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聚丙烯粗纤维混凝土

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-08-23  来源:中国混凝土网  作者:中国混凝土网
核心提示:聚丙烯粗纤维混凝土

  过去研究应用较多的是聚丙烯细纤维(当量直径10μm~100μm)混凝土,近年来国内外对聚丙烯粗纤维(当量直径10μm ~1000μm)研究应用十分门。

  聚丙烯粗纤维按形态基本上可分为单丝纤维与纤维束两种,如图2所示。在纤维束中许多单丝纤维相互缠绕在一起,与混凝土拌合时再分散成为单丝。聚丙烯粗纤维在混凝土中的体积率为0.3 %~2.0 %。目前在工程中使用较多的有日本产的Barchip粗纤维、美国产的Forta Ferro粗纤维 与HPP152纤维,新近我国浙江宁波大成新材料股份有限公司研制的大成(DC)粗纤维,试验表明,具有优良的性能。现简要介绍由Barchip和DC粗纤维配制的纤维混凝土的力学性能、耐久性和工程应用情况。

  Barchip粗纤维抗拉强度为620 MPa~758MPa,弹性模量为6GPa,密度为0.90~0.92 g/cm3,纤维横截面尺寸为1.6mm×0.6mm,长度为30 mm、42 mm和48mm,纤维表面有凹凸形的压纹如图2(a)。DC粗纤维抗拉强度为530MPa,弹性模量为7GPa,密度为0.95 g/cm3,纤维直径为0.91mm,长度为30 mm、40 mm和50mm,横截面为五叶形,长度方向有波浪形压纹,如图2(b)所示。

  粗合成纤维与细合成纤维和钢纤维比较

  粗合成纤维是一种新型阻裂增韧材料,与钢纤维、细合成纤维相比,具有下列的优点:

  1)质轻;

  2)易于均匀分散;

  3)无腐蚀;

  4)明显改善混凝土的韧性;

  5)显著提高混凝土的抗冲击性能;

  6)改善混凝土的抗疲劳性能;

  7)更适合用作喷射混凝土。

  (2)粗合成纤维混凝土的性能

  DC和Barchip粗纤维、盾形钢纤维配制的纤维混凝土及普通混凝土进行力学性能试验,在同样配合比下,粗合成纤维掺量为6 kg/m3~13kg/m3, 钢纤维掺量为 40 kg/m3 ~ 60kg/m3,试验结果表明:

  1)DC粗纤维的界面粘结强度为3.1MPa, 与剪切钢纤维的粘结强度相近。

  2)当粗合成纤维的掺量为6 kg/m3 ~13kg/m3时,纤维混凝土梁的初裂、破坏冲击次数比普通混凝土梁分别提高了0.77倍~1.94倍、1.84倍~21.5倍;钢纤维掺量为40~60kg/m3时,初裂、破坏冲击次数比普通混凝土分别提高了3.24倍~3.43倍、4.73倍~5.95倍。表明钢纤维对混凝土初裂时冲击的性能提高优于粗合成纤维,这与钢纤维的高弹性模量有关;但粗合成纤维混凝土破坏冲击性能明显优于钢纤维混凝土。

  3)当纤维掺量为6 kg/m3 ~13kg/m3时,DC粗纤维混凝土弯拉强度比普通混凝土约提高3~16%;Baichip粗纤维混凝土弯拉强度比普通混凝土提高10~24%;钢纤维掺量为40 kg/m3 ~60kg/m3时,弯拉强度比普通混凝土提高了8~34%。

  4)抗拉强度比普通混凝土约提高11.6~20.5%;极限拉伸应变提高40~83%;断裂能提高150~210%。

  5)粗合成纤维对混凝土的增韧效果优于钢纤维。粗合成纤维掺量为6      kg/m3 ~13kg/m3时,韧性指数I5和I10分别比普通混凝土提高2.7~3.0倍和5.1~5.9倍,当DC粗纤维掺量为6kg/m3 , 钢纤维掺量为60kg/m3时,混凝土的韧性指数I10分别 为6.25和5.18,增韧效果比钢纤维提高21%。

  6)DC粗纤维混凝土的疲劳性能比普通混凝土有明显提高,当应力水平0.5时,DC粗纤维混凝土200万次未破坏,普通混凝土疲劳寿命70.2万次。
 DC粗纤维混凝土与钢纤维混凝土疲劳性能的相比,当应力水平0.5时,前者200
万次未破坏,钢纤维混凝土疲劳寿命115万次,疲劳寿命至少提高74%。
  7)经济比较,由试验结果可知,当掺量6kg/m3时的 DC粗纤维混凝土与掺量60kg/m3的钢纤维混凝土的性能接近计算,假定DC粗纤维40元/ kg,钢纤维6元/ kg,则每m3混凝土中纤维费用:DC粗纤维混凝土 240元/m3;钢纤维360元/m3, 可见,在混凝土性能相当时,每m3混凝土中DC粗纤维的费用比钢纤维降低33%。

 
 
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