聚丙烯纖維是一種以聚丙烯為主要原料,以獨特生產工藝制造而成的高強度束狀單絲纖維。加入混凝土或砂漿中可有效的控制混凝土(砂漿)固塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂縫,防止及抑止裂縫的形成及發展,大大改善混凝土的阻裂抗滲性能,抗沖擊及抗震能力,可以廣泛的使用于地下工程防水,工業民用建筑工程的屋面、墻體、地坪、水池、地下室等,以及道路和橋梁工程中。
聚丙烯纖維的物化性能
纖維增強高性能混凝土的概述
水泥混凝土材料是目前世界上應用最廣泛的人造建筑材料,但混凝土因脆性而容易產生裂縫是其固有的弱點,普通高強混凝土其抗拉強度遠遠低于抗壓強度,而易發生脆性破壞,影響了工程的使用壽命。隨著我國城市建設的高速發展,建筑技術的不斷革新,高層建筑、高架路橋、地鐵交通等都對混凝土的性能提出了諸如:高抗拉抗壓、高韌性、高抗滲、阻裂、易于施工等更高的要求,于是在改造混凝土的過程中,纖維增強混凝土應運而生。
纖維增強混凝土,即是在普通混凝土中摻加或合成纖維或鋼纖維或玻璃纖維或碳纖維等,這體現了復合材料設計的思想,尤其是合成纖維增強混凝土,既保留了混凝土原存的高抗壓性的特點,又能大大增加其抗裂性能、韌性、及抗滲性、列加符合現代高新建筑工程的要求。砼伴聚丙烯纖維的作用機理
由美國的Remuald和Baton提出的纖維間距理論,根據線彈性斷裂力學來說明纖維對于裂縫發生和發展的約束作用。此理論認為聚丙烯纖維摻入混凝土中可降低混凝土體內裂縫尖端的應力集中系數。
根據Remuald的理論分析,當水泥基體中纖維的平均中心距<7.6mm時,纖維混凝土的抗拉或抗彎初裂強度均得以明顯提高,他還推導出了呈三維亂向分布的纖維平均中心間距的計算公式:
纖維在混凝土中的阻裂效應很大程度上取決于纖維的平均間距S值與單位體積纖維混凝土中纖維的根數N值。
Krenchel推導出的S值和N值計算公式如下:
由式(2)(3)可看出,當W為恒定值時,纖維直徑d越小,比重γ越小,則纖維間距S也越小,纖維根數N值越大。根據以上(2)(3)式計算的三種纖維的S值和N值如下表:
■對混凝土耐久性的改善:
TB219纖維由于良好的阻裂效果,從而大大減少裂縫的發生和發展,內部孔隙率的降低,使得外部環境中的水分腐蝕性和化學介質,氯鹽等的侵蝕、滲透減緩,也就是說,需要由裂縫提供的使破壞性、腐蝕性作用逐漸滲透并擴大的渠道,由于裂縫的大量減少,而變得微乎其微,對結構主筋的銹蝕的危害減少,從而使混凝土的耐久性得到極大的改善和提高。
■對混凝土耐火性能的提高:
在混凝土中,尤其是高強混凝土中摻加TB219纖維,可有效的提高混凝土的耐火性和發生火災時的安全性。高強混凝土具有相當的密實性,在火焰中因混凝土內部的自由水與分解的化學水受熱形成的高壓蒸氣難于逸出,常導致混凝土構件的突然爆裂和坍塌,危害嚴重。
纖維混凝土,由于大量均勻分布的聚丙烯單絲纖維形成的立體網絡結構,當在火焰炙烤的混凝土構件內部溫度上升到165℃以上時,纖維熔化,形成內部連道的孔道以供強高壓蒸氣從混凝土內部逃逸,所以可有效的避免火災環境下的爆裂。
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