1、前言
1997年是英国推广在混凝土中使用聚丙烯纤维网(Fibermesh PPF)的12周年。1963年英国发现许多纤维制品能够有效地提高混凝土的抗冲击和抗破碎能力,其中之一便是聚丙烯纤维,因此,PPF的第一个商业用途便是生产带壳混凝土桩,并一直受到制造业的欢迎。
然而,到了80年代,PPF才被广泛应用,其中最主要的是用于地层支护的地面板用PPF,而在英国有数百万平方米的地面板用PPF增强。
网状PPF现也用于如海上防护工程、桥梁、挡水结构物及预浇混凝土和喷射混凝土。当前还有许多新的开发,如抗菌混凝土,用于沥青道路的薄混凝土面层,外露石料的表面吸音混凝土以及减少由于火灾引起爆炸剥落的高性能混凝土。
2、用于混凝土的聚丙烯纤维网
PPF网是由丙烯的聚合物或丙烯共聚物制成的烯烃类纤维制造而成的。聚丙烯是通过对熔融的丙烯聚合物进行熔融抽丝接着加以拉伸使纤维分子定向而生产出来的。把熔融的或柔软的聚丙烯加以挤塑形成片材或长丝,于是生产出两种类型的聚丙烯纤维。聚丙烯片材可以破碎成主要结构已成形的微小的纤维单元,并且可被切割成各种长度,从而生产出复丝或单丝纤维。
聚丙烯纤维网的加工过程简单、安全、干净,其化学性质呈惰性,并且能和所有品种水泥及骨料相容。
3、在混凝土中纤维如何发挥作用及其特点
在混凝土中,聚丙烯纤维剂量为0.1%至1%(体积)之间时,能提供既具有塑性,又具有刚性的优点。并且聚丙烯(PPF)能立即发挥作用,使混合料更具有粘结性,抑制了在压实时粗和重粒料沉降的趋势,以及有效地实现混凝土泵送。PPF纤维网能够在混凝土的临界凝固埋藏提高其抗拉应变能力。这可制止微细裂缝的形成,微细裂缝是硬化的混凝土的弱点。并可防止在表面产生清晰可见的破坏性的塑性裂缝。PPF纤维网的混凝土的抗压、抗弯和抗拉强度与普通混凝土没有显著的差别,但是,取决于纤维的尺寸和数量。混凝土出现第一个裂缝后其剩余强度是重要的。
经过16年多在世界范围的独立试验,现在又取得英国的证明资料:0.1%(体积)的PPF纤维网能抵抗混凝土表面泛浆、沉淀、塑性吸缩裂缝的出现,冲击力,磨耗及冻融循环并且还能降低渗透性,增强防火能力,提高剩余强度,具胡抗细菌防护作用。
4、聚丙烯纤维网加强混凝土的新进展
按美国材料与试验学会(ASTM)标准C1018所进行的试验表明:在混凝土中掺加PPF纤维网可达到一定韧性水平,当PPF纤维网剂量增加到0.5%(体积)时,其韧度比(剩余强度系数)可相当于掺入20kg/m3的钢纤维所能达到的水平。现在的试验显示出令人鼓舞的结果,即当纤维用量1%(体积)量,便能改善混凝土的抗剪强度,这样可在板柱联结设计方面提供选择。
掺有抗菌剂的PPF纤维网能够在混凝土结构的整个使用寿命期内有效地防止细菌侵蚀。有注册商标的防细菌产品可减少由于细菌诱发的混凝土管的腐蚀。有关试验正在进行中。
掺入PPR纤维网的外露石料的混凝土可增加其内部支承力,并且保持了粗骨料与表面接近。在美国,已经用了10年以上的薄层水泥混凝土罩面技术,近5年又掺入了PPF纤维网,这样可使在沥青路面上铺筑的50~75mm厚的混凝土罩面增加韧性。
强度在60~100Mpa的高性能混凝土在欧洲普遍推广。然而这种混凝土在200以上高温进将产生爆炸性剥离。由于聚丙烯的熔点是160~170,所以掺有PPF纤维网的混凝土具有使过热蒸汽通过毛细管达到表面的可靠的安全出口。
总之,对PPF纤维网的特性需进一步研究,使之成为混凝土结构设计及施工的一个组成部分。