聚丙烯纖維混(hun)凝(ning)土的(de) 抗裂性 經濟學剖析

一、概述

聚丙烯纖維是一種新型的混(hun)凝土纖維，被(bei)建(jian)筑(zhu)工程界稱為混(hun)凝土的"次要加

強筋"，它是(shi)一種(zhong)經特(te)殊工藝(yi)停止紡絲、切斷、親(qin)水處置(zhi)后消費的高強度束狀單

絲纖維，參加混(hun)凝(ning)土(tu)或(huo)砂漿(jiang)中(zhong)后(hou)，可起到有效控制混(hun)凝(ning)土(tu)因固塑性收縮、干縮、溫(wen)度變化等(deng)(deng)惹起的微裂痕，避免或(huo)抑止裂痕構成及開展，大(da)大(da)改善混(hun)凝(ning)土(tu)防裂、抗滲(shen)、抗沖擊才(cai)能等(deng)(deng)作用。

二、聚丙烯纖維(wei)的作用機理

聚丙烯纖維(wei)化學性(xing)質穩定，它主要經過改動(dong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)物理力學性(xing)能(neng)(neng)來(lai)到達(da)(da)改動(dong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)內部構造的(de)(de)效(xiao)果。聚丙烯纖維(wei)自身與混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)骨(gu)料、水泥、外加劑(ji)不會發(fa)作任何抵觸，與混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)有(you)(you)良好的(de)(de)親(qin)和性(xing)，能(neng)(neng)夠疾速而(er)隨便地與混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)資料混(hun)(hun)(hun)合，而(er)且它在(zai)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中的(de)(de)散布極端平均，在(zai)電子顯微鏡(jing)下察看，每立(li)方厘米混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)內的(de)(de)纖維(wei)絲可到達(da)(da)20多條。由于聚丙烯纖維(wei)同水泥基體有(you)(you)嚴密的(de)(de)分離力，能(neng)(neng)在(zai)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中構成一種平均的(de)(de)亂向(xiang)支持(chi)體系，所(suo)以(yi)它摻入混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)能(neng)(neng)產生有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)三維(wei)增強(qiang)(qiang)效(xiao)果，就像在(zai)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中參加了大量的(de)(de)微小(xiao)細筋(jin)，同時它的(de)(de)效(xiao)果又(you)遠(yuan)遠(yuan)比增強(qiang)(qiang)鋼筋(jin)的(de)(de)效(xiao)果明顯。

聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)(wei)在混(hun)凝(ning)土(tu)中的(de)(de)(de)(de)亂向散(san)布有(you)助于削弱(ruo)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo)，它(ta)使收(shou)縮(suo)能(neng)量被分散(san)到混(hun)凝(ning)土(tu)中具有(you)高強(qiang)度(du)低彈性(xing)模量的(de)(de)(de)(de)纖(xian)維(wei)(wei)上，使纖(xian)維(wei)(wei)吸收(shou)局部(bu)能(neng)量，從(cong)而極大地進步了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)，抑止了(le)微細(xi)裂(lie)痕的(de)(de)(de)(de)產生和開展。同(tong)時，由無數根纖(xian)維(wei)(wei)在混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)部(bu)構(gou)成的(de)(de)(de)(de)支(zhi)撐體(ti)系(xi)，能(neng)夠有(you)效(xiao)地避免混(hun)凝(ning)土(tu)骨料(liao)的(de)(de)(de)(de)離析，保證混(hun)凝(ning)土(tu)早期泌水性(xing)的(de)(de)(de)(de)平均，從(cong)而避免了(le)沉降裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)構(gou)成。工(gong)程(cheng)理論也(ye)標明，參加(jia)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)(wei)，是(shi)控制混(hun)凝(ning)土(tu)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo)、干裂(lie)等(deng)非(fei)構(gou)造性(xing)裂(lie)痕的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)手(shou)腕。

三、混凝(ning)土中添(tian)加聚丙(bing)烯(xi)纖維的作用效果

?(一)保證混凝土的均質性。

混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)在澆灌(guan)后(hou)(hou)，通常都(dou)會(hui)發作(zuo)離(li)析(xi)現(xian)(xian)象(xiang)，即比(bi)重較大(da)的(de)骨料(liao)下沉與(yu)水泥砂漿有(you)所別離(li)，同時(shi)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)外表呈(cheng)現(xian)(xian)析(xi)水，并因(yin)而(er)(er)降低了混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)的(de)均(jun)質性，使混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)上(shang)、下部位(wei)的(de)性能呈(cheng)現(xian)(xian)差別，嚴(yan)重時(shi)還會(hui)使混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)呈(cheng)現(xian)(xian)裂痕。而(er)(er)在混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)摻加適量聚丙烯(xi)纖(xian)維后(hou)(hou)，平均(jun)散布于混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)中的(de)纖(xian)維，能夠起到承托作(zuo)用并阻止(zhi)上(shang)述(shu)離(li)析(xi)現(xian)(xian)象(xiang)的(de)發作(zuo)，從而(er)(er)保證了混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)的(de)均(jun)質性。

?(二)進步(bu)混(hun)凝土的抗裂性。

塑性狀態(tai)的(de)(de)混凝(ning)(ning)土強度極低(di)，而(er)剛澆灌(guan)后的(de)(de)混凝(ning)(ning)土，常(chang)會(hui)因氣候(hou)枯燥(zao)或刮(gua)風等緣由(you)招致混凝(ning)(ning)土外表失水較(jiao)大(da)，使混凝(ning)(ning)土發作塑性收(shou)(shou)縮(suo)而(er)呈現裂痕。硬(ying)化的(de)(de)混凝(ning)(ning)土由(you)于存(cun)在枯燥(zao)收(shou)(shou)縮(suo)、溫度收(shou)(shou)縮(suo)及碳化收(shou)(shou)縮(suo)，內(nei)(nei)部會(hui)產(chan)生(sheng)各種收(shou)(shou)縮(suo)應(ying)力(li)(拉應(ying)力(li))，當混凝(ning)(ning)土構(gou)造內(nei)(nei)產(chan)生(sheng)的(de)(de)拉應(ying)力(li)超越混凝(ning)(ning)土的(de)(de)抗(kang)拉強度時，混凝(ning)(ning)土就會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)量裂痕。

而聚丙烯纖維(wei)參(can)加混凝(ning)土后，就有(you)大量(liang)的單絲纖維(wei)平均地散布于混凝(ning)土中，并在(zai)混凝(ning)土內部構成(cheng)了(le)平均的亂向支撐體系，從而使(shi)收縮變形惹起的微裂(lie)痕，在(zai)產生過程中遭遇到纖維(wei)的阻撓，能量(liang)被耗費后微裂(lie)痕就難(nan)以進一(yi)步(bu)開展(zhan)。

?(三)進步混(hun)凝土的抗滲性。

摻(chan)(chan)入聚丙烯(xi)纖(xian)(xian)維可大幅度進(jin)(jin)步(bu)水泥基(ji)材(cai)(cai)的(de)(de)抗(kang)滲性(xing)，這(zhe)也要歸功于(yu)平均(jun)散布在(zai)(zai)混(hun)凝土基(ji)材(cai)(cai)中的(de)(de)數以(yi)千萬(wan)計的(de)(de)細纖(xian)(xian)維。摻(chan)(chan)加纖(xian)(xian)維的(de)(de)混(hun)凝土基(ji)材(cai)(cai)，在(zai)(zai)限制收縮的(de)(de)條件下，因失水干縮而引發裂(lie)(lie)痕(hen)，但(dan)由于(yu)纖(xian)(xian)維存在(zai)(zai)阻裂(lie)(lie)作用(yong)，從而顯著(zhu)減少了(le)初始(shi)裂(lie)(lie)痕(hen)的(de)(de)數量，有效地抑(yi)止了(le)裂(lie)(lie)痕(hen)的(de)(de)寬度和長度，從而大大降(jiang)低了(le)生成連通裂(lie)(lie)痕(hen)的(de)(de)可能(neng)性(xing)。測試標明:0.1體積摻(chan)(chan)量的(de)(de)纖(xian)(xian)維混(hun)凝土比普通混(hun)凝土抗(kang)滲才(cai)能(neng)進(jin)(jin)步(bu)100%以(yi)上。

?(四)進步混(hun)凝土(tu)的抗凍融(rong)性。

摻入少(shao)量短切聚(ju)丙烯(xi)(xi)纖(xian)(xian)維的(de)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)，其(qi)抗(kang)凍融(rong)性會(hui)大大進步(bu)。按(an)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)抗(kang)凍實驗法，經25次重復(fu)凍融(rong)，混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)不會(hui)發作分層(ceng)與龜裂(lie)現象。其(qi)緣(yuan)由就在于(yu):纖(xian)(xian)維在混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)資料(liao)內部各方向(xiang)上(shang)的(de)隨機平均散布(bu)，對資料(liao)整體產生微加筋作用，緩解(jie)了(le)溫度變化惹(re)起的(de)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)內部應(ying)力作用，阻止(zhi)了(le)溫度裂(lie)痕的(de)擴展;同時，聚(ju)丙烯(xi)(xi)纖(xian)(xian)維混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)抗(kang)滲才能的(de)進步(bu)，也(ye)有利(li)于(yu)其(qi)抗(kang)凍才能的(de)進步(bu)。

?(五)進步(bu)混凝土的耐火性(xing)和遇火時的平安性(xing)。

混(hun)凝(ning)土受熱爆裂的過程(cheng)，就是混(hun)凝(ning)土中的水分從混(hun)凝(ning)土內部逸出的過程(cheng)。隨著溫度(du)(du)的不時升(sheng)高(gao)，混(hun)凝(ning)土強度(du)(du)損失(shi)(shi)的速率(lv)隨之增(zeng)加，溫度(du)(du)到(dao)達600℃時，混(hun)凝(ning)土的強度(du)(du)會損失(shi)(shi)50%，到(dao)達800℃時，強度(du)(du)損失(shi)(shi)80%左右。

高(gao)(gao)強(qiang)度混凝土(tu)(tu)，由于(yu)(yu)(yu)(yu)密(mi)實(shi)度高(gao)(gao)、孔(kong)隙(xi)率低(di)，蒸(zheng)發通(tong)道(dao)(dao)不暢，水(shui)(shui)分(fen)能(neng)盡快逸(yi)出，從而(er)(er)會(hui)產(chan)生簡直到達飽和蒸(zheng)汽壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)過高(gao)(gao)蒸(zheng)汽分(fen)壓(ya)(ya)(ya)(ya)，由于(yu)(yu)(yu)(yu)蒸(zheng)汽分(fen)壓(ya)(ya)(ya)(ya)遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)超越了(le)混凝土(tu)(tu)抗拉強(qiang)度，最終必然招致混凝土(tu)(tu)不能(neng)抵御內(nei)部(bu)(bu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力而(er)(er)爆裂。但高(gao)(gao)性能(neng)混凝土(tu)(tu)參加聚(ju)丙烯纖(xian)(xian)維(wei)(wei)后(hou)，狀況會(hui)發作變化。當溫度為(wei)(wei)180℃，混凝土(tu)(tu)還處于(yu)(yu)(yu)(yu)自蒸(zheng)階(jie)段時(shi)(shi)，構(gou)造的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力還不是很大(da)，同(tong)時(shi)(shi)由于(yu)(yu)(yu)(yu)聚(ju)丙烯纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)熔點極低(di)(杜拉纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)熔點為(wei)(wei)165℃)，它在較低(di)的(de)(de)(de)溫度下就(jiu)會(hui)凝結，而(er)(er)且(qie)凝結后(hou)的(de)(de)(de)液態體積遠(yuan)(yuan)小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)(yu)其為(wei)(wei)固態時(shi)(shi)所(suo)占的(de)(de)(de)空間，于(yu)(yu)(yu)(yu)是聚(ju)丙烯纖(xian)(xian)維(wei)(wei)凝結后(hou)會(hui)構(gou)成(cheng)(cheng)眾多小(xiao)(xiao)孔(kong)隙(xi)，而(er)(er)且(qie)由于(yu)(yu)(yu)(yu)聚(ju)丙烯纖(xian)(xian)維(wei)(wei)分(fen)散平均性，纖(xian)(xian)維(wei)(wei)細(xi)小(xiao)(xiao)、量多，從而(er)(er)使(shi)得(de)混凝土(tu)(tu)內(nei)部(bu)(bu)孔(kong)隙(xi)構(gou)造發作變化，孔(kong)隙(xi)的(de)(de)(de)連通(tong)性增強(qiang)，為(wei)(wei)混凝土(tu)(tu)內(nei)部(bu)(bu)水(shui)(shui)分(fen)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)蒸(zheng)發提供(gong)了(le)便當通(tong)道(dao)(dao)，也就(jiu)降(jiang)低(di)了(le)由于(yu)(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)分(fen)蒸(zheng)發所(suo)構(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)氣壓(ya)(ya)(ya)(ya)，使(shi)混凝土(tu)(tu)構(gou)造內(nei)部(bu)(bu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力大(da)降(jiang)低(di)，從而(er)(er)避(bi)免(mian)了(le)爆裂現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)產(chan)生。

?(六)進步混(hun)凝土的抗沖擊性。

聚丙烯(xi)纖維(wei)(wei)固然剛度較低，傳送荷載(zai)的(de)才能差，但(dan)它能夠有效(xiao)地減(jian)小(xiao)裂痕尺度，加(jia)強(qiang)資料介(jie)質連續性，減(jian)小(xiao)沖擊(ji)(ji)波(bo)被阻(zu)斷惹(re)起的(de)部分應力(li)(li)(li)集中現(xian)象。而且纖維(wei)(wei)與水泥基料有極強(qiang)的(de)分離(li)力(li)(li)(li)，纖維(wei)(wei)能疾(ji)速地和(he)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土平均(jun)(jun)混(hun)(hun)合，構成三(san)維(wei)(wei)不定(ding)向支撐體(ti)系，所(suo)以，當混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土接受拉(la)力(li)(li)(li)和(he)沖擊(ji)(ji)時，平均(jun)(jun)散布(bu)且數(shu)量眾(zhong)多的(de)纖維(wei)(wei)會(hui)起到吸收能量和(he)分擔應力(li)(li)(li)的(de)增強(qiang)筋作用。

實驗證明，由于聚丙烯纖(xian)維的摻入，當混凝(ning)土受沖擊荷載(zai)作用時，纖(xian)維起到了

阻止混凝土中(zhong)裂(lie)痕擴散與開展的(de)作用(yong)，從而改善了混凝土的(de)整(zheng)體性(xing)能，使混凝

土的抗疲(pi)倦性有很(hen)大加強