纖維作為增韌增強(qiáng)材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于混凝土工程中。纖維包括鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維等。其中聚丙烯纖維具有較低的自重,良好的韌性和阻裂性,低廉的價(jià)格等優(yōu)點(diǎn),近來備受國內(nèi)外專家的關(guān)注。人們研究的熱點(diǎn)集中于聚丙烯纖維的阻裂作用和強(qiáng)度的改善。
  普通混凝土和聚丙烯纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度對比實(shí)驗(yàn)(纖維體積率為0%— 0.3%),結(jié)果表明,隨著纖維體積率的增加,抗壓強(qiáng)度降低而劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度有所提高,隨后幾年內(nèi)其他研究者所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本與上述結(jié)果類似。我們研究了低摻率合成纖維在混凝土中的作用機(jī)制,歸納總結(jié)了合成纖維作為混凝土增強(qiáng)材料的特點(diǎn),明確指出低摻率合成纖維在混凝土中具有阻裂作用和增韌作用。聚丙烯纖維的摻入只改善混凝土的抗沖擊性能,對抗壓和抗折性能影響不大。隨著商品混凝土的迅速發(fā)展,混凝土不但要滿足強(qiáng)度要求,同時(shí)需要具有良好的施工性能,即適宜的坍落度值,較低的坍落度損失以及較低的泌水率等。聚丙烯纖維摻入到混凝土中對于混凝土的工作性的影響存在不同的觀點(diǎn)。

  聚丙烯纖維和粉煤灰對混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及劈拉強(qiáng)度的影響見圖3—圖5,圖6為混凝土的劈拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度比——拉壓比。由圖3抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知,摻加聚丙烯纖維和粉煤灰后,混凝土的抗壓強(qiáng)度變化不大,但是抗折強(qiáng)度和劈拉強(qiáng)度變化幅度較大,如圖4所示,聚丙烯纖維混凝土比普通混凝土的3 d、7 d和28 d的抗折強(qiáng)度分別提高了39%和11%和19%,聚丙烯纖維對混凝土的劈拉強(qiáng)度(如圖5所示)的影響規(guī)律與抗折強(qiáng)度相似,尤其是28 d聚丙烯纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度達(dá)到了4.1 MPa,提高了45%。因此28 d的劈拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比值為0.08,明顯低于普通混凝土的拉壓比(0.05),相對于普通混凝土,聚丙烯纖維混凝土的拉壓比提高了46%,這說明摻入改性聚丙烯纖維后,混凝土的抗拉強(qiáng)度有很大提高,改善了混凝土的脆性。分析其原因在于纖維的阻裂效應(yīng)。在混凝土結(jié)構(gòu)形成過程中,聚丙烯纖維阻止了裂縫的引發(fā),減少了裂縫源的數(shù)量,使裂縫尺度變小,同時(shí)由于有纖維的存在,在破壞之前有大范圍的緩慢穩(wěn)定裂縫擴(kuò)展,以及裂縫尖端存在微裂區(qū)或裂紋過渡區(qū)。由于聚丙烯纖維亂向分布的特點(diǎn),使阻裂也是亂向的,增加了裂縫開裂路徑的曲折性,使纖維混凝土材料在荷載作用下表現(xiàn)為裂縫緩慢的增長。由于裂縫緩慢增長,混凝土中擴(kuò)延裂縫所需的能量隨裂縫延伸而增加直至能量達(dá)到臨界值而發(fā)生裂縫快速擴(kuò)展而斷裂,使整個(gè)破壞過程延緩,改善了混凝土的脆性。裂縫的擴(kuò)展速度對劈拉強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)大于對抗壓強(qiáng)度的影響。因此,聚丙烯纖維的摻入大幅度提高了混凝土的抗拉性能,提高了混凝土的韌性。

結(jié)論：

  a.在混凝土中摻加1.0‰聚丙烯纖維,可以降低坍落度的經(jīng)時(shí)損失,使混凝土拌合物的泌水率降低了35%;而同時(shí)摻加聚丙烯纖維和粉煤灰可使混凝土拌合物的泌水率降低約43%。聚丙烯纖維粉煤灰混凝土與聚丙烯纖維混凝土對坍落度的影響基本相當(dāng),但對混凝土泌水率改善略好。
  b.加入聚丙烯纖維,與普通混凝土相比基本上沒有降低,但其3 d、7 d和28 d劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有所提高,28 d拉壓比提高了46%。而聚丙烯纖維與粉煤灰同時(shí)加入時(shí),劈拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉壓比分別提高了50%、31%和48%。

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