克裂速纤维增强混凝土抗裂性能

用聚丙烯纤维来防止混凝土的早期塑性收缩裂缝是近年来为解决混凝土裂缝难题而采取的新措施。研究了两种聚丙烯纤维(Cemfiber和DF)的掺量、纤维种类等参数对塑性收缩裂缝的影响规律;分别采用圆形、平板状试件来研究砂浆、普通混凝土和高性能混凝土的抗裂性能。研究结果表明:(1) 聚丙烯纤维可以显著提高混凝土抗裂能力,纤维掺量越高,抗裂能力越强;(2) 为防止裂缝,应该尽可能降低水泥用量和提高骨料用量;(3) 聚丙烯纤维提高混凝土抗裂能力的主要原因是纤维提高混凝土的早期应变能力、减小收缩应变、提高塑性抗拉强度和减小毛细管的表面张力。     

水泥混凝土道面早期抗裂性能试验研究

针对传统的普通道面混凝土施工后经常出现裂缝的现象,分析了裂缝产生的原因,提出在普通道面混凝土中掺加粉煤灰、聚丙烯纤维的新型道面混凝土,采用平板法进行了抗裂性能对比试验。结果表明：在普通道面混凝土中单掺粉煤灰或聚丙烯纤维,都能提高混凝土的抗裂性,而粉煤灰和聚丙烯纤维双掺的新型道面混凝土更能有效防止裂缝的发生,显著延长道面使用寿命。     

纤维混凝土的应用研究

通常队为,混凝士强度越高,其韧性越差,脆性越高,结构廷性和抗裂能力越不足,给结构抗震性能带来的安全隐患。在混凝土中掺入微细纤维的纤维混凝土不仅能够提高混凝土本身的延性和韧性,增强混凝土的抗裂性,而且对原材料加工几乎没有特别的要求,成本增加不大甚至还有可能降低。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、价格低廉和在低掺量下对混凝土的抗裂、增韧效果显著等优良的技术经济性能,因而在建筑工程中得到越来越广泛的应用。聚丙烯纤维混凝土是一种掺入少量短切聚丙烯纤维来增强或改善混凝土性能的复合材料。聚丙烯纤维混凝土在国外应用较多,在我国的工程中应用也日渐增多。低掺量的聚丙烯纤维掺人混凝土后可显著控制混凝土早期收缩裂缝,提高混凝土的耐久性。     

聚丙烯纤维对高强混凝土性能的影响

为了改善高强混凝土的性能,掺入聚丙烯纤维提高高强混凝土的抗裂性和耐久性.通过测试含聚丙烯纤维的高强混凝土的脆性系数、抗裂特征长度、渗透系数、氯离子扩散系数及抗冻等级,研究聚丙烯纤维对高强混凝土抗裂性、耐久性等性能的影响.研究结果表明:聚丙烯纤维能有效地降低高强混凝土的脆性系数和抗裂特征长度,使渗透系数和氯离子扩散系数稳定下降,抗冻耐久性稳定提高.从而有效地提高高强混凝土的抗裂性和耐久性等性能.     

聚丙烯纤维-钢筋/混凝土管节受力性能试验

顶管施工中钢筋/混凝土管节存在开裂现象,严重影响工程质量与后续营运。鉴于聚丙烯纤维具有改善混凝土抗拉、抗裂性能的作用,本文采用2种聚丙烯细纤维和1种聚丙烯粗纤维,设计了无纤维、单掺粗纤维及混掺三种尺度纤维的3组钢筋/混凝土管试件,进行了三点试验,对比分析管节的开裂破坏形态、荷载挠度曲线和开裂延性指标。并建立纤维混凝土管节三点试验的有限元模型,进一步探究聚丙烯纤维掺量对钢筋/混凝土管节受力性能的影响规律。结果表明,聚丙烯粗纤维可提高混凝土管的抗裂与承载能力,聚丙烯粗、细纤维的协同作用使管达到更高的使用和极限强度。相比无纤维管,混掺多尺度纤维提升管的使用强度和极限强度分别为28.7%和36.4%。此外,数值模拟合理地预测了纤维/混凝土管节的荷载挠度响应,并针对混凝土管节的极限强度值,得到单掺和混掺聚丙烯纤维时粗纤维的最佳掺量。      

混杂纤维高强混凝土层裂试验研究

采用Φ74 mm直锥变截面霍普金森压杆,对尺寸为Φ70 mm×600 mm,掺钢纤维和聚丙烯纤维的C80级混杂纤维高强混凝土(HFRHSC)试块,进行应变率为1~30 s-1的层裂试验。通过加置波形整形器和万向头,得到了适合层裂试验的理想电压时程波形,试验发现钢纤维和聚丙烯纤维的掺入可显著提高混凝土的层裂强度;HFRHSC层裂强度随应变率提高而提高;钢纤维对层裂强度的增强效应大于聚丙烯纤维的增强效应;混凝土层裂断面与试块自由端的距离基本呈现随应变率提高而减小的趋势,层裂次数随应变率的提高而增多,素混凝土试块的层裂破坏面较为平整,而HFRHSC试块的层裂面凹凸不平。     

废旧地毯纤维混凝土材料的实验研究

成功制备了废旧地毯纤维混凝土材料。通过红外光谱仪、万能试验机和扫描电子显微镜等手段研究了废旧地毯纤维的化学组成、力学性能和形貌,并探讨了不同废旧地毯纤维掺量对混凝土抗裂、抗压和抗渗性能的影响,在性能及工艺成本方面与聚丙烯纤维混凝土进行比较和分析。结果表明:从地毯中可回收大量廉价的聚丙烯纤维,可用于制备纤维混凝土;与普通混凝土相比废旧地毯纤维混凝土渗水高度降低60%左右,减裂效果可提高约70%,具有与聚丙烯纤维混凝土相同的抗渗减裂效果。利用废旧地毯纤维制备纤维混凝土材料,既可以减少环境污染,变废为宝,又可改善普通混凝土的抗渗和抗裂性能,具有良好的经济效益和社会效益。     

纤维对开裂后混凝土渗透性及裂缝恢复的影响

通过劈裂试验和渗透试验,研究了结构型钢纤维、聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维对开裂后混凝土的裂缝恢复率、劈裂韧性和渗透系数的影响。研究结果表明:钢纤维和聚丙烯粗纤维的掺入可限制裂缝扩展,使混凝土由脆性破坏转为韧性破坏,提高开裂混凝土在卸载后裂缝的恢复作用,显著减小开裂后混凝土的渗透系数。钢纤维掺量越高,裂缝恢复和渗透性降低越明显,钢纤维掺量由25kg/m~3增加至55kg/m3时,渗透系数减小了87%。钢纤维和聚丙烯粗纤维的掺入具有较好的正混杂效应,当裂缝宽度为150μm时卸载,单掺25kg/m~3钢纤维和4kg/m~3聚丙烯粗纤维与单掺35kg/m~3钢纤维相比,渗透系数减小了60%。而聚丙烯细纤维对开裂混凝土的裂缝恢复和渗透性影响较小。     

码头面层纤维混凝土的抗冲击性能与增韧机理

在C30素水泥混凝土中分别添加聚丙烯纤维、尼龙纤维、钢纤维配制纤维混凝土,进行抗弯曲冲击试验。以初裂次数、终裂次数、冲击韧性评价混凝土抗冲击性能的优劣。试验结果表明:添加钢纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维混凝土的冲击韧性分别是素混凝土冲击韧性的15.1倍、3.4倍、2.7倍。结合冲击破坏断裂特征,分析了纤维混凝土承受冲击载荷作用的几种能量吸收机制,对增韧机理进行了分析。钢纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维混凝土,纤维拔出功消耗能量分别是纤维断裂功消耗能量的25倍、1.72倍、0.93倍。纤维的滑移、拔出、断裂是聚丙烯纤维、尼龙纤维混凝土提高抗冲击性能的主要因素,钢纤维混凝土的抗冲击能力提高幅度最大除了纤维的滑移、拔出因素外,还归功于钢纤维对裂纹面的桥接作用。     

复合型补偿收缩混凝土在高层建筑地下室外墙裂缝防治中的应用

混凝土裂缝问题是混凝土工程中一个相当普遍的技术难题,本文就复合型补偿收缩混凝土在高层建筑地下室外墙裂缝防治中的应用做了简要叙述。介绍了补偿收缩混凝土和聚丙烯改性纤维的应用特点,在高层地下室外墙混凝土使用时,配制掺加聚丙烯改性纤维的复合型补偿收缩混凝土,充分发挥了聚丙烯改性纤维抗裂防渗的物理作用和膨胀剂膨胀抗裂的化学作用。     

玄武岩纤维对混凝土梁抗裂性能的影响

为研究玄武岩纤维对混凝土梁抗裂性能的影响,以纤维长度及纤维体积掺率为变化参数,对纤维长度分别为12mm和30mm,纤维体积掺率分别为0.1%和0.2%的4根纤维混凝土梁和1根对比梁进行静载试验,试验中对纤维混凝土梁开裂荷载、裂缝宽度以及挠度进行监测。结果表明:与普通钢筋混凝土梁对比,玄武岩纤维混凝土梁的开裂荷载显著增大,且裂缝宽度发展更为缓慢,相同荷载作用下的裂缝宽度和跨中挠度显著减小,其主要原因是玄武岩纤维改善了混凝土梁的抗裂和阻裂性能,提高了梁的整体刚度。     

结构型纤维对混凝土弯曲韧性和裂缝表面形态的影响

为了研究结构型聚丙烯纤维、结构型钢纤维及混杂纤维(包括结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维)对混凝土弯曲韧性及裂缝表面形态的影响,参照RILEM TC 162-TDF[10]标准进行混凝土开口梁的三点弯曲试验。利用激光扫描仪对每个试件裂缝表面形态进行信息采集。基于裂缝表面信息,计算了四种裂缝表面粗糙程度参数(即裂缝粗糙度(R_N)、分形维数(D)、z坐标正态分布的标准差(σ_z)和裂缝曲折度(τ)),并比较分析了裂缝表面粗糙程度参数与弯曲韧性参数之间的相关性。研究表明:随着纤维掺量的增多,混凝土弯曲韧性和裂缝表面粗糙程度均随之增大。与结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维相比,混杂纤维在提高混凝土弯曲韧性和增大混凝土裂缝表面粗糙度方面均展现出正混杂效应。与分形维数D、z坐标正态分布标准差σ_z和裂缝曲折度τ相比,裂缝粗糙度R_N与纤维增强混凝土梁弯曲韧性参数的相关性最为显著,且存在指数函数关系。基于该函数关系,可借助纤维增强混凝土梁的弯曲试验快速估测裂缝表面的粗糙程度。      

玄武岩—聚丙烯粗纤维混凝土管承载力试验研究

为改善素混凝土管易开裂、延性差等缺陷，基于纤维混凝土良好的抗裂性和耐久性，选用聚丙烯粗纤维和玄武岩纤维，设计了无纤维、单掺玄武岩纤维、单掺聚丙烯粗纤维及混掺玄武岩-聚丙烯粗纤维的四组混凝土管节，通过三点试验对比分析管节的开裂破坏形态、荷载-位移曲线和承载力，并建立纤维混凝土管节三点试验的数值模型，进一步探究聚丙烯粗纤维与玄武岩纤维对素混凝土管破坏形态和承载力的影响。结果表明，聚丙烯粗纤维可有效地改善混凝土管的破坏形态，提高混凝土管节的抗裂性能与承载能力，相比于无纤维管节，混掺玄武岩-聚丙烯粗纤维管B2P4的承载力提升了46.26%,效果最佳。此外，各组管节数值模拟结果与试验结果较为一致，承载力误差控制在5%以内，表明模拟合理。通过试验和数值模拟，获得提升混凝土管节抗裂性能和承载力的玄武岩-聚丙烯粗纤维的最佳掺量。     

聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程上的应用

80年代中期以来聚丙烯纤维混凝土在我国土建和交通行业逐渐得到应用,如高层建筑的地下室、污水处理厂的污水池、游泳池、粮食仓储库、大型停车场、高速公路路面、高架路路面、桥梁路面铺装层、机场停机坪、码头货物料场,以及在地下洞室、护坡等工程应用喷射聚丙烯纤维混凝土。由于其良好的性能价格比以及和常规混凝土相同的施工方法,使聚丙烯纤维混凝土得到广泛应用。本文主要阐述聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程上的应用。     

聚丙烯纤维在大体积混凝土裂缝控制中的应用

目前大体积混凝土结构的施工项目已经较为常见，但是大体积混凝土的裂缝质量通病却还没有得到很好的改善。虽然目前已经有很多关于防治大体积混凝土产生裂缝的施工技术，但是受客观因素或主观因素的影响，这些裂缝防治技术似乎很难起到很好的效果。现本文就来介绍一种新的裂缝防治方法，即利用聚丙烯纤维的特殊性能来解决这一问题。文章首先分析了聚丙烯纤维的相关概念和应用特点，继而以某工程为例，详细分析了其在大体积混凝土裂缝防治中的应用。     

聚丙烯纤维混凝土防渗面板的设计施工及抗渗效应

通过两岔水库防渗面板的应用,在混凝土入聚丙烯纤维形成乱向支撑有效的二级加强效果,有效地减少早期泌水,降低孔隙率,防止混凝土由于早期干缩和塑性裂缝,大幅度地提高大坝防渗面板聚丙烯纤维混凝土的抗渗效应.     

基于三点弯曲试验的聚丙烯纤维桥接应力研究

为研究聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维在混凝土开裂过程中桥接应力的变化规律,选用两种尺寸的聚丙烯细纤维和一种尺寸的聚丙烯粗纤维制备纤维增强混凝土试件,在试件上进行单边缺口梁三点弯曲试验,获得各组试件的荷载-裂缝切口位移曲线和荷载-位移曲线。基于试验结果,采用合成纤维细观拉拔模型,拟合PP纤维桥接应力曲线,并与实测纤维桥接应力曲线作对比,确定对应的PP纤维模型参数。研究结果表明:聚丙烯细纤维的桥接应力峰值为0. 20～0. 22 MPa,聚丙烯粗纤维的桥接应力峰值为0. 56 MPa,纤维桥接应力随裂缝宽度增加呈现先增大后减小的趋势;通过细观拉拔模型中的参数P_0、k_0、k_1,计算PP纤维在混凝土基体中的桥接应力;粗纤维具有较强的桥接应力,在混凝土开裂后表现尤为突出,能有效抑制宏观裂缝的扩展。     

纤维对混凝土的损伤、裂缝曲折度及裂缝恢复的影响

通过混凝土圆饼劈裂试验预制准确宽度的裂缝,研究了钢纤维（SF）、聚丙烯（PP）长纤维对荷载作用下混凝土的损伤、裂缝曲折度及裂缝恢复率的影响。使用数码显微镜（Supereyes）和Image Pro Plus图像处理软件对不同位置裂缝实际宽度进行测量。通过测量劈拉作用下穿过圆饼试件的超声波速,分析、对比了各组试件超声波速与裂缝宽度、损伤变量因子之间的关系。研究表明:纤维的桥接作用使裂缝扩展得以控制,同时提高了卸载时的裂缝恢复程度和裂缝曲折度。SF掺量为55 kg/m3的混凝土试件比SF掺量为25 kg/m3的混凝土试件,曲折度增加26.9%,混杂使用PP长纤维和SF对提高混凝土裂缝表面曲折度有显著的正混杂效应。桥接于裂缝处的SF有利于超声波的传播,减缓超声波速损失。超声波速随着裂缝宽度的增加而逐渐降低、且与裂缝之间存在较好的指数关系,可用于表征混凝土内部裂缝的扩展。      

聚丙烯纤维混凝土性能试验研究

采用普通聚丙烯纤维和辅特维聚丙烯纤维对普通水泥混凝土进行改性,测试其力学性能、耐久性能,并与基准混凝土进行比较,以揭示聚丙烯纤维对水泥混凝土性能的影响规律。试验结果表明：聚丙烯纤维能在一定程度上提高混凝土的力学性能,对混凝土的耐久性能有明显改善作用,并且辅特维聚丙烯纤维对混凝土性能的改性效果要优于普通聚丙烯纤维。     

聚丙烯纤维混凝土的研究

近几年来,应用化学纤维掺于混凝土以提高混凝土性能的技术,已引进世界工程界的关注,化学纤维中,尤以质优、价廉的聚丙烯纤维应用最为广泛,聚丙烯由于能够均匀分散在混凝土中,化学性质稳定、施工简单,在国际上已得到广泛的应用,在国内的混凝土工程中也逐渐为人们接受,而聚丙烯作为一种新型的混凝土增强纤维,已赢得了混凝土的“次要增强筋”的美称。