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1、聚丙烯纤维对普通混凝土的改性机理蚕f圉—:...........聚丙烯纤维对普通混凝土的改性机理陈武林王辉廖晨彦(中南大学土木建筑学院长沙410075)工程技术摘要:本文综述了纤维对混凝土增强机理的两个理论,即为纤维间距理论和复合理论,得出聚丙烯纤维对普通混凝土的改性机理及聚丙烯纤雉对混凝土性能的影响.关键词:混凝土聚丙烯纤维改性机理中图分类号:TV431文献标识码:A文章编号:1674—098X(201o)o5(b)-O130-02纤维网是由聚丙烯合成的薄膜条带,加入到混凝土原材料中,在搅拌机的搅拌下,受到水泥,砂石料的冲击混合,成束的纤维会被
2、撕裂成大量单独的纤维,以三维方式均匀地无序分布在混凝土中.研究表明f】1,试验所用纤维纤度为15～17g/9000m,直径约为48m,长度为l9mm.试件的纤维掺入量分别为0.9kg/m和1.3kg/m.经搅拌机充分拌合,每立方米混凝土中分布的纤维根数分别约为2.8X10根和3.8X10根.这些无序分布的高延性纤维改善了混凝土的界面性质和密实性,将使混凝土的性能有较大的改善.1纤维增强机理的理论分析纤维对混凝土增强作用的理论目甫主要有纤维阻裂理论和复合材料理论.纤维阻裂理论又称"纤维间距理论",由Romualdi/Batson;~Mandel提出
3、.1.1纤维间距理论该理论根据线弹性力学来说明纤维对裂缝发生和发展的约束作用.该理论认为:在复合材料形成合破坏的过程中,纤维的加入可以有效地提高复合材料受力前后阻止裂缝引发与扩展的能力,达到纤维对混凝土增强与增韧的目的.简单地,可以表示为:Kr=K一K,,KrK1式中为复合材料强度因子;,,分别为外力作用下无纤维时应力强度因子合因纤维掺入产生相反的强度因子;为临界应力强度因子.当Kr≥K1时,材料则发生断裂破坏.图1纤维复合材料受力简图纤..I拉断l二,t纤维与基材脱黏基村多点开鬟{ll}～～_L,o;.爱;ll.麓,一一—一一rl图2纤维阻裂机
4、理l30科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald将上式展开,式中出现纤维平均间距参数,进而可推出纤维间距合断裂破坏的关系.1.2复合理论基本假定如下:纤维连续均匀平行排列,并与受力方向一致;纤维与基体粘结完好,即二者之间无相对滑动;纤维与基体均呈弹性变形,并且横向变形相等.如图1所示,外力沿连续纤维方向时,复合材料中应力:{c:{tvf4-{m-={fvl4-{一～复合材料的弹性模量可通过微分方程得到:d/一旦+一dvI+/dcd￡￡,d￡d￡d￡-v,4-++Q￡c(18cQ￡cQ￡cdv,cl1,由
5、于0,o,ddd故:=E+=Er+(1一)物理量注释略,其中+=1.对于单向不连续纤维来说,还必须考虑到纤维在开裂面两侧的埋入长度的随机分布问题;对于乱向不连续纤维来说,还必须进一步考虑影响纤维增强效果的方向性问题.1.3纤维在混凝土中的阻裂作用在道路混凝土中掺入纤维,由于表层材料中存在纤维,一方面使其失水面积有所减少,水分迁移较为困难,从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所减少;另一方面,低弹性模量的聚丙烯纤维相对干塑性浆体成为了高弹性模量材料,依靠纤维材料与胶凝材料之间的界面吸附豁结力,机械铆合力等,增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度,从而使
6、失水收缩产生的应力小于材料塑性抗拉强度,材料表面的开裂状况得以减轻,甚至消失.另外,由于纤维以单位体积内较大的数量均匀分布干混凝土内部,故裂缝在发展的过程中必然遭遇纤维的阻挡,消耗了能量,难以进一步发展,从而降低了混凝土的脆性,提高了混凝土的抗裂性能.从文献[31的研究得出,由于拉应力作用,水泥基体中凸透镜形状的裂缝端部产生应力集中系数,当裂缝扩展到基体界(下转132页)r,r.ii翻-:...........2.3不同分析方法的比对试验使用二苯碳酰二肼分光光度法,连续流动分光光度法对苏州市地区的地表水和废水中的六价铬结果比较:如表3所示.试验结
7、果表明,用连续流动分光光度法测定地表水和废水中的六价铬相对标准偏差为O%一2.1%,分析结果令人满意.2.4精密度与准确度的试验2.4.1标准样品测定表4标准样品测定标样值(mg/L)测得值(mg/I)标准样品0.231±0.O09mg/L0.2320.2320.234测定值(mg/L)0.23l0.2340.234平均值(mg/L)2=0.133标准偏差S,mg/L=0.0013相对标准偏差0.8表5Cr6+实际样品测定样品样品平行号F2073Hl26310.003O.()o10.0030.?}02测定结果30.0030.fH】2mg/[40.
8、002O.OO10.003O.0O】60.0030.OOl平均值x(mg/L)0.0030.0Ol标准偏差5,mg/L0.00040.0
