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1、合成纤维论文后期合成论文工程用合成纤维及其标准体系 摘要:合成纤维是建筑工程领域应用最广泛的工程纤维。作者论述了工程用合成纤维的主要品种聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维的特点、应用和与使用相关的基本性能。针对我国现有工程用合成纤维标准的不足提出改进建议,提出建立并完善工程用合成纤维标准体系是当务之急。 关键词:工程用合成纤维;性能;标准体系 自20世纪70年代初以来,国际土木工程界与建筑业通过一系列工程实践已确认,在混凝土中掺入适量抗碱性好、均匀分布的工程纤维,有助于克服混凝土的某些缺点
2、、提高混凝土工程的质量和耐久性。目前应用最为广泛的是合成纤维。 1工程用合成纤维概述 工程用合成纤维是一种细而长的聚合物材料,其长径比一般在100以上,并且具有一定的抗拉强度、弹性模量和极限伸长率。 工程用合成纤维按材质分类常见的有:聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维等。 1.1聚丙烯纤维 聚丙烯纤维是由丙烯聚合成等规度97%～98%聚丙烯树脂后经熔融挤压法制成的纤维。聚丙烯纤维是当今在全世界混凝土工程中用量最大、使用范围最广的合成纤维。这是由于聚丙烯纤维优良的物理机械性能和优异的耐
3、酸、耐碱等化学稳定性,且原料来源广、制作技术不复杂、价格相对较低。 聚丙烯纤维常见品种按所用原料与纤维的尺度可分为两类,一类是用等规聚丙烯制成的尺度较小的纤维,可称之为“聚丙烯细纤维”;另一类是用改性聚丙烯或聚丙烯与聚乙烯的共聚物制成的尺度较大的纤维,可称之为“聚烯烃粗纤维”。这两类纤维在混凝土中所起的作用不同,各有侧重。为了使混凝土的性能达到全面增强的效果,近年来在国外某些混凝土工程中已同时掺入聚丙烯纤维与聚烯烃粗纤维。 1.1.1聚丙烯细纤维 按其形态可分为聚丙烯束状单丝纤维和聚丙烯膜裂网状纤维。 聚丙烯束
4、状单丝纤维的直径较小,直径一般不大于50μm,长度一般不大于20mm,是由等规聚丙烯熔融后经若干个喷丝孔直接拉丝制成的。纤维截面呈圆形或异形,若干根单丝经拉伸、定型并短切至一定长度后成为纤维束。纤维束在与混凝土拌和过程中可分离成单丝。 聚丙烯膜裂网状纤维单丝当量直径一般为68μm～97μm,长度一般不大于15mm～38mm,由等规聚丙烯熔体经挤出机拉制成为薄膜,再经高温下高倍拉伸以提高聚丙烯纤维的定向性并降低薄膜的厚度,然后使薄膜经针辊穿刺成为网状并切短成为一定长度的纤维束,纤维的截面呈矩形。在与混凝土拌和过程中,纤
5、维束可分裂成为单丝。 聚丙烯细纤维主要在混凝土的塑性阶段起着阻裂作用,减少和抑制混凝土的塑性沉降裂缝;在硬化混凝土中起着被动防火作用,防止混凝土在火灾中发生爆裂。 1.1.2聚烯烃粗纤维 聚烯烃粗纤维的直径大于0.1mm,长度大于30mm。多数聚烯烃粗纤维的断面为矩形,少数为异形。为增强纤维与混凝土的黏结,纤维表面经特殊的压痕、糙化处理,或使纤维具有波状外形。目前聚烯烃粗纤维有像剪切钢纤维一样的单丝纤维,也有由膜裂网状纤维与非膜裂单丝纤维相互缠绕成的螺旋形纤维束。 聚烯烃粗纤维与聚丙烯细纤维相比较,因纤维粗长、
6、弹性模量高,尤其是纤维与混凝土的界面黏结强度很高,可承接混凝土所传递的负载并显著减缓混凝土裂缝的扩展,能使混凝土在出现裂缝后仍然具有一定的承载与变形能力、吸收较多的能量,因而可显著提高混凝土的韧性,并相应提高混凝土的抗冲击性与抗疲劳性。 聚烯烃纤维主要适用于:1)工业与民用建筑的抗裂,防渗砂浆;2)抗裂防渗要求较高的地下室和地下工程,海堤水坝等盐水工程;3)各种预制混凝土产品;4)高速公路、桥梁、隧道、机场跑道等混凝土;5)对耐碱和化学腐蚀要求较高的化工厂等[1]。 1.2聚丙烯腈纤维 聚丙烯腈纤维又称腈纶纤维,
7、通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维。 人们在长期的工作中发现长期暴露于石棉下易患肺癌,对人体造成伤害,因此,人们开始寻找石棉在工程领域的替代物,通过研究发现聚丙烯腈纤维作为一种添加剂少量掺入水泥混凝土中可提高其使用性能。聚丙烯腈纤维做水泥、混凝土制品和路面用沥青混凝土中的增强材料,比聚丙烯纤维有更高的抗拉强度,更好的抗紫外线能力和耐高温耐严寒能力。 聚丙烯腈纤维在水泥混凝土和沥青混凝土中起着不同的作用。聚丙烯腈纤维用于水泥混凝土时:有效提高水泥混凝土的抗裂能力;提高水泥混凝土的抗渗性和抗冻性,增加
8、耐久性纤维,大大减少混凝土中毛细孔的尺度和连通毛细孔的数量,有效提高水泥混凝土的抗冻性和抗渗性;降低混凝土的脆性,使已开裂的混凝土强度得到保障;提高混凝土的耐磨能力,抗拉强度和韧性;提高混凝土的抗冲击性、抗震、抗龟裂能力;大大提高混凝土的抗冻能力,有效提高耐久性。聚丙烯腈纤维用于沥青混凝土时:提高沥青混凝土合料的分散作用;在沥青混
