聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究（Ⅰ）：抗塑性干缩开裂 …

研究了采用不同工艺制作的３种不同几何形态的聚丙烯纤维在不同掺量情况下对水泥基材料抗塑性干缩开裂性能的影响,结果表明：⑴聚丙烯纤维几何形态对抗塑性干缩开裂性能有明显影响,拉丝ＰＰ纤维效果最好,膜裂ⅡＰＰ纤维次之,膜裂ＩＰＰ纤维最差;⑵聚丙烯纤维掺量对抗塑性干缩开裂性能也有较大影响。随纤维掺量增大,抗塑性干缩开裂性能随之增强,在一定实验条件下,当拉丝ＰＰ纤维量（体积分数）≥０．１０％时,可使水泥砂浆免     

聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究(Ⅰ)--抗塑性干缩开裂性能

研究了采用不同工艺制作的3种不同几何形态的聚丙烯纤维在不同掺量情况下对水泥基材料抗塑性干缩开裂性能的影响.结果表明:(1)聚丙烯纤维几何形态对抗塑性干缩开裂性能有明显影响,拉丝PP纤维效果最好,膜裂ⅡPP纤维次之,膜裂ⅠPP纤维最差;(2)聚丙烯纤维掺量对抗塑性干缩开裂性能也有较大影响.随纤维掺量增大,抗塑性干缩开裂性能随之增强,在一定实验条件下,当拉丝PP纤维掺量(体积分数)≥0.10%时,可使水泥砂浆免于塑性干缩开裂.另外,对纤维阻止塑性干缩开裂的机理也进行了分析和讨论     

聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂的影响

通过圆环法的对比试验,研究了不同体积分数下聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂形态的影响,结果表明:聚丙烯纤维体积分数越高,水泥砂浆出现初始裂缝的时间越晚;各种体积分数下聚丙烯纤维水泥砂浆的裂缝形态均为多发型细微裂缝.分析了不同体积分数聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂性能的作用机理,以及多缝出现的原因.     

Y形聚丙烯纤维体积分数、环境温度、湿度对水泥砂浆塑性干缩开裂影响的三元线性回归分析

采用Y型聚丙烯纤维研究了纤维体积分数、环境温度、湿度对水泥砂浆塑性干缩开裂性能的影响。结果表明，在本实验条件下，纤维体积分数、环境温度、湿度与水泥砂浆塑性干缩开裂总权重值之间符合三元线性回归方程，且三个因素的显著性水平依次为纤维体积分数＞环境温度＞相对湿度。     

聚丙烯纤维对水泥基材料性能的影响

本文采用不同工艺制作的三种不同几何形态的聚丙烯纤维,在不同掺量情况下对水泥基材料抗塑性干缩开裂性能、力学性能和耐久性的影响进行了研究.结果表明:1.聚丙烯纤维几何形态、掺量对抗塑性干缩开裂性能有明显影响,在本实验条件下,拉丝PP纤维在Vf≥0.10%时,可使水泥砂浆免于塑料干缩开裂;2.聚丙烯纤维可使混凝土抗弯韧性指数明显提高,同时对混凝土力学性能基本上无不良影响;3.聚丙烯纤维对水泥基材料的抗渗性、抗冻性有一定程度的改善作用.本文探讨了聚丙烯纤维对水泥基材料性能作用机理.     

聚丙烯纤维参数对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响

利用圆环法测试研究了聚丙烯纤维掺量、长度、几何形状等参数对水泥砂浆在硬化阶段抗干缩开裂性能的影响．实验结果表明：三叶形聚丙烯单丝纤维的掺加能明显改善水泥砂浆在硬化阶段的抗干缩开裂性能，且其掺加的量越多，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；聚丙烯纤维横截面形状不同，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果也不同，其中横截面为三叶形的聚丙烯单丝纤维对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果较好；掺入的三叶形聚丙烯单丝纤维长度越长，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；三叶形聚丙烯单丝纤维经表面处理后，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响有所增大．     

纤维参数对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了纤维品种，纤维掺量，纤维直径，纤维长度及纤维几何形状对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：纤维品种不同，水泥砂浆抗塑性开裂性能不同；纤维掺量增大，水泥砂浆抗塑性开裂能力也将增大；纤维直径越小，纤维长度越大，水泥砂浆抗塑性开裂能力越大；纤维的几何形状不同，水泥砂浆抗塑性开裂能力有很大差异。     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石抗裂性能研究

为了研究聚丙烯纤维水泥稳定碎石的抗裂性能,对聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石梁式试件进行了干缩试验、温缩试验和抗弯拉试验,采用干缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数作为抗裂性的评价指标,对材料的抗裂性能随养护龄期、纤维掺量以及水泥掺量变化的规律进行了分析.结果表明,聚丙烯纤维的掺入可显著地增强水泥稳定碎石的抗干缩开裂性能和抗温缩开裂性能;随养护龄期的增长,聚丙烯纤维水泥稳定碎石的抗干缩开裂性能逐渐增强,而抗温缩开裂性能有略微的减小;在纤维体积分数小于0.1%的范围内,随着纤维体积分数的增加,水泥稳定碎石的抗干缩、抗温缩开裂性能均逐渐增强;随水泥掺量的增加,聚丙烯纤维水泥稳定碎石的抗干缩、抗温缩开裂性能均有逐渐减小的趋势.     

掺加PP纤维及膨胀剂提高水泥砂浆抗裂性能的研究

研究了聚丙烯纤维掺量、纤维长度及膨胀剂等对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明:纤维掺量增大,水泥砂浆抗塑性开裂能力增大;纤维长度越长,水泥砂浆抗塑性开裂能力越大;膨胀剂在低纤维掺量(0.05%)时,其控制砂浆塑性裂缝的效果较高纤维掺量(0.15%)时好;聚丙烯纤维和膨胀剂在配比合适的条件下,其叠加效果更好。     

混杂纤维高性能混凝土的收缩抗裂性能

试验研究了聚丙烯纤维(PPF)和碳纤维(CBF)及其混杂后对高性能混凝土的早期抗塑性收缩开裂性能及干缩性能的影响。结果表明,聚丙烯纤维、碳纤维及其混杂使用对高性能混凝土早期塑性收缩开裂及干燥收缩都具有较好的抑制作用,但其作用大小不同。单独使用纤维时,聚丙烯纤维抑制早期塑性收缩开裂效果优于碳纤维,而碳纤维抑制干燥收缩的效果优于聚丙烯纤维。混杂使用纤维时,存在纤维之间的搭配优势,当两种纤维按体积比1∶1混杂使用时,纤维总用量为0.2 Vol.%的高性能混凝土的抗早期塑性收缩性能最好,其抑制干缩的效果也较好。为了同时抑制高性能混凝土的早期塑性收缩和长期干燥收缩,试验所用纤维采用纤维总用量为0.2 Vol.%,聚丙烯纤维和碳纤维以体积比为1∶1的混杂使用最佳。     

芳纶纤维砂浆的抗折强度与抗塑性收缩开裂

研究了掺芳纶纤维水泥砂浆抗折强度与抗塑性收缩开裂性能.结果表明:随着芳纶纤维掺量增加,其水泥砂浆抗折强度、抗塑性收缩开裂性能均有所提高,掺量为1.5%(体积分数)时,抗折强度提高了26.49%,塑性收缩裂缝可减少到24.95%.另外,探讨了芳纶纤维增强水泥砂浆的作用机理.     

武汉长江隧道抗裂混凝土的研究

采用<混凝土结构耐久性设计与施工指南>CCES01-2004提供的平板开裂试验方法,研究了分别掺加凯泰改性聚丙烯纤维、有机仿钢丝纤维、钢纤维的混凝土的塑性收缩开裂性能.分析了不同纤维品种、掺量对混凝土开裂性的影响.研究结果表明,聚丙烯纤维对于有效抑制裂缝的产生和扩展,提高混凝土抵抗塑性收缩的能力效果最为明显,其次是钢纤维和有机仿钢丝纤维.     

索塔锚固区泵送高性能钢纤维混凝土的研制

普通纤维混凝土因可泵送性差很少用于索塔锚固区。采用多重复合技术,优选纤维混凝土配合比,并研究了各配合比的泵送性能;模拟干热环境,对优选的高性能混凝土(HPC)和钢锚箱锚固区专用高性能钢纤维混凝土(HPSFRC)进行了塑性收缩试验;研究了纤维掺量和减缩剂对塑性收缩和干燥收缩性能的影响,并对其机理进行了探讨。研究表明,经优化的高性能钢纤维混凝土2h内泵送性能优良。随着纤维掺量的增加,塑性收缩的开裂总面积下降,混凝土的抗裂等级提高。当钢纤维的体积掺量为0.8%时,高性能钢纤维混凝土自由干燥90d的收缩值同高性能混凝土相比下降了50%;有约束的干燥收缩66d试验环未见开裂,从而减少混凝土开裂的风湿,提高混凝土结构的耐久性。与同强度等级的高性能混凝土相比,钢纤维的加入也改善了混凝土的力学性能,高性能钢纤维混凝土的抗弯强度和劈拉强度提高了近30%。试验结果还表明,纤维体积率为0.6%的钢纤维与减缩剂复合后,对抑制塑性收缩和干燥收缩效果显著。     

高抗裂低收缩纤维混凝土性能研究

研究了高弹模聚乙烯醇纤维和低弹模聚丙烯纤维及其共同作用对混凝土力学性能和早期抗裂性能的影响,同时研究了混杂纤维、减缩剂及两者复掺对混凝土早期塑性收缩和干燥收缩的影响,讨论了复掺纤维和减缩剂对混凝土抗裂和收缩性能的作用机理.结果表明,纤维可明显提高混凝土的力学性能,改善抗裂能力,其中混杂纤维的效果要优于单一种类的纤维;减缩剂可显著降低混凝土塑性和干燥收缩,但与纤维复掺时作用效果稍有降低,需要采取适当措施保证纤维混凝土中减缩剂作用的发挥.     

纤维混凝土梁受弯试验及开裂弯矩计算公式

通过受弯试验测得添加玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维和硅灰的不同混凝土梁开裂弯矩,利用开裂弯矩试验值及材性试验值推算出各混凝土梁的塑性变形发展程度系数k值,并绘出受拉区混凝土开裂时的应力分布;然后根据k值计算得到各混凝土梁的截面抵抗矩塑性影响系数,并推导出玄武岩纤维及聚丙烯纤维混凝土梁的开裂弯矩计算公式.结果表明:各混凝土梁均满足平截面假定,添加纤维可以提高普通混凝土梁及掺硅灰混凝土梁的开裂弯矩;相同体积分数下,玄武岩纤维对混凝土梁开裂弯矩的提升效果优于聚丙烯纤维;推算得到的k值为纤维混凝梁开裂弯矩的理论推导提供了参考,同时可作为评价纤维混凝土梁开裂时受拉区混凝土塑性变形能力的指标;混凝土梁的开裂弯矩受劈拉强度和塑性变形能力的共同影响;所提出的玄武岩纤维及聚丙烯纤维混凝土梁开裂弯矩计算公式可以作为二者开裂弯矩计算时的参考.     

聚丙烯纤维砂浆抗裂性能的定量图像分析

结合数字图像分析技术,提出了评价纤维砂浆抗裂性能的方法。自行设计一套模具,研究了聚丙烯纤维长度和掺量对砂浆抗裂性能的影响,并分析了纤维砂浆的抗裂机理。研究结果表明:聚丙烯纤维能显著降低水泥砂浆的早期塑性开裂,且随着纤维掺量和长度的增加,其抗裂性能增强。这一研究方法实现了纤维抗裂性能的定量表征,为聚丙烯纤维在砂浆及混凝土中的应用提供了参考。     

Effect of the addition of synthetic fibers to concrete thin slabs on plastic shrinkage cracking

Plastic shrinkage cracks may occur even when standard precautions have been taken, which may impair the durability and serviceability of concrete structures. One way to prevent such cracks is by adding short fibers to the concrete mixture. The aim of this work is to evaluate the effect of the addition of synthetic fibers, such as polypropylene, glass, nylon and PET fibers in concrete cracking control. An experimental program was conducted to investigate plastic shrinkage cracking in small thin slabs, by varying the fiber volume fraction of fibers in the mixtures. Concluding remarks and a few recommendations are given at the end of the work.