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实践证明 ,纤维对混凝 土有阻裂作用 。表 1 列出几种单丝状合 成纤维的物理性能 ,并与混凝土进行比 较 。从表 1 可看出这些纤维的杨氏模量 均低于混凝土 ,但它们可在混凝土中起 阻裂的作用 。 目前国产聚丙烯年产量约为 190 万 t , 但用于纤维混凝土的 “短丝”很 少 。经浸水试验证明 ,国产纤维浸水后 纤维聚堆 , 在混凝土搅拌过程中结团 , 不能均匀分布 。而以美国产杜拉纤维为 代表 , 在技术上进行了重要的改进 , 其 纤维浸水后能分布均匀 , 具有高强 、抗 老化能力 ,对酸 、碱 、紫外线等具有较高 的抵御能力 ,在混凝土中能长期保持良 好的工作性能 ,可有效地控制混凝土塑 性收缩及裂纹问题 , 改善混凝土的抗 裂 、抗渗性能 , 有效提高抗冲击及防冻 能力 , 已大量用于地下工程防水 , 工业 与民用建筑的屋面 、墙面 、地面以及高 速公路 、桥梁工程中 。 2 杜拉纤维与混凝土强度的关系 应用杜拉纤维增强混凝土来提高 混凝土的抗裂性 、韧性和抗疲劳等性能 已成为工业与民用建筑中的重要途径 , 为使建筑工程界设计与施工有一套可 遵循的杜拉纤维混凝土的强度标准 ,通 过对它进行系列试验数值分析的结果 , 编出了与 混凝土规范相适应的强 度标准 。
聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用为：阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化之前，特别是在混凝土浇注后4～5小时之内，此阶段由于水分的蒸发和转移，混凝土内部的抗拉应变能力低于塑性收缩产生的应变，因而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入了聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维分布均匀，起到类似筛网的作用，减缓了由于粗粒料的快速失水所产生的裂缝，延缓了一条塑性收缩裂缝出现的时间。而当裂缝出现后，聚丙烯纤维的存在又使得裂缝 的发展受到限制，裂缝只能绕过纤维或把纤维拉断来继续发展，这就需要消耗巨大的能量来克服纤维对裂缝发展的限制作用，纤维的体积掺量越大，这种限制作用越强。而在普通混凝土中裂缝的 没有受到这样的限制作用，可自由发展，这就使得普通混凝土中的裂缝比加入纤维的混凝土中的裂缝要宽、要长。如图1所示，混凝土塑性收缩裂缝面积、裂缝宽及失水速率均随着纤维体积含量的增大而显著降低，说明聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗裂性能。
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尽管掺入混凝土基体中的高模量钢纤维主要起增强、增韧作用，然而钢纤维对基体的增强理论至今未能满意地解决，仍以复合理论和纤维间距理论并存。复合理论是研究脆性纤维增强延性基体材料的增强理论时提出的，将复合材料基体的性能视为与复合前完全一样，此时按混合法则计算是可行的钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,通过在桥面铺装中的应用，总结了钢纤维混凝土施工方法，技术要求及有关注意事项，为钢纤维混凝土的应用提供了经验。钢纤维配合比设计质量控制钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。
该标准中 C45～C80 纤维混凝土所 对应的力学指标比普通混凝土高出 2. 5 % 、 5 %、 7. 5 % 。变形模量 EDK 值随 纤维掺率 Pf 的增加而增大 , 当纤维掺 率 Pf ≤1 %时 , EDK 值可增大 15 %。 杜拉纤维与钢纤维 、玻璃纤维 、尼 龙纤维等同为混凝土增强用纤维 ,在水 泥基体中起的主要作用是 : 阻止基体中 原有裂缝的扩展并延缓新裂缝的出 现 ;提高基体的抗变形能力从而改善其 韧性与抗冲击特性 。不同的纤维有各 自的技术特性 , 所增强的方面各有所 长 , 也各有所短 , 只有充分发挥材料的 复合效应 ,才能综合解决工程中所遇到 的问题 。 3 用聚丙烯纤维配制高性能混凝土 一般提高混凝土的抗压强度对混 凝土的抗拉作用不大 , 而加入纤维后 , 可使混凝土在受弯开裂后 ,能承受一定 的弯曲荷载 ,这种特性称为韧性 。这种 低弹性模量纤维混凝土受弯开裂后的 弯曲特性与钢纤维等高弹性模量纤维 混凝土有较明显的差别 。因此 ,提高混 凝土材料的韧性 , 改善其脆性 , 将会有 很大的经济意义 。
