聚丙烯纤维在混凝土中的应用和发展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2005年第2期甘肃化工2005年6月聚丙烯纤维在混凝土中的应用和发展胡清，李德旭(甘肃兰港石化有限公司，甘肃兰州730060)摘要：通过分析聚丙烯纤维在混凝土中的作用，说明在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维能有效地改善混凝土材料的抗裂、抗渗、抗冻等性能，提高混凝土材料的功能耐久性。同时介绍了这种材料在高性能混凝土中的应用发展前景。关键词：聚丙烯纤维；混凝土；高性能混凝土聚丙烯纤维有许多独特的性能，如优良的加工性，耐化学品性、热黏性、较高的能量吸收能力，拉伸强度高。因此，在地毯和无纺布制造领域得到了较大的发展，在高性能混凝土中的应用也开始逐步

2、推广。．20世纪80年代初期，美国军队工程师的混凝土专家为解决军用混凝土工事在受炮火攻击后的抗碎问题，同时也为解决军事工程的耐久性问题，测试、研究了很多种材料和方法。最后确认，在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维效果最好。混凝土专家与美国最大的化工产品企业——合成工业公司的聚丙烯材料专家共同研制用于混凝土的专用纤维，并于1984年成功研制出了混凝土聚丙烯纤维——“FIBERMF_~H”。这是世界上第一种成功用于混凝土增强的聚丙烯纤维。它解决了聚丙烯纤维用于混凝土所遇到的问题。在国内，1993年上海建筑科学研究院对聚丙烯纤维在混凝土中的应用展开研究。1995年将聚丙烯纤维应用于上海港泰广场、

3、瑞安广场和国际体操中心的地下室建筑工程中，均取得了满意的效果。随着聚丙烯纤维防静电改性生产工艺的国产化水平不断提高，目前国内企业已能生产用于混凝土的特种聚丙烯短纤维。甘肃兰港石化有限公司(以下简称兰港公司)现已生产出这种专用聚丙烯纤维，经测试已达到进口同类型产品水平。这为我国在高性能混凝土中推广应用聚丙烯纤维提供了物质条件。1性能与作用1．1聚丙烯纤维的主要性能用于高性能混凝土中的聚丙烯纤维是经过特殊配方和生产工艺加工而成的改性材料，使其防静电性能和物理力学性能得到改善。目前兰港公司生产的聚丙烯纤维参数见表1。1．2聚丙烯纤维在高性能混凝土中的作用高性能混凝土最重要的特征是其优异的耐久

4、性⋯，耐久性可达100a，甚至可以达到500a，是普通混凝土的3-5倍。混凝土的高耐久性可以减少结构的维修与翻新，节约人工费和资源，尤其对重要工程、纪念性建筑有重要意义。收稿日期：2004一l1—29。作者简介：i~(1969一)，女，湖南古丈人，工程师，现从事塑料改性及新产品开发工作。39维普资讯http://www.cqvip.com开发应用甘肃化工2oo5年第2期与单一指标强度比较，耐久性表1聚丙烯产品主要性能参数是个非常复杂的问题，它涉及的内名称指标名称指标容和影响因素很多，但不管是由何纤维类型束状单丝抗拉强度／MPa276种原因引起的混凝土的耐久性不合密度／g"cn1～0．9

5、1导热性能低熔点／℃165导电性低格而产生的破坏，其最终均表现为燃点／℃580抗酸碱性高出现裂缝，因此，有效地提高混凝土弹性模量／·1TLrn叫>0．3吸水性无规格／mm38，19安全性无毒的抗裂性无疑对提高混凝土的耐久性有重要的意义，由此亦使混凝土高性能化。在混凝土内掺人聚丙烯纤维由于能有效地提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冻性能，因而增强了混凝土的耐久性】。1．2．1提高混凝土的抗裂性能·在混凝土内掺人专用的聚丙烯纤维并经搅拌后，由于聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀；同时由于细微，故比表面积大，每公斤聚丙烯微纤维连起来的总长度可绕地球10多

6、圈，若分布在1m3的混凝土中，则可使每立方米的混凝土中有近20条纤维丝，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。这种均匀的乱向支撑体系，能产生一种有效的二级加强效果[3】。聚丙烯纤表2抗冲击试验结果维的乱向分布形式可削弱混凝土的塑性收缩，收缩的能量被分散到无数的纤维丝上，从而可有效地增强混凝土的韧性，减少混凝土初凝时收缩引起的裂纹和裂缝。试验表明，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明显增多，并随着纤维掺量的增加而增加。因此，聚丙烯纤维的掺人大大地提高了混凝土的抗冲击性能，这一特性对于承受冲击疲劳荷载作用的混凝土路面是非常有利的。1．2．2提高混凝土的

7、抗渗性能在混凝土中掺人聚丙烯纤维，可以有效地抑制混凝土早期由于缩微裂及离析裂纹的产生及发展，减少混凝土的收缩裂缝，尤其是有效地抑制了连通裂缝的产生；另外，均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量聚丙烯微纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水与集料的离析性，从而使混凝土中直径为50～100nm和超过表3水压为1．2MPa时的抗渗试验结果100131Tt的孔隙的分布数量大大降低。由此可见，掺入聚丙烯纤维后由于有效地降低了混凝土的孔隙率，避免了