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聚丙烯粗纖維混凝土

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2007-08-23  來源:中國混凝土網  作者:中國混凝土網
核心提示:聚丙烯粗纖維混凝土

  過去研究應用較多的是聚丙烯細纖維(當量直徑10μm~100μm)混凝土,近年來國內外對聚丙烯粗纖維(當量直徑10μm ~1000μm)研究應用十分門。

  聚丙烯粗纖維按形態(tài)基本上可分為單絲纖維與纖維束兩種,如圖2所示。在纖維束中許多單絲纖維相互纏繞在一起,與混凝土拌合時再分散成為單絲。聚丙烯粗纖維在混凝土中的體積率為0.3 %~2.0 %。目前在工程中使用較多的有日本產的Barchip粗纖維、美國產的Forta Ferro粗纖維 與HPP152纖維,新近我國浙江寧波大成新材料股份有限公司研制的大成(DC)粗纖維,試驗表明,具有優(yōu)良的性能?,F(xiàn)簡要介紹由Barchip和DC粗纖維配制的纖維混凝土的力學性能、耐久性和工程應用情況。

  Barchip粗纖維抗拉強度為620 MPa~758MPa,彈性模量為6GPa,密度為0.90~0.92 g/cm3,纖維橫截面尺寸為1.6mm×0.6mm,長度為30 mm、42 mm和48mm,纖維表面有凹凸形的壓紋如圖2(a)。DC粗纖維抗拉強度為530MPa,彈性模量為7GPa,密度為0.95 g/cm3,纖維直徑為0.91mm,長度為30 mm、40 mm和50mm,橫截面為五葉形,長度方向有波浪形壓紋,如圖2(b)所示。

  粗合成纖維與細合成纖維和鋼纖維比較

  粗合成纖維是一種新型阻裂增韌材料,與鋼纖維、細合成纖維相比,具有下列的優(yōu)點:

  1)質輕;

  2)易于均勻分散;

  3)無腐蝕;

  4)明顯改善混凝土的韌性;

  5)顯著提高混凝土的抗沖擊性能;

  6)改善混凝土的抗疲勞性能;

  7)更適合用作噴射混凝土。

  (2)粗合成纖維混凝土的性能

  DC和Barchip粗纖維、盾形鋼纖維配制的纖維混凝土及普通混凝土進行力學性能試驗,在同樣配合比下,粗合成纖維摻量為6 kg/m3~13kg/m3, 鋼纖維摻量為 40 kg/m3 ~ 60kg/m3,試驗結果表明:

  1)DC粗纖維的界面粘結強度為3.1MPa, 與剪切鋼纖維的粘結強度相近。

  2)當粗合成纖維的摻量為6 kg/m3 ~13kg/m3時,纖維混凝土梁的初裂、破壞沖擊次數(shù)比普通混凝土梁分別提高了0.77倍~1.94倍、1.84倍~21.5倍;鋼纖維摻量為40~60kg/m3時,初裂、破壞沖擊次數(shù)比普通混凝土分別提高了3.24倍~3.43倍、4.73倍~5.95倍。表明鋼纖維對混凝土初裂時沖擊的性能提高優(yōu)于粗合成纖維,這與鋼纖維的高彈性模量有關;但粗合成纖維混凝土破壞沖擊性能明顯優(yōu)于鋼纖維混凝土。

  3)當纖維摻量為6 kg/m3 ~13kg/m3時,DC粗纖維混凝土彎拉強度比普通混凝土約提高3~16%;Baichip粗纖維混凝土彎拉強度比普通混凝土提高10~24%;鋼纖維摻量為40 kg/m3 ~60kg/m3時,彎拉強度比普通混凝土提高了8~34%。

  4)抗拉強度比普通混凝土約提高11.6~20.5%;極限拉伸應變提高40~83%;斷裂能提高150~210%。

  5)粗合成纖維對混凝土的增韌效果優(yōu)于鋼纖維。粗合成纖維摻量為6      kg/m3 ~13kg/m3時,韌性指數(shù)I5和I10分別比普通混凝土提高2.7~3.0倍和5.1~5.9倍,當DC粗纖維摻量為6kg/m3 , 鋼纖維摻量為60kg/m3時,混凝土的韌性指數(shù)I10分別 為6.25和5.18,增韌效果比鋼纖維提高21%。

  6)DC粗纖維混凝土的疲勞性能比普通混凝土有明顯提高,當應力水平0.5時,DC粗纖維混凝土200萬次未破壞,普通混凝土疲勞壽命70.2萬次。
 DC粗纖維混凝土與鋼纖維混凝土疲勞性能的相比,當應力水平0.5時,前者200
萬次未破壞,鋼纖維混凝土疲勞壽命115萬次,疲勞壽命至少提高74%。
  7)經濟比較,由試驗結果可知,當摻量6kg/m3時的 DC粗纖維混凝土與摻量60kg/m3的鋼纖維混凝土的性能接近計算,假定DC粗纖維40元/ kg,鋼纖維6元/ kg,則每m3混凝土中纖維費用:DC粗纖維混凝土 240元/m3;鋼纖維360元/m3, 可見,在混凝土性能相當時,每m3混凝土中DC粗纖維的費用比鋼纖維降低33%。

 
 
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