纤维作为增韧增强材料已经被广泛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。人们研究的热点集中于聚丙烯纤维的阻裂作用和强度的改善。
  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(纤维体积率为0%— 0.3%),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。我们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。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。

  聚丙烯纤维和粉煤灰对混凝土抗压强度、抗折强度及劈拉强度的影响见图3—图5,图6为混凝土的劈拉强度与抗压强度比——拉压比。由图3抗压强度试验结果可知,掺加聚丙烯纤维和粉煤灰后,混凝土的抗压强度变化不大,但是抗折强度和劈拉强度变化幅度较大,如图4所示,聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的3 d、7 d和28 d的抗折强度分别提高了39%和11%和19%,聚丙烯纤维对混凝土的劈拉强度(如图5所示)的影响规律与抗折强度相似,尤其是28 d聚丙烯纤维混凝土的劈拉强度达到了4.1 MPa,提高了45%。因此28 d的劈拉强度与抗压强度的比值为0.08,明显低于普通混凝土的拉压比(0.05),相对于普通混凝土,聚丙烯纤维混凝土的拉压比提高了46%,这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的引发,减少了裂缝源的数量,使裂缝尺度变小,同时由于有纤维的存在,在破坏之前有大范围的缓慢稳定裂缝扩展,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延伸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。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。

结论：

  a.在混凝土中掺加1.0‰聚丙烯纤维,可以降低坍落度的经时损失,使混凝土拌合物的泌水率降低了35%;而同时掺加聚丙烯纤维和粉煤灰可使混凝土拌合物的泌水率降低约43%。聚丙烯纤维粉煤灰混凝土与聚丙烯纤维混凝土对坍落度的影响基本相当,但对混凝土泌水率改善略好。
  b.加入聚丙烯纤维,与普通混凝土相比基本上没有降低,但其3 d、7 d和28 d劈拉强度和抗折强度均有所提高,28 d拉压比提高了46%。而聚丙烯纤维与粉煤灰同时加入时,劈拉强度、抗折强度、拉压比分别提高了50%、31%和48%。

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