合成纤维对不同强度混凝土塑性开裂性能的影响

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1、2014年第1期(总第130期江西建材应用研究合成纤维对不同强度混凝土塑性开裂性能的影响●姚权，施靖雨，李长风江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京210008摘要：在混凝土中掺入适量的合成纤维可明显提高其抗拉强度、韧性和阻裂性寸信息见文献[。能等。以两种强度的混凝土为基体，系统研究了合成纤维种类和长度对混凝土塑性开裂性能的影响规律。结果表明，掺人合成纤维可明显提升3试验数据及结果分析混凝土的抗塑性开裂能力，其中PVA纤维与PAN纤维效果相当，PP纤3．1纤维种类的影响维略差；混凝土强度增加，合成纤维的抗裂性能提高；合成纤维长度是

2、影选取PVA纤维、PP纤维和PAN纤维等三种合成纤维，纤维体积掺响混凝土抗裂性能的关键因素，受纤维分散性的影响，并非越长越好。量均为0．10％，研究纤维种类对塑性开裂的影响。纤维种类对砂浆初关键词：合成纤维混凝土塑性开裂裂缝宽度裂时间的影响如图2所示；纤维种类对M30和M80裂缝宽度的影响如图3所示。引言由图2可以看出，无论是M30还是M80基体，掺入纤维均会延迟纤维混凝土是以混凝土为基材，以非连续的短纤维或连续的长纤基体的初裂时间，PAN纤维在M80基体中阻裂效果最佳，未开裂。由维作增强材料，均布分布于混凝土中形成的一种复合材料

3、⋯。加入纤图3可以看出，M30基体中，PVA纤维、PP纤维、PAN纤维对裂缝宽度维增强材料后，可极大的提高混凝土的韧性和抗开裂性能。纤维的种的降低幅度分别为42．O％、36．4％、46．9％；M80基体中，降低幅度分别类很多，如钢纤维、合成纤维、天然纤维等，其中合成纤维由于其价格适为85．4％、51．8％、100．O％。PAN纤维的抗裂效果最好，其次分别为宜，掺量较低，且施工方便，被广泛应用于广场、机场等大面积混凝土工PVA纤维、PP纤维；纤维对M80基体的阻裂效果优于M30基体。从程中。国内外对合成纤维开展了多方面的研究，如力学

4、性能、收缩变形M30转到M80基体中，PVA纤维和PAN纤维的抗裂效果均有明显的提性能、抗渗性能等_2-5]，但合成纤维改善混凝土性能的效果并无统一且升，提高幅度达100％以上，这是因为随着基体强度的增加，纤维与基体明确的定论。可以认为，合成纤维对混凝土性能的改善效果更主要取的界面粘结性能提高，阻止裂缝扩展的能力增强，且PVA纤维和PAN决于基体混凝土性能的影响。纤维的力学性能较为优异(见表2)；而PP纤维的抗裂性能提高幅度仅本研究以明晰合成纤维对混凝土的阻裂作用为目标，设计两种强为42．3％，这是因为PP纤维呈疏水性，与基体之间

5、的界面粘结力不如度的混凝土，开展合成纤维种类和长度对混凝土塑性开裂的影响研究，具有亲水性的PVA纤维，且力学性能相对较差，桥接性能较差。为合成纤维的实际应用提供数据支撑。1原材料及配合比1．1原材料鼍水泥为江南一小野田水泥有限公司生产的P·Ⅱ52．5硅酸盐水、塞泥；采用江南$95级磨细矿粉；细骨料采用河沙，细度模数为2．6，级配要釜合格；粗骨料采用江苏句容玄武岩碎石，5～20mm连续级配；采用江苏博特新材料有限公司生产的合成纤维(PVA纤维、PP纤维和PAN纤Fiber婶pO维)、萘系高效减水剂(JM—A)和聚羧酸系高性能减水剂(

6、PCAI)。水泥和磨细矿粉的化学组成见表1，合成纤维具体性能技术指标见表2。图2纤维种类对初裂时间的影响图3纤维种类对裂缝宽度的影响表1水泥和磨细矿粉的化学组成(％)3．2纤维长度的影响化学组成CaOMgOFe203A1203SiO2SO3Loss比较了PVA纤维长度对基体塑性开裂性能的影响，纤维长度分别水泥64．211．553．944．2919．893．25231为6mm、12mm和19mm。PVA纤维长度对基体初裂时间影响见图4；PVA纤维长度对M30和M80基体裂缝宽度的影响见图5。磨细矿粉31．495．311．542O．3

7、136．50251从图4可以看出，无论是M30还是M80基体，长度为12mm的PVA表2纤维的性能技术指标纤维延迟混凝土初裂时间的效果最为明显，其次分别为长度为18mm、纤维纤维纤维长度纤维直径密度抗拉强度杨氏模量断裂伸长6mm的PVA纤维；从图5可以看出，长度为12inm和18ram的PVA纤种类形状／g／cnl／MPa／GPa塞／％维抗塑性开裂的效果相当，裂缝总面积和平均宽度下降幅度较大，其中PVA单丝12l41．30】】2O28．778长度为12mm的PVA纤维抗裂效果更为优异，在M30基体中未发现开PP萤挫1239．40．

8、9l4324．O628．9裂现象。这是因为，随着纤维长度的增加，单根纤维与基体的界面粘结PAN自矩l21511．1871574823．6力增加，有利于裂缝处应力的有效传递，减少应力集中，因此抗开裂效果更为明显；但纤维长度并非越大越好，纤维长度过大，