聚丙烯纤维网同时能吸收冲击能，有效减少裂缝，增强介质材料连续性，减少冲击波被阻断引起的局部应力集中现象。

四、试验研究

防裂、抗渗性能的试验研究。用相同的材料和相同的配合比配制C40的高性能混凝土，分别制备空白混凝土试块（不掺聚丙烯纤维网，只掺粉煤灰）和粉煤灰+聚丙烯纤维网试块，检测其拌合物的坍落度及坍落度损失，抗渗以及硬化后的性能，对比试验结果如表3：掺聚丙烯纤维网的混凝土比不掺聚丙烯纤维网的拌合物坍落度减小14%，同时1小时后的坍落度损失也减小；掺聚丙烯纤维网后混凝土的抗压强度有明显的提高，弹性模量有明显的提高；当水压为1.5MPa时粉煤灰+聚丙烯纤维网拌合物的渗水高度下降63.3%；当水压为2.0MPa时粉煤灰+聚丙烯纤维网拌合物的渗水高度下降87.5%。同时，表明混凝土在搅拌时不仅消除了离析现象，而且消除了与容器和工具间的粘滞的现象，泵送时不粘泵管。

表3

试验表明，掺入聚丙烯纤维网可有效的抑制混凝土的早期干缩微裂及离析微裂的产生和发展，极大地减少了混凝土的收缩裂纹，尤其有效的抑制了连通裂缝的产生。均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起到“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＞50μm的孔隙的含量大大降低，可以极大的提高抗渗能力。聚丙烯纤维网与水泥基体有极强的粘结力，可握裹更多的集料，从而更有效地起到抗裂作用，试验结果如下：以相同配合比的空白混凝土和PP网混凝土来进行抗压和抗拉强度试验，结果如表4。

表4

从上表可见，空白混凝土的抗压比下降幅度较大，而掺PP网的混凝土则下降幅度较小，其中PP网混凝土的抗压比随龄期的延长而呈小幅增长。掺入PP网混凝土内部形成三维交错支撑网络，纤维的弹性模量高于早期塑性的水泥基材，且纤维直径小，纤维间距较小，具有明显的阻裂效应，有效的抑制混凝土的塑性收缩。

综上分析，结果表明掺入聚丙烯纤维网后可提高混凝土的断裂韧性、减小收缩、提高抗裂性能和抗渗性能，能提高混凝土的韧性来抑制混凝土的裂缝产生，并使高强混凝土结构的延性有所提高；为基础的施工质量控制起到关键性的作用。

参考文献

[1]韦志鹏，段振东，虞凌超．聚丙烯纤维网混凝土桥面铺装的性能研究[M]．中国新技术新产品．2010（9）

聚丙烯纤维篇6

关键词：公路；隧道；聚丙烯腈纤维砼；路面；滑模摊铺；质量控制

Abstract: this paper mainly introduces the polyacrylonitrile fibers of the concrete properties, with bosom tong (huaihua city-channel) highway tunnel polyacrylonitrile fibers concrete surface construction example, showing the polyacrylonitrile fibers in the tunnel concrete paving cement concrete road surface sliding mode in the construction of the mix proportion design, raw materials, white, transportation and paving quality control.

Keywords: highway; Tunnel; Polyacrylonitrile fiber concrete; Pavement; Sliding mode paving; Quality control

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

随着我国高速公路建设的快速发展，各种纤维砼在高速公路建设中得以广泛使用。雪峰山隧道为在建怀通（怀化——通道）高速公路湖南境内怀通段一座四车道高速公路隧道，隧道路面结构设计为27cm聚丙烯腈纤维砼面层。聚丙烯腈纤维掺量为1.0kg/m³，设计弯拉强度为5.0MPa。

1聚丙烯腈纤维砼的特性及配合比设计

1.1聚丙烯腈纤维砼的特性

聚丙烯腈纤维化学性质稳定，仅通过改变砼的物理结构面改善砼的性能，其纤维本身与砼其他材料不发生任何化学反应。聚丙烯腈纤维在砼中的作用主要有以下三点：

1）大幅度提高砼的抗裂能力，可以基本清除砼塑性裂缝、干缩裂缝和温缩裂缝。

2）有效提高砼的抗渗、抗冻性能。掺入聚丙烯腈纤维后由于有效地降低了砼的孔隙率，避免了连通细孔的形成，因而提高了砼的抗渗、抗冻性能。

3）增强砼的抗冲磨能力，明显减少砼的起尘、磷状片状破落等破损现象。

1.2聚丙烯腈纤维砼配合比设计注意事项

1）聚丙烯腈纤维与骨料、水泥等材料拌和后，纤维主要存在于砼的水泥砂浆中，因纤维对砂浆的牵引作用，拌和后的砼砂浆与粗骨料容易产生离析，和易性较差。此问题可以通过在普通砼基础上增加砂率1%~2%或采用中粗砂来解决，大幅增加砂率，使其在装车、运输过程中减少离析，因为纤维砼摊铺时不宜进行细观构造深度处理，加大砂率和采用中粗砂也有增加细观构造深度的作用。

2）聚丙烯腈纤维对砼单位用水量及抗折强度的影响。隧道设计采用深圳海川工程路威2002—Ⅱ型1.5dtex聚丙烯腈纤维，纤维长度为12mm。该纤维与水有很好的亲合性，与水相合稍作搅拌就能均匀悬浮于水中。1kg纤维在砼中可形成5.7亿根单丝纤维，其表面积和可达200~300m²。纤维参与砼搅拌后要吸附大量的自由水（1kg纤维和吸附5~6kg水），因而能明显降低砼的坍落度。聚丙烯腈纤维对砼的单位用水量及抗折强度的影响见表1~4.

由表1可见，在砼单位用水量不变的情况下，随着纤维掺量的增加，砼坍落度显著下降。证明纤维在砼中吸附了自由水分，降低了砼的工作性能。

由表2可见，在保证砼坍落度基本相同情况下，随着纤维掺量的增加而调整单位用水量，可得到不同纤维掺量下可吸附的自由水分量。随着纤维掺量的增加，砼28d抗折强度增长幅度不大。可见水灰比增加对强度的损失降低了纤维对砼的增强。

由表3可见，在保证砼坍落度基本相同情况下，随着纤维掺量的增加调整减水剂掺量，砼抗折强度显著增加。纤维掺量为0.5%、1.0%、1.5%时，抗折强度分别增长4.5%、10.4%、14.6%。

由表4可见，在保证砼坍落度和水灰比相同情况下，随着纤维掺量的增加而调整单位用水量，砼抗折强度显著增加。纤维掺量为0.5%、1.0%、1.5%时抗折强度分别增长4.8%、14.2%18.9%。

从表2~4可知，纤维掺量1.0kg/m³时，砼抗折强度的增长幅度最大，从纤维增强抗折强度方面来讲，掺量1.0kg/m³是非常经济合理的。

3）聚丙烯腈纤维砼坍落度控制在30~40mm为最佳，因为纤维在砼中吸附的自由水并不与纤维发生化学反应，除与水泥发生水化反应所需水分外剩余的自由水存在于砼中均会影响其强度。

4）为改善聚丙烯腈纤维砼的和易性，要求掺入减水剂和引气剂或只掺引气型减水剂，即使对砼没有抗冻性要求也应掺入引气剂。因纤维在砼中降低了其和易性，掺入引气剂后，将显著降低水的表面张力，使砼拌和过程中形成大量微细气泡，从而减小纤维对砼砂浆的牵引作用，达到改善砼和易性的目的。引气剂掺量通过测定砼含气量来确定，对最大公称粒径为26.5mm且无抗冻性要求的砼，含气量控制在（3.5±0.5）%即可。本工程聚丙烯腈纤维砼含气量为3.8%。在聚丙烯腈砼中按超量替代法掺入一定粉煤灰也能有效改善砼的和易性。

表1在用水量相同情况下不同纤维掺量对砼坍落度的影响

注：减水剂用量为水泥用量的百分比，其他表相同

表2在坍落度相同情况下不同纤维掺量和用水量对砼强度的影响

表3在坍落度相同情况下不同纤维掺量和减水剂对砼强度的影响

表4在坍落度和水灰比相同情况下不同纤维掺量对砼强度的影响

2原材料

粗集料：湖南怀化永胜碎石厂生产的石灰石碎石，最大公称粒径为26.5mm，采用26.5~16mm、16~9.5mm、4.75~16mm三级备料。粗集料各项技术指标均达到Ⅱ级。

细集料：湖南怀化九龙砂场生产的天然河砂，细度模数在3.23.砂各项技术指标均达到Ⅱ级。

水泥：采用湖南省韶峰集团生产的韶峰牌P.O52.5水泥。

粉煤灰：湖南省湘潭电厂出产的Ⅱ级散装粉煤灰，细度为14.5%，烧矢量为4.2%，含水率为0.5%，需水量比为92%。

减水剂：湖南省湘潭宏远减水剂厂生产的HF—100高效减水剂，减水剂掺量为0.6%时实际减水率为15%。选定减水剂品种前，因水泥中的碱含量、硬石膏及混合材对减水剂吸附性影响较大，必须对减水剂与所用的水泥进行适应性检验，通过检测砼实际减水率、凝结时间、坍落度损失等指标来选定合适的减水剂，宜采用萘系或聚羚酸系列减水剂。本工程采用改性萘系高效减水剂。

聚丙烯纤维篇7

关键词: 聚丙烯短切网状纤维；喷射混凝土；理化性能；改善加强；施工应用

Abstract: the polypropylene fiber used in short cut mesh jet concrete, can greatly improve the latter physical and chemical performance and strengthen the use function, reduce construction rebound rate, has good application value and comprehensive benefits.

Keywords: polypropylene fiber cut short network; Jet concrete; Physical and chemical properties; Improve strengthen; Construction application

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1喷射混凝土的固有缺陷

喷射混凝土是指使用混凝土喷射机通过输料管将混凝土输送到喷枪喷嘴，利用压缩空气将混凝土高速喷射到受喷面并黏结至一定厚度形成构筑体，喷气压力同时起到压缩材料的作用。由于喷射混凝土施工时喷射方向调节自由度大，而且具有施工速度快、节省模板、缩短施工周期的特点，特别适于顶部狭窄空间及一些复杂形状和特殊环境要求的施工面上进行操作，因此在隧道、涵洞、防水墙、污水处理设施、支护加固设施等工程中被广泛采用。但由于喷射混凝土自身的工艺特点，其在施工中会产生一定数量的回弹料，形成损耗，而且污染环境；从结构构造的角度讲，喷射混凝土在形成时往往达不到经过良好振捣浇筑混凝土的均匀密实程度，而且喷射混凝土所要求的原材料配比的特殊性（水泥用量偏高；外加剂种类多、用量大）以及喷射施工操作质量较普通混凝土施工不易控制，导致喷射混凝土在一些理化性能（主要为力学强度、抗渗能力、耐久性等）方面表现出质量保证的不稳定性，尤其是抗渗能力的不足和减弱，经常成为对抗水侵蚀能力有严格要求建设项目（如隧道等地下工程）的主要质量缺陷和隐患。如何在进一步降低回弹率，减少损耗的同时获得理化性能更佳的喷射混凝土，这是人们对喷射混凝土进行应用研究的重要课题。从实际施工应用的角度出发，采用掺加聚丙烯短切纤维的方法是目前解决喷射混凝土上述问题的较理想途径。

2聚丙烯网状纤维在喷射混凝土中的施工应用

在拌制混凝土时，掺入具有足够单丝强度的适量短切纤维（长度范围：15~25mm），使之在混凝土中三维乱向均匀分布，形成立体网状纤维混凝土结构。充分的研究分析已经证明，该纤维混凝土结构与普通混凝土相比，有以下主要几点改变：

（1）由于纤维阻裂增韧效应，结构内早期原生裂缝的发生与发展大为减少，微观结构得到改善加强；

（2）理化性能得以增强，特别是抗冲耐磨强度、抗折强度和抗渗能力等方面有较大程度提高；

（3）纤维混凝土在施工过程中塌落度及流动性将有所减小，黏结能力增加。

而以上差别正是我们对施工应用中喷射混凝土期望的改进之处：理化性能的改善可以提高喷射混凝土的质量可靠性，增强结构的使用功能，特别是抗渗能力的提高更是有助于解决目前较为迫切的地下工程防水问题，塌落度、流动性的减小和黏结能力的增加，可以减少回弹料产生，提高原材料的利用率。因此，合理地掺加适量短切纤维是能够在很大程度上克服喷射混凝土的固有缺陷，提高其应用价值的。

在可供选择的纤维中，聚丙烯纤维具有重量轻、易于施工、无化学毒害性、搅拌后分散均匀的特点，较钢纤维施工安全便捷、较玻璃纤维耐强碱环境腐蚀，综合理化指标最为适宜。聚丙烯网状纤维是以聚丙烯为原料加工制造而成，其外观为多根纤维单丝相互交连而成的网状结构。在网状纤维投入到混凝土之后的搅拌过程中，纤维间的横向连接在原料的相互揉搓和摩擦作用下破坏形成纤维单丝，进而均布分散于结构内，是较理想的纤维增强材料。通过大量的对比性试验及分析，综合考虑使用效果、经济合理等因素，我们认为常规喷射混凝土工程施工中聚丙烯网状纤维的最佳掺量为0.6kg/m3，最佳长度为20mm。在工程实践中，对于聚丙烯纤维喷射混凝土施工方法及应用效果总结了以下几点经验：

（1）施工工艺及配合比设计可按照普通喷射混凝土进行，无需再进行改变。

（2）聚丙烯网状纤维应在拌料前进行掺加，并增加搅拌时间1~1.5min，以促使其分布均匀。

（3）在聚丙烯网状纤维最佳掺量下，喷射混凝土凝结时间大为提前，速凝剂用量减少40％~60％，初、终凝时间即可满足施工要求，早期强度符合规范标准。同时由于纤维有效遏制了混凝土早期（凝结前后）塑性开裂的发生发展，防水剂无需掺加即可达到S8抗渗等级。这些外加剂用量的减少，利于结构的材料化学稳定性。

（4）最佳掺量下，回弹率可由普通喷射混凝土的16％~30％下降至6％~11％。

（5）同环境条件下，最佳掺量聚丙烯纤维喷射混凝土比普通喷射混凝土28d抗压强度提高3％~7％，抗折强度提高8％~15％，抗渗能力提高15％~25％。

3应用效果分析对比

以石家庄市某地下电力隧道为例，设计为钢筋骨架喷射C30混凝土结构，位于地下10~12m，途经多条给、排水管道下方，抗渗等级S8。以该隧道穿越管道密集区域100m为试验段，采用聚丙烯纤维喷射混凝土（长度20mm聚丙烯网状纤维，掺量0.6kg/m3）,其余按照普通喷射混凝土施工，作为对比段。现将各项指标分析对比如下：

（1）施工周期：虽然试验段在拌料时比对比段增加了少量搅拌时间，但回弹率的降低大大缩短了现场处理及继续供料所耗用的时间，从整体施工周期测算，同等工作量试验段比对比段节省时间12%。

（2）工程质量：完工后，整体工程各项指标均满足验收要求。经运行使用2年后，在工程回访中发现试验段观感质量明显优于对比段（主要表现为表面可见渗水点方面），经现场测算，试验段渗水点面积仅相当于对比段的40%，远远满足工程使用要求。

(3)成本造价：由于在施工中，试验段经现场充分论证后决定：速凝剂掺量减少40％，防水剂取消掺加。加之掺加聚丙烯网状纤维后回弹率大幅下降，较对比段所节省的工程成本远远大于掺加聚丙烯网状纤维增加的费用。经工程决算，试验段单位工程量造价成本较对比段下降11%。

4结束语

结合实际使用情况，可以看出聚丙烯纤维喷射混凝土目前具有良好的应用价值和综合效益。随着我国工程建设行业现代化和专业化程度的不断提高，喷射混凝土作为一种独特的混凝土施工方法，必将出现更多的新材料、新技术。

参考文献：

[1] 黄承逵.纤维混凝土结构.北京：机械工业出版社，2004.

[2] 孙家瑛，陆斌，栾峰.网状聚丙烯纤维对混凝土渗透性影响研究.混凝土，2000（5）：46- 48.

[3] 孙道胜，黄小明.高性能路面水泥混凝土研究.混凝土与水泥制品，2004（2）：20- 22.

[4] 盛黎明,邓运清;混凝土聚丙烯纤维的发展与应用[J];铁道标准设计;2002年06期

聚丙烯纤维篇8

【关键词】聚丙烯纤维自密实混凝土；配合比设计

混凝土因其原材料来源广，生产简单，抗压强度大，同时经济性好，施工方便等突出优点而成为全世界用量最大、用途最广的人造建筑材料。从发展趋势来看，在今后相当长的时期内水泥混凝土仍起着不可替代的作用，然而普通混凝土的局限性也随着人们对工程质量和效率的要求而显现出来，因此自密实混凝土的出现使得混凝土的施工过程更趋于合理化。而掺加了聚丙烯纤维的自密实混凝土的利用研究则更具有应用意义。

1.试验材料

1）水泥

根据规范的建议，试验采用的是重庆拉法基水泥有限公司生产的P.O 42.5 通用硅酸盐水泥，其表观密度为3100 kg/m3。

2）粉煤灰

将混凝土拌合物中胶凝材料的组成从单一的水泥改为由水泥和粉煤灰共同组成，可以很好地降低混凝土的水化温升效应，并且还可以以此调节混凝土粘稠度以实现混凝土的自密实性能。

试验用粉煤灰为重庆华能珞璜电厂生产的Ⅰ级灰，比表面积为4600 ，表观密度2300 kg/m3。

3）细骨料

本试验细骨料取自于洞庭湖的中粗砂。因拌制自密实混凝土宜选用保水性较好且不会引起过多胶凝材料用量的中沙，所以，在进行自密实混凝土配制前，先通过2.5mm方孔筛对洞庭湖中粗砂进行筛分。测得筛后细骨料属于细度模数为2.79的中砂，含泥量为3%，并且形状和级配良好。

4）粗骨料

本试验所采用的粗骨料为经过清洗的5～20连续级配的碎石，测得其表观密度为2700 kg/m3，针片状含量为6%，符合规范要求。

5）减水剂

本试验采用与水泥相容性好、减水率高的聚羧酸高效减水剂。

6）柔性纤维

试验选用由山东泰安砼伴纤维有限公司生产的6mm、12mm、19mm聚丙烯单丝纤维，详细参数见表1，外观形状见图1。

2.配合比设计

1）混凝土配制强度水胶比计算

2）自密实混凝土配合比设计

按照《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T283-2012，进行自密实混凝土配合比设计。

a.计算石子用量：每立方米混凝土粗骨料的体积取为0.284 ，粗骨料质量 。

b.计算砂子用量：砂浆体积 ，砂的体积分数 取为0.435，砂的体积 ，砂的质量 。

c.计算胶凝材料用量：浆体体积 ，每立方米混凝土中矿物掺合料占胶凝材料的质量分数 取为0.3，胶凝材料表观密度 ，矿物掺合料的胶凝系数 取为0.4，水胶比 ，由每立方米自密实混凝土的浆体体积、胶凝材料的表观密度、水胶比等参数可以计算每立方米自密实混凝土中的胶凝材料用量 。

通过试配，不断对混凝土拌合物的配合比进行调整，最后经试验验证，确定了满足强度及工作性要求的普通自密实混凝土中所用减水剂的用量为该胶凝材料总量的1.1%。最终确定的基准配合比见表2

CF为使用基准配合比的普通自密实混凝土组的编号。

由基准配合比计算得到，此配合比的水胶比为0.282，低于按设计强度计算得到的水胶比0.38，说明该配合比的配制强度满足设计要求。

3）掺纤维的自密实混凝土配合比设计

在基准配合比的基础上，考虑配制向基体中掺加纤维体积掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的聚丙烯纤维自密实混凝土，纤维长度分别为6mm、12mm、19mm三种。如果纤维自密实混凝土不能满足自密实性能的要求，可以通过增加减水剂用量和胶凝材料用量的方式改善混凝土拌合物的自密实性能。经过一系列的试配、调整，最终得到了能够满足配制强度要求、满足混凝土自密实性能、胶凝材料用量经济合理的配合比。各组聚丙烯纤维自密实混凝土的配合比见表3

以TF06V05中各符号的含义：TF表示聚丙烯纤维，06表示纤维长度为6mm，V05表示聚丙烯纤维体积掺量为0.05%，其他符号含义同上所述。

【参考文献】

聚丙烯纤维篇9

【关键词】聚丙烯腈纤维;纤维短丝;纤维混凝土;收缩裂缝;混凝土韧性

室内试验和工程实践证明，在混凝土中加入较低掺量水平的聚丙烯腈纤维，即可减少或防止混凝土在浇筑后早期硬化阶段，因泌水和水分散失而引起塑性收缩和微裂纹；也可以减少和防止混凝土硬化后期产生干缩裂缝及温度变化引起的微裂纹，从而改善混凝土的防渗、抗冻、抗冲磨等性能。同时由于大量纤维随机分布于混凝土中，使混凝土结构的变形能力、初裂后残余强度、韧性都有一定提高。

1．聚丙烯腈纤维混凝土的性能

聚丙烯腈纤维作为一种次要的混凝土加强系统(即不代替受力钢筋)，对混凝土的性能产生如下影响：

1.1聚丙烯腈纤维抑制了混凝土的塑性收缩微裂纹的产生，提高了建筑物的整体性、耐久性和使用寿命

同济大学混凝土材料研究国家重点试验室的测试表明，聚丙烯纤维含量为0.05% 和0.15 % 的砂浆干缩裂缝加权宽度分别为对照试样的63.5% 和37.3 % 。浙江大学土木工程学院28 d干缩试验表明，掺量为0.1% 的聚丙烯腈纤维可减少混凝土干缩10% 左右。大量的工程实践也都证明，聚丙烯纤维的使用对减少混凝土塑性收缩和防止开裂作用十分明显。

1.2强度和韧性是混凝土的两大主要性能

在浙江大学进行的抗折试验表明，掺量为0.1% 的聚丙烯腈纤维混凝土尽管不提高抗折强度，但在试验过程中表现为开裂之后，仍能维持整体，不继续加载，试样就不破坏，这说明聚丙烯腈纤维混凝土有很好的韧性。表征韧性的另一个性能是抗破碎性。在抗压试验中,素混凝土压裂后马上完全破碎，而聚丙烯腈纤维混凝土在达到最大荷载后仍不碎裂，这对受地震破坏的建筑结构中人员和财产安全有很大意义。此外，由于大量的聚丙烯腈纤维(每立方米大约千万根的量级) 随机分别于混凝土中,使混凝土的变形性能有显著提高。

1.3提高了混凝土的抗渗性

同济大学混凝土材料研究国家重点试验室的试验得出， 聚丙烯腈纤维含量0.8kg/ m3的混凝土抗渗标号从素混凝土的S10 提高到S14 。体积含量0.05 % 的纤维砂浆，抗渗压力提高25% 。聚丙烯腈纤维混凝土抗渗性好对防止和延缓渗水、潮湿气体和氯化物等有害介质对混凝土的侵蚀和对受力钢筋的锈蚀起了良好作用，可延长建筑物的使用寿命。

1.4提高混凝土的抗冻融次数

混凝土的抗冻融性能是耐久性的表征，也是寒冷地区混凝土所必需的性能要求。以往工程上为满足抗冻指标要求，除用引气剂外，往往增加水泥用量以提高混凝土标号，这使混凝土更易开裂，对抗冻不利。南京水科院对C25 混凝土，按快冻法进行试验结果表明，普通混凝土抗冻标号为100，而纤维掺量大于或等于0.9 kg/m3 的抗冻指标都大于或等于200 次。冻融循环试验后，通常混凝土失重较小，而相对动弹性模数下降较多，说明混凝土冻融破坏主要是混凝土内部产生微裂缝造成，而掺入聚丙烯腈纤维有助于抑制和减少微裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土的抗冻性，可见聚丙烯腈纤维在提高混凝土的抗冻性上作用十分显著。

2.聚丙烯纤维混凝土的经济性

目前质量好的进口聚丙烯腈纤维网和聚丙烯腈纤维丝每千克价格在百元以上，国产高质量的改性聚丙烯腈纤维丝为50～65元，按每立方米混凝土加入0.9 kg 聚丙烯腈纤维丝计，每立方米混凝土单价增加50元左右，这比钢纤维混凝土的价格低得多。许多国内外文献都指出聚丙烯腈纤维混凝土与钢纤维、钢筋网比较的经济性。

3.聚丙烯腈纤维混凝土的施工方法

在混凝土中掺入聚丙烯腈纤维极为方便，无须改变原设计混凝土的配比，也不取代原设计的受力钢筋。一般情况下每立方米现浇混凝土掺入量为0.9kg左右，纤维长度为15～19mm 。聚丙烯腈纤维在加入干料(砂石、水泥等) 之后、加水之前投入。搅拌时间视搅拌方法、搅拌机种类而异，可以与不加聚丙烯腈纤维搅拌时间稍稍延长。此外，聚丙烯腈纤维总表面积很大，它的表面要吸附水，因此聚丙烯腈纤维的加入会增加拌合料的粘稠度，降低塌落度。如果发现施工浇注有困难时，一般不宜增加用水量，而应采用塑化剂或减水剂。由于聚丙烯腈纤维能保持水分，泌水速度减缓，因此收面工序宜适当推后，应比普通混凝土更接近终凝时再进行。此外，由于聚丙烯腈纤维混凝土具有较大的粘稠性，比普通混凝土更适合于滑模施工。对于预制混凝土制品施工时， 聚丙烯纤维混凝土也可减少搬运时的损坏。

4.聚丙烯纤维混凝土在高层钢结构工程中的应用探讨

根据聚丙烯纤维混凝土的特性，它在高层钢结构工程中主要可以用于下列结构部位。

4.1地下室部分

在高层钢结构工程地下室中，普通混凝土通常因微裂纹或开裂而降低了防渗能力，使地下室十分潮湿，影响机电设备正常运行。而聚丙烯腈纤维混凝土因其抗渗能力强，目前在上海等地高层建筑的地下室有大量成功应用经验。国外已经在许多诸如水池及海岸工程等对抗裂防渗有较高要求的混凝土构筑物中，采用了聚丙烯腈纤维混凝土，既抑制了混凝土的塑性龟裂，又提高了抗渗性能，对薄壁结构尤为适宜。

4.2板式混凝土结构

聚丙烯腈纤维混凝土目前得到最广泛应用的场合主要是楼板结构，楼板厚度大多较小，混凝土浇筑后因钢框架约束，容易发生裂缝。聚丙烯腈纤维混凝土因其干缩量小，初凝时的塑性收缩微裂纹得到抑制， 因此可以减轻这类楼板混凝土开裂问题。在常规设计中，为了防止表面收缩裂缝，往往设置了表层分布钢筋网。由于钢筋网中间距一般为15～20cm, 因各种原因，有时实际起不到防止混凝土表面裂缝的目的。采用一定掺量的聚丙烯腈纤维混凝土来替代钢筋网可能是一个经济有效的措施，也大大简化了施工,加快了进度，很值得进行试验研究。

4.3工地路面

国内外在公路工程中采用聚丙烯纤维混凝土已有大量成功实例，工程建设实践证明聚丙烯纤维混凝土有良好的抗磨损和抗冲击疲劳特点，在高速公路上应用比普通混凝土路面使用寿命增加5～10 年。普通混凝土路面耐久性差，而钢纤维混凝土路面造价甚高，而且还有磨损轮胎问题。用聚丙烯腈纤维混凝土铺设路面，可以满足大型工程在施工期的施工运输要求。■

【参考文献】

［1］中华人民共和国国家标准．混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）．北京:中国建筑工业出版社，2002.

聚丙烯纤维篇10

【关键词】聚丙烯纤维；混凝土；力学性能

前言

在混凝土的使用性能规定中其普通物理力学方面的性能是最根本的，但也是最重要的，不但是混凝土结构设计时的直接依据，也是考察具体工程应用的重要对象。诸如混凝土早期的抗压强度、抗拉强度以及弹性模量等，这些性能在混凝土结构设计中都是非常重要的参考指标，其在现阶段的混凝土规范中的取值已不能很好的适用于现代混凝土工程，这方面的试验研究尚有些欠缺，正因为如此，本文就聚丙烯纤维混凝土的物理力学方面的性能进行了一系列试验研究，为降低混凝土结构的早期裂缝提供有价值的参考[1～3]。

1、不同水胶比条件下聚丙烯纤维对混凝土抗压强度的影响

1.1试验方法

试验用试件为100mm×100mm×100mm的三联立方体试件，在试验过程中应采取措施以保证能达到连续均匀加载，根据现行《建筑材料试验手册》，考虑尺寸效应的影响，当试验采用100mm×100mm ×100mm的立方体试件时，混凝土抗压强度的实测值需要乘以数值为0.95的系数以进行折减，计算结果取三个试件的算数平均值作为该组试件的抗压强度值。

根据图1-1，在0.35水胶比时掺聚丙烯纤维混凝土的抗压强度在3d龄期时，基准试验组混凝土的抗压强度实测值最高，掺入聚丙烯纤维的各个试验组呈现出十分不明显的规律，但所有抗压强度实测值均略小于KB1试验组。伴随着龄期的发展，混凝土试件的抗压强度值不断增长，7d龄期时，1p15试验组抗压强度实测值最高达到了48.14MPa，14d龄期时1p10试验组强度实测值最高，28d龄期时，掺入聚丙烯纤维的各试验组抗压强度实测值都比基准试验组混凝土抗压强度实测值高，抗压强度实测值随聚丙烯纤维掺入量的变化尚无一致的趋势，并没有伴随掺量的增加而呈现出严格的递增趋势，这中间在聚丙烯纤维掺量为1.0kg/m3时抗压强度值最高。由图1-2，在0.40水胶比条件下，3d龄期时各组聚丙烯纤维掺量的抗压强度实测值非常接近，基准试验组混凝土强度实测值位置靠近中间，7d龄期和28d龄期时，聚丙烯纤维掺量为2.0kg/m3时强度实测值明显比其它各试验组强度实测值低。在14d龄期和28d龄期时，强度实测值出现非常大的离散性。根据图1-3，在水胶比为0.55时，各试验龄期、各聚丙烯纤维掺量的混凝土试验抗压强度实测值都比基准试验组混凝土强度实测值低，可见聚丙烯纤维的掺入不利于抗压强度值的增长。14d龄期时基准试验组混凝土强度值比掺入聚丙烯纤维组混凝土强度值高出5%以上，但随着龄期的增长这种差距在逐渐减小。

1.3试验结果分析

在低水胶比条件下，混凝土试件的抗压强度值升高，合理掺入聚丙烯纤维的掺量可以增强混凝土试件的抗压强度实测值，分析认为在混凝土试件受压时试件会发生横方向的膨胀，因为聚丙烯纤维的掺入导致横方向的膨胀将会受到纤维筋的约束作用，因此延缓了试件破坏的进程，增强了纤维混凝土材料的延展性以及极限压应变值，实验过程中没有发生类似于普通混凝土试件的突然碎裂和抗压强度值的突然下降，而是在整个的试验过程中破坏趋于减缓。此外，在抗压强度值较高的混凝土试件中，混凝土同聚丙烯纤维之间的界面接触区域得到了加强，当混凝土试件发生开裂以后，填充于裂缝中间的聚丙烯纤维筋可以依靠着同混凝土试件接触界面间的黏结力发挥其作用，而不会轻易拔出，从而能够充分发挥加强作用。

2、不同水胶比下聚丙烯纤维对混凝土劈裂抗拉强度的影响

混凝土损伤理论认为混凝土裂缝的出现一般是因为拉应力超过了混凝土试件的极限抗拉强度值，故而，混凝土抗拉强度值对于研究掺聚丙烯纤维混凝土的抗裂性是一个非常重要的指标。我国的高等院校以及科研机构已经进行过许多直接拉伸破坏的试验，发现混凝土的直接拉伸试验操作复杂，混凝土试件很难保证一直处于轴心受拉状态，其破坏大部分均为偏心受拉状态下的破坏。美国认证协会（American Certification Institute，简称ACI）把劈裂抗拉强度的试验方法应用在纤维混凝土抗压强度值的测定，其测得的试验数据结果离散性非常小，另一方面，劈裂抗拉强度的试验方法在操作方面更加简单方便。中国高校大连理工大学在研究制定钢纤维混凝土结构的试验标准时所采用的也是劈裂抗拉强度的试验方法。对于聚丙烯纤维混凝土试件虽然还没有统一的、专门的标准进行试验指导，但是参照钢纤维混凝土试件的试验操作方法还是切实可行的。

2.1试验设备及方法

劈裂抗拉强度试验采用100mm×100mm×100mm的立方体试件做为试验试件，进行试验时，每一个混凝土试件在检测过程中都将在混凝土试件同设备之间垫上全新的长为150mm，宽为20mm，厚为3～4mm的木质的三合板。劈裂抗拉强度实测值的计算参照下面的公式进行：

式中，：fsp：混凝土试件的劈裂抗拉强度值（单位：MPa）

Pu：混凝土试件的破坏荷载（单位：N）

a：混凝土试件的边长（单位：mm）

F：混凝土试件的破坏荷载（单位：N）

A：混凝土试件的劈裂面积（单位：mm2）

2.2试验结果及分析

根据图2-1～2-3，可以得到不同水胶比条件下，混凝土试件在不一样的聚丙烯纤维掺量情况下，其劈裂抗拉强度实测值随试验龄期的发展曲线。看出在0.35、0.40、0.55水胶比情况下，基准试验组的混凝土试件14d龄期的劈裂抗拉强度实测值分别达到了28d龄期强度实测值的92.7%，92.9%，93.8%。由图中还能得到，劈裂抗拉强度实测值的增长趋势同抗压强度实测值较为相似，在早龄期时劈裂抗拉强度值增长趋势较快，14d龄期以后增长趋势减慢。在给定龄期条件下，若不考虑聚丙烯纤维掺量的作用，混凝土抗压强度实测值高的，其劈裂抗拉强度实测值也相对较高。相关文献显示[4～5]，伴随着混凝土试件抗压强度实测值的增长，其混凝土试件的劈裂抗拉强度实测值也随着增长，只是增长的速度比较慢。为了达到更好的研究聚丙烯纤维掺入量对混凝土试件的劈裂抗拉强度实测值的影响，排除掉混凝土试件的抗压强度实测值的作用效果，选用28d龄期的拉强比（劈裂抗拉强度实测值/抗压强度实测值）作为考察聚丙烯纤维掺量对混凝土试件的劈裂抗拉强度的影响规律。

根据图2-4，因为劈裂抗拉强度同混凝土的水化有一定的相关性，从而使得劈裂抗拉强度不可避免的同抗压强度之间产生了联系，当基体内部的水化反应进程减缓以后，劈裂抗拉强度实测值将随混凝土试件龄期的增长而逐渐降低。试验过程中0.35水胶比条件下混凝土试件的劈裂抗拉强度实测值同混凝土试件抗压强度实测值28d龄期时的比值大概在6-7%附近，0.40水胶比条件下劈裂抗拉强度同抗压强度28d龄期时的比值大概在7-8%，0.55水胶比条件下劈裂抗拉强度同抗压强度28d龄期时的比值大概在9%左右。因此能够得到，水胶比愈小拉强比愈小，水胶比愈大，拉强比愈大，而这也是导致高强度等级混凝土在延展性方面的性能要比低强度等级混凝土差的一个直接原因。

聚丙烯纤维影响混凝土试件劈裂抗拉强度的程度不能单纯由劈裂抗拉强度的实测值去衡量，还需要综合考虑混凝土试件抗压强度实测值的影响，因此使得拉强比这个指标可以很好的反应聚丙烯纤维对混凝土的增强作用。由图2-5能够得到，三条曲线走势层次分明，表现出水胶比的变化对拉强比指标的控制作用，是拉强比指标的重要影响因素。在较高水胶比条件下，掺入聚丙烯纤维后的混凝土试件的计算拉强比值只有小幅度的攀升，曲线走势很平缓。而在0.35和0.40水胶比条件下掺入聚丙烯纤维后的混凝土试件的计算拉强比值的增长却相当显著，尤其是在聚丙烯纤维掺量1.0kg/m3以下时，混凝土试件的计算拉强比曲线的走势非常陡峭，而聚丙烯纤维掺量超过1.0kg/m3以后，拉强比曲线走势又渐趋平缓，显示出聚丙烯纤维对混凝土试件拉强比指标的增强还存在着科学合理的掺量范围，这个掺量范围就在1.0kg/m3附近。总体上来说，聚丙烯纤维的掺入能够显著的加强混凝土的拉强比指标，这种加强效果在低水胶比条件下更加显著。

3、不同水胶比下聚丙烯纤维对混凝土弹性模量的影响

弹性模量是用来描述固体材料抵抗形变能力的物理量，能够表征固体材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度，是一种最重要、最具特征的力学性质。很明显混凝土材料不能算严格的弹性体材料，但在所施加荷载很小时，所施加在混凝土试件上的荷载值都在弹性的比例极限的变化幅值内，应力值和应变值近似成一条直线，而且还是正比例关系，也就是公式，这种近似关系产生的误差在实际工程计算中是不会造成不好的后果的。所有外界荷载的施加都将要通过混凝土试件产生一定的应力值，假如材料的弹性模量比较小，则试件就非常容易产生形变，通过试件的形变做功而把材料的内应力耗费掉；如果材料的弹性模量比较大，当试件受到荷载亦或温度升高后，混凝土试件基体就无法产生足够多的形变，这样就要在混凝土试件基体内部生成无法抵消的内应力，当这个内应力逐渐积累超过材料塑性变形的范围以后混凝土试件就将发生无征兆的脆性断裂，亦即脆断，脆断现象也是传统混凝土试件发生破坏的显著特点[6]。

建设工程施工单位在计算钢筋混凝土结构构件的变形、构件裂纹的发展和大体积钢筋混凝土结构的温度应力的时候，都需要混凝土材料的弹性模量的数值[7]。在具体的工程实际中[8]，也曾经出现过混凝土试件强度能够达到材料的设计要求但是材料的弹性模量偏低而引起变形值太大，使得钢筋混凝土结构构件不能够被正常使用，从而导致混凝土结构失衡的工程质量事故；在最近的高铁工程建设中对材料的弹性模量值也有非常高的要求，28d龄期的弹性模量值就要求达到35.5GPa。

3.1试验设备及方法

弹性模量试验采用尺寸为150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，每组试验采用6个试件，试验用压力试验机应符合国家现行规范GB/T 50081-2002中第4.3节的规定，微变型仪要符合国家现行规范GB/T 50081-2002中第4.4节的规定。具体试验操作步骤详见《建筑材料实验手册》[9]。

3.2试验结果及讨论

由Eshelby[10]的等效夹杂法理论来求解诸如混凝土等复合材料体的弹性模量的方法来计算掺聚丙烯纤维混凝土的弹性模量时能够得到，较高弹性模量条件下随着纤维体积率的增长，混凝土试件的弹性模量值也将随着上升。图3-1～3-3就给出了在不同水胶比条件下掺聚丙烯纤维混凝土试件的弹性模量值随所掺加的纤维体积掺量的变化曲线。从图中曲线能够看出，在0.35水胶比条件下，伴随着纤维体积率的增加，混凝土试件的弹性模量值均有不同程度的降低，当聚丙烯纤维掺量是2.0kg/m3时，混凝土弹性模量最高降幅达到了8.2%左右，在0.40水胶比条件下时，混凝土弹性模量最高降幅只有6.4%。当混凝土的水胶比进一步增大到0.55的时候，掺聚丙烯纤维混凝土的弹性模量值变化趋势不再显著，这也体现了小水胶比条件下高强度等级混凝土的弹性模量值对纤维的掺入更敏感，现今的工程实际中高强度等级的混凝土应用愈来愈广，聚丙烯纤维混凝土的此类特证必须引起足够的重视。尽管如此，在相对比较小的水胶比条件下，只要我们能够在合理的掺量范围内进行选用，聚丙烯纤维对混凝土试件的弹性模量的改善程度一定会在能够接受的范围内，在本文所试验的0.35水胶比条件下，聚丙烯纤维掺量是1.0kg/m3时，混凝土试件的弹性模量比基准组混凝土试件仅仅降低了4.9%。

4、结论

对掺聚丙烯纤维混凝土的普通物理力学性能（主要是抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量）进行了全面试验研究，结论如下：

（1）聚丙烯纤维的掺入对混凝土试件抗压强度的影响不要单纯看纤维的掺入量，在相异的水胶比条件下纤维掺量对抗压强度的影响趋势也不一样，较低水胶比条件下合理纤维掺量对混凝土试件抗压强度值有增强效果；

（2）在相同水胶比条件下，仍然存在一个对混凝土抗压强度有利的合理的聚丙烯纤维掺量范围；0.35和0.40水胶比条件时的合理聚丙烯纤维掺量都在1.0kg/m3左右，而在0.55水胶比条件下，不管何种聚丙烯纤维掺量的混凝土试件的抗压强度值均明显低于基准组混凝土；