改性聚丙烯纤维在混凝土中的应用研究

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1、改性聚丙烯纤维在混凝土中的应用研究--------------------------------------------------------------------------------http://www.arch-world.cn　　〔提　要〕本文研究了一种新型的合成纤维——多微孔型的改性聚丙烯纤维在混凝土中的掺加工艺及应用效果。实验表明，改性聚丙烯纤维掺加在混凝土中可以减少混凝土的裂纹，使混凝土表面光滑，而且混凝土的抗渗性和抗冻性都有明显的提高。　　〔关键词〕聚丙烯纤维　改性　混凝土　抗渗性　抗冻性　　1　引

2、　言　　混凝土的发展已有100多年的历史，该材料因抗压强度高、耐久性好、成本低等特点在建筑工程上得到广泛应用。但是混凝土又是一种多孔性的脆性材料，其抗拉强度远远低于抗压强度，韧性差，对冲击、开裂、疲劳的抵抗能力差；且由于裂纹的存在使水的渗入成为可能，从而影响到混凝土抵抗水渗透和抵抗冰冻的能力。多年来人们从原材料、配合比、外加剂、制造工艺、浇捣方法和养护工艺等等方面加以研究和改进，取得了很大成果，但是这些方法并未从根本上改变混凝土的性能弱点。　　70年代，纤维增强水泥基复合材料发展起来，钢纤维、玻璃纤维、合成纤维等纤维材料应

3、用于水泥混凝土中，可以多方面地改善混凝土的性能。聚丙烯纤维应用于混凝土中，具有掺加工艺简单、价格低廉、性能优异等特点，近年来在国内外得到广泛的推广应用。　　国内目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纤维多是切割后的短而细的纤维，或者将纤维编织成网状。本项目采用的聚丙烯纤维不同于以往的聚丙烯纤维，它是一种改性的多孔型聚丙烯纤维。该纤维是将β晶成核剂添加到聚丙烯中进行共混纺丝制成的多微孔型的聚丙烯纤维。该纤维的特点是化学性能好、耐酸碱，不导电，成本低廉，易于添加到水泥混凝土中。　　2　试验原材料　　2.1　纤维　　改性聚丙烯纤维是采用

4、β晶成核剂添加到聚丙烯切片中进行共混、纺丝，并在拉伸时发生晶相转变，导致体积缩小而产生微孔。　　本文采用的纤维掺量为：0.6～0.9kg/m3。　　2.2　水泥　　哈尔滨水泥厂525普通硅酸盐水泥。　　2.3　粗骨料　　黑龙江省玉泉产碎石。　　表观密度：2620kg/m3　　堆积密度：1350kg/m3　　针片状含量：9.8%　　碎石级配筛孔尺寸(cm)20161052.5累计筛余(%)2.555.295.399.499.8　　2.4　砂　　采用松花江江砂。　　表观密度：2570kg/m3　　堆积密度：1540kg/m3　

5、　紧密密度：1720kg/m3　　细度模数：3.08　　2.5　外加剂　　UNF—5高效减水剂。　　3　纤维掺加工艺的研究　　聚丙烯纤维在混凝土中的掺加工艺有二种：　　砂　　石　　　　——搅拌+纤维——搅拌——混凝土　　水泥　　水　　砂　　石——搅拌+水泥+水——搅拌——混凝土　　纤维　　第一种工艺是常工艺，我们称为后掺法：第二种工艺是将纤维与集料先干拌，然后再加入水泥和水，我们称为先掺法。二种工艺制备的混凝土强度见表1。　　先掺法制备的混凝土强度比后掺法高，尤其是早期强度有较大提高。先掺法纤维在与砂、石的干拌中被强烈分散

6、，从而分散性好；后掺法中纤维吸水润湿，后为水泥浆包裹，因而易成团，影响了纤维在混凝土中的均匀分散。　　表1　　　　混凝土抗压强度抗压强度(MPa)3d7d28d先掺法16.026.944.3后掺法14.225.743.3　　4　掺改性聚丙烯纤维混凝土的性能　　表2　　　　　试样编号编号X1X1jX2X3B1X1yO纤维掺量kg/m30.90.90.750.60.90.90工艺先掺先掺先掺先掺先掺先掺备注减水剂原纤维空白样　　试验发现，掺加改性聚丙烯纤维的混凝土成型后表面光滑，用电扇吹干早期无裂纹，而空白混凝土有明显的干缩裂

7、纹。　　4.1　混凝土的抗渗性　　混凝土试件在标养28天后进行抗渗试验。保持水压在1.3MPa，持续11小时，然后劈裂，测量渗透高度，其结果见表3。　　表3　　　　　　混凝土的渗透高度试件编号X1jX1X2X3X1yH1渗透高度(cm)1.03.95.37.97.57.9　　首先，在相同工艺条件下，随着纤维掺量的增加(X3→X2→X1)，混凝土的渗透高度减小；同样掺量的改性纤维与原纤维混凝土相比(X1，X1y)掺改性纤维的混凝土(X1)抗渗性明显好于掺原纤维的混凝土(X1y)；加高效减水剂及改性纤维的混凝土(X1j)，由于

8、用水量降低，而混凝土的抗渗性大大提高。　　4.2　混凝土的抗冻性　　混凝土试件在28天龄期时进行冻融试验(+20℃～-20℃)，冻融循环25次后测量混凝土的重量损失和强度损失。试验结果见表4。　　表4　　　　　　混凝土冻融试验结果试件编号X1jX1X2X3X1yB1O重量损失(%)0000000强度损失