研究论文~聚丙烯纤维网混凝土在工程中的应用.pdf

聚丙烯纤维网混凝土在工程中的应用 水利部珠江水利委员会勘测设计研究院 郭子嵩 普通混凝土在浇筑初期，会产生塑性收缩，使混凝土产生龟裂，影响其整体性。在温度应力 及其它外力作用下，很容易发展成为裂缝或碎裂，从而影响到混凝土的耐久性，抗磨性能降低， 钢筋容易锈蚀。为解决这一问题，过去常在混凝土中掺加钢纤维、玻璃纤维，或在混凝土表层铺 钢丝网等方法予以解决。80 年代中期，美国军队工程师团，为解决其军用工事的混凝土结构在 炮弹、炸弹的轰击下不易破裂的问题，研制和开发了聚丙烯纤维网混凝土。纤维网作为一种次要 的混凝土加强系统（即不代替受力钢筋），比较成功地解决了普通混凝土的上述缺点。因对比其 它次要加固措施，比较经济和容易施工，因此在公路及桥梁路面、机场跑道、工业与民用建筑、 港口码头、隧洞喷锚加固、水工建筑物等混凝土建筑工程中，迅速得到推广使用。目前已在全球 60 多个国家和地区得到广泛应用、效益显著。本文将简要介绍纤维网混凝土的有关性能、特性、 使用方法及目前在工程中的应用情况，供有关方面参考借鉴。 一. 聚丙烯纤维网的物理性能 吸水性 无 比重 0.91 纤维长度 12～51mm 熔点 160～170℃ 燃点 590℃ 导电性 低 导热性 低 抗酸、碱腐蚀能力 高 抗拉强度 560～770MPa 杨氏弹性模量 3500MPa 二. 纤维网混凝土的特性 纤维网是由聚丙烯合成的束状网形纤维，加入到混凝土原材料中，在搅拌机的搅拌下，受到 水泥、砂石料的冲击混和，成束的纤维会被撕裂成大量单独的纤维（不会纠缠成团），以三维方 3 式均匀自动地分布在混凝土中。例如，当采用标准掺量：用 19mm长的纤维，每m 混凝土掺 0.9kg， 3 经搅拌机充分拌和，大约可以分散成 710 万根独立纤维，即平均每 cm 有 7 根，这些纤维的存在 将使混凝土的性能有较大的改善。主要表现在： ⒈ 纤维网抑制了混凝土的塑性收缩龟裂。混凝土浇筑初期呈流塑态时，其中比重大的物质（砂、 石等）会自然地因自重向下移动，同时逼使比重较小的水向上运动，因而会形成一条条微细的毛 细管通道，随着塑性沉陷的发展和表面蒸发量的加大，这些毛细管道会逐渐增加、增大并串联发 展为不规则的微细裂纹，形成所谓 “塑性收缩龟裂”（亦即混凝土的“凝缩”或 “干缩”）。所以 在普通混凝土中，这种塑性收缩龟裂，总是或多或少地早已潜伏在混凝土当中，严重影响了混凝 土的整体性和耐久性。掺入纤维网后，大量均匀分布的纤维网限制了混凝土浇筑初期不同比重物 质的相对运动，首先抑制了毛细管的发展，进而抑制了塑性龟裂裂纹的产生，提高了混凝土的整 体性。美国圣荷西州大学等试验结果表明，纤维网对混凝土龟裂程度的控制效果，比普通混凝土 高出 90%-100%。这就保证了凝固后的混凝土，有较大的密度和发挥较高的强度。加上纤维网的 约束作用，能够更好地抵抗温度变形和其他外力引起的裂缝发展。 ⒉ 增强了混凝土的抗冲击性和柔韧性。试验表明，由于纤维网在混凝土中的牵扯约束作用，混 凝土破裂前聚丙烯纤维大约有 15%