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摘 要：本文简单阐述了纤维在混凝土中的作用及纤维混凝土的分类及特性，并着重叙述了聚丙烯纤维混凝土的机理、各项性能，以及在工程中的应用情况，最后概括出聚丙烯纤维混凝土的发展前景。
关键词：聚丙烯纤维 纤维混凝土 性能 应用
1 前言
纤维加筋材料的应用已有很长的历史，不过作为一种典型的混凝土复合材料加以大规模研究、开发和利用却仅有几年时间，其中钢纤维是被最早发现并投入工程使用的纤维。由于钢纤维的自身缺陷，人们开始将视角转向其他材料。进入80年代，随着材料科学的进步，碳纤维、有机合成纤维、木纤维等新的纤维，被逐渐开发出来。由于新的纤维，种和传统的钢纤维相比具有完全不同的性能特点，对水泥混凝土也有独特的改性作用，因而有关的研究和应用受到了广泛重视。发达国家在纤维混凝土领域的研究重点，也从传统的钢纤维、玻璃纤维逐渐转移到这些新型的纤维混凝土上。
2 纤维混凝土简况
2.1纤维在混凝土中的作用
在混凝土中掺人短而细且均匀分布的纤维后，明显具有阻裂、增强和增韧的效果。纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者一的弱点，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用：
（1）阻裂作用
水泥基体在浇注后的24小时内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。
（2）增强作用
混凝土不仅抗拉强度低，而目前因存在内部缺陷而往往难于保证。当混凝土中加入适当的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。
（3）增韧作用
纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的主要指标，一般用混凝土的荷载—挠度曲线或拉应力—应变曲线下的面积来表示，另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。
2.2 纤维混凝土的特性
在混凝土中掺入纤维，使混凝土性能发生明显改善，与普通混凝土相比，纤维混凝土具有以下特性：纤维在混凝土基体中可明显降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝。纤维混凝土开裂后，抵抗变形性能明显改善，弯曲韧性提高几倍到几十倍，压缩韧性也有一定程度的提高，极限应变有所提高，受压破坏时，基体裂而不碎。
3 聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀性强、强度高、加工性好、质轻、蠕变收缩小、价格低廉等特点，聚丙烯纤维的物理力学性能见表1。
3.1 聚丙烯纤维在混凝土结构中的作用机理
聚丙烯纤维的阻裂机理是聚丙烯纤维在混凝土结构中作用机理的重要方面。要提高混凝土的抗裂能力，可适当增配构造钢筋。但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效。但对由于变形引起的裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，仅靠配构造钢筋是难以奏效的。
3.2聚丙烯纤维混凝土的特点及性能
聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的抗冲击能力提高1倍，柔韧性提高400倍当聚丙烯纤维掺率在0.5%到1 %的范围时，纤维掺量的变化对静力弹性模量没有太大的影响，但疲劳变形模量则随着掺率增大而增大。纤维含量在1%到2%的聚丙烯纤维混凝土抗弯强度是普通混凝土的18到23倍。
聚丙烯纤维加入混凝土后，对控制混凝土的龟裂效果比普通混凝土高出90%到100%这是由于纤维的存在，降低了水分在混凝土中的迁移性，减少了泌水和体积变化，减少了混凝土的翔性收缩，从而减少或消除裂缝的产生；同时，由于纤维在混凝土中均匀分散，减少了混凝土内部由于干缩和自收缩所产生的微裂纹，井阻止裂纹的进一步扩展，截断水分的渗透，提高混凝土的耐久性聚丙烯纤维，加入纤维后，其会使原混凝土的水胶比及混凝土的性能发生变化，保证混凝土的稳定性，混凝土中掺入一定比例的改性聚丙烯纤维，明显改善混凝土的抗渗性能对延缓渗水、防止潮湿和有害介质对混凝土和钢筋的侵蚀起到良好作用，延长结构物的寿命。
微纤维可有效地阻止裂纹的产生和发展，提高混凝土的抗裂性，其原因主要是当微纤维加入混凝土后，成束的短丝随着搅拌，受到水泥、砂、骨料的冲击就会散开，成为约1000多万根的短纤维，均匀分布在混凝土内由于微纤维与混凝土之间握裹力极强，裂缝碰到邻近的微纤维时认即被阻挡，因而防止了裂缝的扩大，提高了混凝土的抗裂性在混凝土基体小变情况下，低掺量聚丙烯纤维（掺量为0.9kg每m3略微降低混凝土的抗压强度和抗剪强度，少许提高混凝土的抗弯强度，显一著提高混凝土的弯曲韧性和断裂能，从而起到阻裂和增韧作用，而对混凝土的抗冲磨性能几乎没有改变。
4.结束语
聚丙烯纤维混凝土不仅能够解决超长地下室墙体的温度应力问题，而且能够解决地下室墙体防渗，在一定程度上提高强度，提高混凝土的耐久性和使用寿命。虽然工程投资略有增加，但所占的比例极小，且能有效节省后期的维修费用，获得较好的综合经济效益。
发展高性能混凝土是当前水泥基材料的主要发展方向。具有可持续发展的特点。可提高建筑物的耐久性，延长建筑物的使用寿命，降低资源能源的消耗和环境污染程度。同普通混凝土相比，体积掺量在0.6kg/m3左右的聚丙烯纤维混凝土可使混凝土的抗裂能力提高近70%。抗渗能力提高60%到 70%在很大程度上改善混凝土的耐久性，提高混凝土性能。通过较少的前期投入，可以换取较好的工程质量效益。
关键词：聚丙烯纤维 纤维混凝土 性能 应用
1 前言
纤维加筋材料的应用已有很长的历史，不过作为一种典型的混凝土复合材料加以大规模研究、开发和利用却仅有几年时间，其中钢纤维是被最早发现并投入工程使用的纤维。由于钢纤维的自身缺陷，人们开始将视角转向其他材料。进入80年代，随着材料科学的进步，碳纤维、有机合成纤维、木纤维等新的纤维，被逐渐开发出来。由于新的纤维，种和传统的钢纤维相比具有完全不同的性能特点，对水泥混凝土也有独特的改性作用，因而有关的研究和应用受到了广泛重视。发达国家在纤维混凝土领域的研究重点，也从传统的钢纤维、玻璃纤维逐渐转移到这些新型的纤维混凝土上。
2 纤维混凝土简况
2.1纤维在混凝土中的作用
在混凝土中掺人短而细且均匀分布的纤维后，明显具有阻裂、增强和增韧的效果。纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者一的弱点，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用：
（1）阻裂作用
水泥基体在浇注后的24小时内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。
（2）增强作用
混凝土不仅抗拉强度低，而目前因存在内部缺陷而往往难于保证。当混凝土中加入适当的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。
（3）增韧作用
纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的主要指标，一般用混凝土的荷载—挠度曲线或拉应力—应变曲线下的面积来表示，另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。
2.2 纤维混凝土的特性
在混凝土中掺入纤维，使混凝土性能发生明显改善，与普通混凝土相比，纤维混凝土具有以下特性：纤维在混凝土基体中可明显降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝。纤维混凝土开裂后，抵抗变形性能明显改善，弯曲韧性提高几倍到几十倍，压缩韧性也有一定程度的提高，极限应变有所提高，受压破坏时，基体裂而不碎。
3 聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀性强、强度高、加工性好、质轻、蠕变收缩小、价格低廉等特点，聚丙烯纤维的物理力学性能见表1。
3.1 聚丙烯纤维在混凝土结构中的作用机理
聚丙烯纤维的阻裂机理是聚丙烯纤维在混凝土结构中作用机理的重要方面。要提高混凝土的抗裂能力，可适当增配构造钢筋。但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效。但对由于变形引起的裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，仅靠配构造钢筋是难以奏效的。
3.2聚丙烯纤维混凝土的特点及性能
聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的抗冲击能力提高1倍，柔韧性提高400倍当聚丙烯纤维掺率在0.5%到1 %的范围时，纤维掺量的变化对静力弹性模量没有太大的影响，但疲劳变形模量则随着掺率增大而增大。纤维含量在1%到2%的聚丙烯纤维混凝土抗弯强度是普通混凝土的18到23倍。
聚丙烯纤维加入混凝土后，对控制混凝土的龟裂效果比普通混凝土高出90%到100%这是由于纤维的存在，降低了水分在混凝土中的迁移性，减少了泌水和体积变化，减少了混凝土的翔性收缩，从而减少或消除裂缝的产生；同时，由于纤维在混凝土中均匀分散，减少了混凝土内部由于干缩和自收缩所产生的微裂纹，井阻止裂纹的进一步扩展，截断水分的渗透，提高混凝土的耐久性聚丙烯纤维，加入纤维后，其会使原混凝土的水胶比及混凝土的性能发生变化，保证混凝土的稳定性，混凝土中掺入一定比例的改性聚丙烯纤维，明显改善混凝土的抗渗性能对延缓渗水、防止潮湿和有害介质对混凝土和钢筋的侵蚀起到良好作用，延长结构物的寿命。
微纤维可有效地阻止裂纹的产生和发展，提高混凝土的抗裂性，其原因主要是当微纤维加入混凝土后，成束的短丝随着搅拌，受到水泥、砂、骨料的冲击就会散开，成为约1000多万根的短纤维，均匀分布在混凝土内由于微纤维与混凝土之间握裹力极强，裂缝碰到邻近的微纤维时认即被阻挡，因而防止了裂缝的扩大，提高了混凝土的抗裂性在混凝土基体小变情况下，低掺量聚丙烯纤维（掺量为0.9kg每m3略微降低混凝土的抗压强度和抗剪强度，少许提高混凝土的抗弯强度，显一著提高混凝土的弯曲韧性和断裂能，从而起到阻裂和增韧作用，而对混凝土的抗冲磨性能几乎没有改变。
4.结束语
聚丙烯纤维混凝土不仅能够解决超长地下室墙体的温度应力问题，而且能够解决地下室墙体防渗，在一定程度上提高强度，提高混凝土的耐久性和使用寿命。虽然工程投资略有增加，但所占的比例极小，且能有效节省后期的维修费用，获得较好的综合经济效益。
发展高性能混凝土是当前水泥基材料的主要发展方向。具有可持续发展的特点。可提高建筑物的耐久性，延长建筑物的使用寿命，降低资源能源的消耗和环境污染程度。同普通混凝土相比，体积掺量在0.6kg/m3左右的聚丙烯纤维混凝土可使混凝土的抗裂能力提高近70%。抗渗能力提高60%到 70%在很大程度上改善混凝土的耐久性，提高混凝土性能。通过较少的前期投入，可以换取较好的工程质量效益。