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(shí)驗(yàn)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(qiáng)度高、耐久性好、成本低等特點(diǎn)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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，韌性差，對(duì)沖擊、開(kāi)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(lái)人們從原材料、配合比、外加劑、制造工藝、澆搗方法和養(yǎng)護(hù)工藝等等方面加以研究和改進(jìn)，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(diǎn)。
70年代，纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料發(fā)展起來(lái)，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(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的推廣應(yīng)用。
國(guó)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(xì)的纖維，或者將纖維編織成網(wǎng)狀。本項(xiàng)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(jìn)行共混紡絲制成的多微孔型的聚丙烯纖維。該纖維的特點(diǎn)是化學(xué)性能好、耐酸堿，不導(dǎo)電，成本低廉，易于添加到水泥混凝土中。
2 試驗(yàn)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(jìn)行共混、紡絲，并在拉伸時(shí)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，導(dǎo)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(jí)配
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抗壓強(qiáng)度(MPa) |
3d |
7d |
28d |
|
先摻法 |
16.0 |
26.9 |
44.3 |
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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(hào)
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試件編號(hào) |
X1j |
X1 |
X2 |
X3 |
X1y |
H1 |
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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小；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(shí)進(jìn)行凍融試驗(yàn)(+20℃～-20℃)，凍融循環(huán)25次后測(cè)量混凝土的重量損失和強(qiáng)度損失。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果
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試件編號(hào) |
X1j |
X1 |
O |
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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(wú)裂紋，抗?jié)B性、抗凍性明顯提高。
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