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混凝土抗裂性能如何提升?聚丙烯纤维混凝土实验研究要告诉你

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2017-03-04 18:00【
  纤维作为增韧增强材料已经被广泛用地应用于混凝土工程中。纤维包括钢纤维,碳纤维,玻璃纤维,聚丙烯纤维等。其中聚丙烯纤维具有比较低的自重,良好的韧性和阻裂性,低廉的价格等优点,近来备受国内外专家的关注。人们研究的点集中于聚丙烯纤维的阻裂作用和强度的改善。
    如ZOLLO等人于1984年进行了普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度及抗折强度对比实验结果表明,随着纤维体积率的增加,抗压强度降低而劈拉强度和抗折强度有所提高,随后几年内其他研究者所得实验结果基本与上述结果类似。
    沈荣熹教授研究了低掺率合成纤维在混凝土中的作用机制,归纳总结了合成纤维作为混凝土增强材料的特点,明确指出低掺率合成纤维在混凝土中具有阻裂作用和增韧作用。
    AM等人的研究结果表明聚丙烯纤维的掺入只改善混凝土的抗冲击性能,对抗压和抗折性能影响不大。随着商品混凝土的迅速发展,混凝土不但要满足强度要求,同时需要具有良好的施工性能,即适宜的坍落度值,较低的坍落度损失以及较低的泌水率等。聚丙烯纤维掺入到混凝土中对于混凝土的工作性的影响存在不同的观点。另外粉煤灰等工业肥料与纤维混凝土的匹配性也有待深入研究。
   

    上图说明掺入聚丙烯纤维后,混凝土的坍落度损失明显降低,这是由于混凝土中聚丙烯纤维表面吸附了一定的水分,从而导致混凝土的初始坍落度有所降低,但是随之时间的延长,拌合物浆体的水分蒸发速率比较缓慢,泌水率现象明显降低,粘聚性和保水性都有大幅度的提高。聚丙烯纤维纤维粉煤灰混凝土与聚丙烯纤维混凝土相比,坍落度损失基本相当。由此可以看出聚丙烯纤维可以延缓坍落度的经时损失。

    上图说明掺入改性聚丙烯纤维后,混凝土的抗拉强度有很大提高,改善了混凝土的脆性。分析其原因在于纤维的阻裂效应。在混凝土结构形成过程中,聚丙烯纤维阻止了裂缝扩展,以及裂缝尖端存在微裂区或裂纹过渡区。由于聚丙烯纤维乱向分布的特点,使阻裂也是乱向的,增加了裂缝开裂路径的曲折性,使纤维混凝土材料在荷载作用下表现为裂缝缓慢的增长。由于裂缝缓慢增长,混凝土中扩延裂缝所需的能量随裂缝衍生而增加直至能量达到临界值而发生裂缝快速扩展而断裂,使整个破坏过程延缓,改善了混凝土的脆性。位裂缝的扩展速度对劈拉强度的影响远大于对抗压强度的影响。因此,聚丙烯纤维的掺入大幅度提高了混凝土的抗拉性能,提高了混凝土的韧性。
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