改性聚丙烯纖維在混凝土中的應(yīng)用研究
摘要：本文研究了一種新型的合成纖維——多微孔型的改性聚丙烯纖維在混凝土中的摻加工藝及應(yīng)用效果。實驗表明，改性聚丙烯纖維摻加在混凝土中可以減少混凝土的裂紋，使混凝土表面光滑，而且混凝土的抗?jié)B性和抗凍性都有明顯的提高。
關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維 改性 混凝土 抗?jié)B性 抗凍性
1 引 言
混凝土的發(fā)展已有100多年的歷史，該材料因抗壓強度高、耐久性好、成本低等特點在建筑工程上得到廣泛應(yīng)用。但是混凝土又是一種多孔性的脆性材料，其抗拉強度遠遠低于抗壓強度，韌性差，對沖擊、開裂、疲勞的抵抗能力差；且由于裂紋的存在使水的滲入成為可能，從而影響到混凝土抵抗水滲透和抵抗冰凍的能力。多年來人們從原材料、配合比、外加劑、制造工藝、澆搗方法和養(yǎng)護工藝等等方面加以研究和改進，取得了很大成果，但是這些方法并未從根本上改變混凝土的性能弱點。
70年代，纖維增強水泥基復合材料發(fā)展起來，鋼纖維、玻璃纖維、合成纖維等纖維材料應(yīng)用于水泥混凝土中，可以多方面地改善混凝土的性能。聚丙烯纖維應(yīng)用于混凝土中，具有摻加工藝簡單、價格低廉、性能優(yōu)異等特點，近年來在國內(nèi)外得到廣泛的推廣應(yīng)用。
國內(nèi)目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纖維多是切割后的短而細的纖維，或者將纖維編織成網(wǎng)狀。本項目采用的聚丙烯纖維不同于以往的聚丙烯纖維，它是一種改性的多孔型聚丙烯纖維。該纖維是將β晶成核劑添加到聚丙烯中進行共混紡絲制成的多微孔型的聚丙烯纖維。該纖維的特點是化學性能好、耐酸堿，不導電，成本低廉，易于添加到水泥混凝土中。
2 試驗原材料
2.1 纖維
改性聚丙烯纖維是采用β晶成核劑添加到聚丙烯切片中進行共混、紡絲，并在拉伸時發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，導致體積縮小而產(chǎn)生微孔。
本文采用的纖維摻量為：0.6～0.9kg/m3。
2.2 水泥
哈爾濱水泥廠525普通硅酸鹽水泥。
2.3 粗骨料
黑龍江省玉泉產(chǎn)碎石。
表觀密度：2620kg/m3
堆積密度：1350kg/m3
針片狀含量：9.8%
碎石級配
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抗壓強度(MPa) |
3d |
7d |
28d |
|
先摻法 |
16.0 |
26.9 |
44.3 |
|
后摻法 |
14.2 |
25.7 |
43.3 |
4 摻改性聚丙烯纖維混凝土的性能
表2 試樣編號
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試件編號 |
X1j |
X1 |
X2 |
X3 |
X1y |
H1 |
|
滲透高度(cm) |
1.0 |
3.9 |
5.3 |
7.9 |
7.5 |
7.9 |
首先，在相同工藝條件下，隨著纖維摻量的增加(X3→X2→X1)，混凝土的滲透高度減??；同樣摻量的改性纖維與原纖維混凝土相比(X1，X1y)摻改性纖維的混凝土(X1)抗?jié)B性明顯好于摻原纖維的混凝土(X1y)；加高效減水劑及改性纖維的混凝土(X1j)，由于用水量降低，而混凝土的抗?jié)B性大大提高。
4.2 混凝土的抗凍性
混凝土試件在28天齡期時進行凍融試驗(+20℃～-20℃)，凍融循環(huán)25次后測量混凝土的重量損失和強度損失。試驗結(jié)果見表4。
表4 混凝土凍融試驗結(jié)果
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試件編號 |
X1j |
X1 |
O |
|
28d收縮×10-4 |
9.1 |
7.2 |
10.3 |
5 結(jié) 論
(1)改性聚丙烯纖維適合采用先摻工藝法添加到混凝土中，且易于在混凝土中混合均勻。
(2)摻加改性聚丙烯纖維的混凝土表面光滑、無裂紋，抗?jié)B性、抗凍性明顯提高。
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