聚丙烯纤维在混凝土设计中推广应用

摘 要 聚丙烯纤维混凝土的应用，近年来在我国的工程修建界已经有了长足的生长。倍斯特纤维在修建工程中的推广和应用，不光进入时间早，工程实践多，而且涉及的工程种别和应用规模也广。本文团结倍斯特纤维在种种工程的大量推广应用的实践，从纤维作用的实质、纤维发生作用的条件、纤维的适当掺量、考量纤维混凝土的指标以及纤维混凝土配制的便易性等方面，对现在工程界中对聚丙烯纤维混凝土普遍存在的熟悉问题提出商讨，提出在聚丙烯纤维混凝土的推广和应用上需要解决的一些问题。

关jian词 聚丙烯纤维混凝土 倍斯特纤维 疏散性

1 纤维作用的实质

1.1 经由多年的推广，聚丙烯抗裂纤维主要用在蹊径、桥梁、机chang、地铁、工业及民用修建、水利工程以及预制构件、保温质料、干粉砂浆等各个方面。如高速公路收费站特殊路段；软下层路面；大型桥梁、立交桥、高架路的铺装层；桥梁修护；公路修补；修建物的地下室底板、侧墙、挡土墙；露天及室内停车chang、车道；飞机chang停机坪、机库；上人屋面、天面；楼板、楼梯板；转换层大梁、超大型梁和柱、直线加速器防辐墙、油库底座、溢洪道闸墩、石化焦炭塔框架、风力发电风塔基座等概略积混凝土；高强混凝土钢管混凝土柱；薄壁结构；装备基座；游泳池、储水池、化污池；排污管道、通讯电缆管道；网球chang、篮球chang；大型垃圾堆放池；核废物填埋、核废物储存容器；住宅小区蹊径；工业及民用修建的内外墙抹灰；室内装修；水渠、泄洪洞等冲磨混凝土；水利堤围；地铁、轻轨地下基础；隧道；涵洞、护坡；厂房、桥梁加固和修复等。自1999年防水专家将聚丙烯纤维写入《深圳修建防水结构图集》之后、广州、北京等地依据大量的工程实践数据和专家论证，在轻板墙体工程、保温工程方面接纳了倍斯特纤维规格、掺量和做法，将聚丙烯纤维的使用纳入了地方手艺规程。之后继续扩大的工程实践，以及其它许多品牌工程用纤维的大量推广和应用，为我国合成纤维混凝土开拓了一个优异的生长势头。

在差异类型工程和差异地域天气条件下的应用实践中，倍斯特纤维都取得了乐成。工程用合成纤维所起作用的本质到底是什么？怎样看待合成纤维所起的作用？随着现在泛起了众多品牌工程用合成纤维的开shi强烈竞争时，对此问题却引出了许多疑问。部门厂商宣传纤维作用的时间存在片面性，似乎只要在混凝土/砂浆中一掺加纤维，裂痕就不复存在，违反了纤维发生作用的机理和忽视了详细工程的个性条件。合成纤维解决的主要工具是混凝土早期的原生裂痕，无限强调合成纤维对裂痕的抑制作用是差池的。事实上，混凝土/砂浆掺加纤维，也只能是对非结构性裂痕的阻裂作用，不行能完全祛除裂痕。

1.2 微细纤维掺加在混凝土/砂浆中，以对裂痕的阻裂作用为主要表征，现实上由于低弹模的纤维掺加在相对高弹模的混凝土中，作用的实质是最大可能地降低了混凝土的脆性，从而解决了由于混凝土先天带来的某些不足方面的问题---因脆性引起的容易开裂等，对改善混凝土/砂浆内部结构起到了主要作用。这种作用差异于一ban的加筋配筋，而是一种从基础上对混凝土/砂浆自shen缺陷的改善。其中包罗有用zeng加混凝土的韧性；镌汰裂痕，提高抗渗能力；镌汰裂痕，延缓钢筋锈蚀；镌汰混凝土结构受到的化学侵蚀；zeng强抗冻融能力，镌汰混凝土结构遭受破损；镌汰混凝土的泌水，使外貌混凝土的质量得以改善；镌汰裂痕，提高耐磨性和抗攻击能力等等。所起的作用不是某几个强度指标能够体现的，而是多个指标的综合体现，尤其是混凝土耐久性。合成纤维混凝土成为海内理论界热衷研究的真正意义，也在于怎样真正展现、权衡纤维对混凝土作用的本质。正是由于hy590海洋之神检测中心在推广倍斯特纤维历程中，展现了其作用的实质，倍斯特纤维的应用才由简朴的外墙处置赏罚，逐渐转向应用于手艺难度较高，抗裂、抗渗、耐磨、抗攻击、抗震要求高的许多结构性主要部位。乐成应用的实例数不胜数，验证了合成纤维在混凝土中的作用，作为一种混凝土抗裂不行缺少的添加质料受到了工程界的接待。

混凝土是工程中用量最多的修建质料，也是最主要的结构质料，钢筋混凝土结构已成为天下上应用最普遍的结构形式。我国现在正举行着举世空前的大规模基础建设，可是有许多混凝土结构，包罗桥梁、蹊径、隧道、口岸、大坝、修建物等，在建时代或建成时间不长后泛起可见裂痕，影响外观，影响在侵蚀情形中运行结构的耐久性，还使一些结构的使用功效受到影响，袒露出较严重的耐久性问题，寿命低于设计寿命尺度。只有认真解决种种混凝土结构的耐久性，才气使资源充实获得使用。尽可能延伸种种修建物的寿命，延缓因时间推移而带来的结构清静性方面的威胁，保证其正常使用，才气尽可能节约重修和修复用度。在混凝土结构中大量推广普及合成纤维混凝土，不仅可以解决当前由于修建物向高、大、结构重大生长带来的一些问题，也应成为解决结构耐久性的一种主要手段。

2 纤维发生作用的条件

2.1 纤维发生作用的条件，可以从纤维外部和内部两个方面来明确。

2.1.1 外部：可从纤维在混凝土/砂浆中所处的形态以及纤维对集料的关系两个方面来明确。

纤维在混凝土/砂浆中能否乱向匀称漫衍，是关系到纤维能否发生作用的关jian。纤维作用的机理无论怎样诠释，都必须保证纤维在混凝土/砂浆中呈匀称、乱向漫衍的状态下才气施展作用。微裂痕在生长历程中，遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，使其难以进一步生长，从而阻断应力到达抗裂的作用。由于纤维在生产历程中对其外貌接纳差异的活性剂配伍举行处置赏罚，使纤维遇水匀称疏散，再加上外力与混凝土种种集料搅拌进一步使纤维与种种集料握裹。倍斯特纤维便于疏散匀称，是所有使用过gai产物的人yuan所公认的。hy590海洋之神检测中心一ban在蚲ai魉那逅蟹湃肷倭肯宋傩薪炼憧梢灾惫鄣姆⑾直端固叵宋柿⑻逍∽绰蚁蚴枭ⅲ页な奔浞胖枚疾换嵊刑笞洌欢承┩嗟牟铮炼罂赡苁枭ⅲ备舨痪帽慊嵘细∥恍踝床恪＞莘从惩ǔＳ泻笳遯ing况的纤维，在混凝土/砂浆的现实配制历程中多不易匀称疏散。这种视察措施和有人提出的“纤维层高稳固率”措施大同小异。由于聚丙烯纤维密度小于水以及纤维外貌活性剂的作用，疏散在水中的纤维受浮力及外貌活化能的影响，会逐渐泛起较为显着的分层和离析的状态，将差异品牌的短纤维放置在量杯中搅拌后静置，在差异的时间段丈量其悬浮状层高的措施来较量其稳固性的措施以判断纤维的疏散性。纤维对集料的握裹状态，是能否起作用的另一个关jian。纤维能够尽可能多的握裹集料，阻止在受力时被拔出。差异的纤维制成尺度差异，在电子显微镜下可以看到泛起差异的握裹集料的qing况。若是加入纤维后的混凝土塌落度没有损失，这种纤维不是疏散欠好就是握裹力差，纤维的作用无从谈起。

2.1.2 纤维能够起作用，还在于纤维本shen的力学性能。

如抗拉强度、拉伸极限、纤维匀称度、抗酸碱侵蚀和紫外光的老化能力等。据纤维专家诠释，抗拉强度和拉伸极限成一定的反比关系。这种关系要适当，并非纤维的抗拉强度特殊高才气发生高的阻裂效用。纤维在受到拉力的历程中发生拉伸变形，若是比值不适当，则抗拉强度不行能到达要求。虽然，由于制成质料的限制，gai数据只能只管知足要求。聚丙烯纤维抗拉强渡过大，可能会导致脆性加大。拉伸极限过大，混凝土/砂浆中的纤维在受力变形历程中又可能无法控制裂纹。据相识，倍斯特纤维的拉伸极限15%左右已经靠近自然纤维，需要一定的控制手艺才气生产。纤维的改性也体现在这一方面。拉伸极限指标也是权衡纤维抗裂能否真正到达作用的一种指标。

2.1.3 要真正熟悉每一种质料的特征和优劣，强调一种质料倾轧另一种质料的做法是行不通的。质料是一直厘革的，要一直熟悉和使用新的质料。只有充实验展质料的复合效应，才气综合解决工程中所遇到问题。

好比，具有高弹模的钢纤维和低弹模的聚丙烯混用，可在混凝土破损历程中划分起着差异的作用。聚丙烯纤维由于其数目多及性能特点主要约束混凝土早期原生裂痕及微观裂痕，在较低拉应力qing况下起作用；钢纤维根数不多但具有显着的zeng强，对宏观裂痕可以起到显著的阻裂作用。两种纤维可以从差异的阶段对混凝土裂痕的发生和扩展起到约束作用，提高混凝土的抗拉强度和抗弯拉强度，可以综合两种差异弹模的纤维吸收能量的优点，对混凝土内部的缺陷发生协同作用，既可以有用zeng强又可以有用zeng韧。

又如，在水工混凝土的应用中掺加粉煤灰或硅粉zeng加抗冲耐磨强度和抗裂。黄委会实验中心所做的配比试验，在掺加20%粉煤灰和倍斯特纤维0.6/0.9/1.2kg /m3掺量的qing况下，抗冲磨强度划分zeng加6—18%。南京水科院的试验证实，聚丙烯纤维和硅粉共掺，可以更有用地提高混凝土的抗冲磨性能33-58%。[2] hy590海洋之神检测中心在内蒙哈拉沁水库泄洪洞工程的实践中也证实晰这一点。

再如，倍斯特纤维的工程实践中，也有不少与UEA适用解决混凝土抗裂、抗渗问题的。如合肥高架桥桥面铺装层、安徽省职工运动中心和力天大厦大面积地下室底板C40P8和C55P8砼接纳粉煤灰、微膨胀剂和倍斯特纤维配制粉煤灰赔偿纤维混凝土，三种质料各自的抗裂效应互为增填补实验展各自的专长。

推广一种手艺和产物，应gai坚持科学的态度和实事求是。若是靠强调其词来推广，这种新手艺、新产物就不会有生命力。现在，在海内修建工程界中应用和推广的合成纤维有许多品牌，有入口的，也有国产的，其中良莠不齐，相差很大。由于工程用纤维的生产属于化纤行业，使用者为工程界。使用者对化纤生产是生疏的，无法从直观上判断纤维的优劣，但普遍体贴能否匀称疏散的问题。疏散性是外貌、直观的，可是从纤维的抗拉强度、舒展极限、握裹力等内在质量来看，不是直接靠视察能够得出结论的。若是在使用以后才发现问题，已经为时晚矣！

虽然，聚丙烯纤维在混凝土中所起的作用，说到底是一种辅助作用。hy590海洋之神检测中心通常将其称为ci要增强筋。混凝土虽然要求施工正常养护，不能以为添加了纤维就不会有裂痕而忽视正常养护。这一点，毋庸赘述。

3 纤维的合适掺量

3.1 适用的纤维掺量取何值？从合成纤维的制成质料来看，由于其耐酸碱、以及物理性的zeng韧和zeng强，广义地来说对混凝土是有益无害的。但到底何掺量才合适，理论界与工程界的意见不尽相同。从合成纤维在混凝土中所起作用的实质来看，只要添加合成纤维，一定会差异水平地解决混凝土先天的缺陷---脆性，因此无论怎样加都没有错，似乎接纳模糊理论来解决一个幅度的转变为更好。可是，从设计和施工角度来思量必须要有量化的指标。另从混凝土的事情性方面来思量，又不得不思量顺应施工的有关要求。

纤维掺量应gai视使用目的而定，同时思量混凝土的详细配比、集料和其它外加剂的详细qing况而定。现在多数厂家建议的掺量数据，多来自于理论界对纤维体积掺量0.05%和0.1%的试验结论数据。差异制成质料的纤维由于其比重纷歧，an照体积掺量盘算，折算为纤维重量掺量虽然就纷歧样。倍斯特纤维在种种现实工程的应用历程中，针对差异的要求，履历过每立方米混凝土/砂浆掺加0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.3kg不等的qing况，均属于低掺量，都得了优异的工程效果，掺量在0.7--0.9kg/m3时，已经能够知足设计的一ban要求了。一ban来说，反抗裂、抗渗、耐磨要求高的部位，掺量相对高一些；对使用特细砂地域的掺量相对高一些；有特殊要求的工程部位和用途要有特殊的配比。高掺量除特殊用途之外，在一ban工程应用中纷歧定适用。

纤维掺量的最可靠措施是因应工程目的举行试配，认真举行较量。尤其是大型工程的结构性部位应用更要认真、稳重举行纤维多种掺量的试配和性能较量，从而选择最佳方案。

3.2 质量差的纤维，不光不会对混凝土zeng强、zeng韧，反而会有负面影响。有人以为质量差的产物可以通过zeng加掺量来填补效用，质量差的产物加大掺量，反而更会因结团、蜂窝、朴陋造成严重问题，基础就不能用。现在，已经发生了因掺用纤维质量太差致使混凝土施工质量发生严重问题不得不下刻意炸掉的教训。生长合成纤维混凝土是要解决在新的条件下使工程做到最优，要保证恒久之计。尤其是对于水利、水电站这类工程更有着特殊意义。适当调整纤维掺量，要考究理论，也要考究履历。履历数据和理论数据团结起来，针对差异的工程部位，调整和选择适当的掺量，才是科学的态度。

3.3 合成纤维混凝土是一个新的手艺，而且在诸多工程中都已经证实是可以乐成应用的，履历数据在现在也是有推广意义的。现在关jian不在于数据取何值，而在于是否熟悉到这种手艺是可以解决现在工程中需要解决的问题。若是不需要解决，再好的手艺也没有应用和推广的须要，正所谓要“有的放矢”。

4 考量合成纤维作用的指标

纤维对混凝土的力学性能的最大改变，不是旨在提高其抗压、抗折等强度指标，而是极大限度地提高了混凝土的断裂能、延展性。沿用一ban对混凝土抗压强度、抗拉强度等性能的指标去权衡合成纤维混凝土，不能充实反映纤维对混凝土根天性能的改善。如前所述，合成纤维在混凝土/砂浆中所起作用是一个综合性的，在低掺量（体积掺量为0.1%左右）的条件下，具有zeng强、zeng韧的双重效果。尤其对于高强混凝土掺加合成纤维则特殊是使用其zeng韧的效果。从大量的实验室数据和工程试配数据来看，抗压强度指标有提高，也有降低。可是从转变幅度和绝对值来看，均不足以影响到混凝土的原有设计要求。之以是有时间某些强度指标泛起提高，也是由于解决了部门裂痕而带来的附加效应。

现在，由于合成纤维混凝土在我国研究和应用的历史较短，加之人们习惯于以试件的抗压或抗折强度权衡质料的性能水平，对zeng强指标思量多，对确能体现纤维作用的指标，如弯拉韧性、疲劳强度、疲劳寿命等zeng韧指标思量少。对合成纤维在混凝土中所起作用的考量指标若是仍然停留在原有熟悉的基础上，将会倒霉于合成纤维混凝土的推广。韧性指标应gai定量化，及早制订出适合国qing的统一的手艺规程，才气使合成纤维混凝土真正大面积推广使用。可喜的是，理论界已经开shi了对这方面的研究。一些专家和学者已经开shi从受弯韧度指数和剩余弯曲强度来研究和考量合成纤维对混凝土的zeng韧效应。最近，国家纤维混凝土学术委yuan会的专家们用直接拉伸试验获得了聚丙烯纤维混凝土应力—应变全曲线，倍斯特纤维混凝土在掺量0.6--1.3kg/m3时，抗拉强度比基准混凝土提高12-25%，极限拉伸应变提高37-49%，断裂能提高33-68%。

5 合成纤维混凝土配制的便易性

大量的工程实践证实，聚丙烯纤维混凝土的配制是简朴、易行的。

（1）简朴的物理性加筋，与制备混凝土的种种骨料、外加剂和水泥都不会有任何冲突。不需要改变原有的设计配比；

（2）对搅拌设眊ai挥刑厥獾囊螅菀自谏唐坊炷两涟枵净蛳謈hang操作；

（3）施工工艺上没有特殊的要求，不需要特此外培训，工人容易掌握。

合成纤维混凝土在外洋已经生长了20多年，我国在上世纪90年月中期以后开shi生长并逐渐被宽大工程界所接受。我国是生产和使用水泥混凝土的泱泱大国，合成纤维混凝土的应用还仅仅是在起步阶段。合成纤维混凝土真正的普及和生长，最终要靠成本低廉的国产纤维。而种种工程用合成纤维产物水平的真正提高，必须建设在手艺前进的基础上，任何急功近利、甚至弄虚作假，都市影响合成纤维混凝土作为一种新手艺的康健生长。