聚丙烯纤维
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聚丙烯纤维范文第1篇
关键词：混凝土配合比、聚丙烯纤维、膨胀剂、混凝土防裂
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 简介
为解决长期困扰火力发电厂冷却塔池壁在机组投产后产生裂缝渗水现象，本人提出了在冷却塔池壁混凝土掺加膨胀剂和聚丙烯纤维的解决方案。对掺加膨胀剂和聚丙烯纤维混凝土的物理力学性能、抗裂、抗渗、耐久等性能遵循《普通混凝土配合比设计规程》和《混凝土结构工程施工及验收规范》进行了系统的混凝土配合比试验，以下是试验结果、结论。
2 试验原材料
2.1 水泥
采用江山虎山普通硅酸盐42.5级，检验依据标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》，试验成果表明虎山普硅42.5水泥物、化性能指标均能满足质量标准要求。
2.2、集料
细集料为当地的天然河砂，粗集料两种，一种为当地的天然河卵石，另一种为人工轧制碎石，粒径5～40㎜。砂、石料性能检验依据《建筑用砂》和《建筑用碎﹑卵石》。经检验砂、石集料各项指标均满足品质指标要求。
2.3、外加剂
TEA膨胀剂和BLY引气减水剂由水电十二局科研所外加剂厂生产。TEA膨胀剂，检验依据标准《混凝土膨胀剂》，BLY引气减水剂检验依据标准《混凝土外加剂》。经检验，BLY引气减水剂、TEA膨胀剂均符合国标规定要求。
2.4、聚丙烯纤维
改性聚丙烯纤维为上海固芭工程材料有限公司生产，聚丙烯纤维符合GB/T3916—1997、Q/20182318—5.1—1999标准要求。
3 冷却塔工程混凝土配合比设计
3.1聚丙烯纤维和膨胀剂在混凝土中的作用
3.1.1聚丙烯纤维是一种新型复合材料，混凝土中加入聚丙烯纤维能在一定程度上改善混凝土脆性，利用聚丙烯纤维抗拉强度高的特点，承担混凝土中部分拉应力。利用均匀分布纤维将结构有害宽裂缝分散为均匀细微裂缝。
3.1.2 加膨胀剂后，利用在约束下的混凝土变形来补偿其部分收缩变形，抵消钢筋混凝土结构在收缩过程中产生的部分拉应力，使混凝土结构裂缝控制在少裂范围内，实践表明是一种防止和减少混凝土开裂有效方法之一。
3.2 混凝土设计强度等级
抗压C25； 抗渗P6；抗冻F100
3.3 抗裂纤维混凝土技术要求
坍落度100～130㎜； 聚丙烯纤维掺量0.9kg/m 3
根据《普通混凝土配合比设计规程》、《混凝土结构工程施工及验收规范》和混凝土设计要求，抗压强度保证率95%，混凝土强度标准差取为σ=5.0。混凝土配制强度为：fcu，k + 1.645σ=33.2Mpa
3.4 冷却塔混凝土配合比试验
由于冷却塔工程混凝土为流动性混凝土，流动性混凝土特点坍落度较大，水泥用量相应增加，单位用水量增加使混凝土干缩收缩越大，产生裂缝的潜在危险较高。在混凝土中掺入适量的膨胀剂可以起到补偿收缩作用；掺入引气减水剂，可改善混凝土拌合物和易性，在降低单位用水量的同时减少水泥用量降低水化热，提高混凝土抗冻性能；并对其进行了不同TEA膨胀剂混凝土力学性能试验，以确定混凝土中掺入上述外加剂后混凝土力学性能，在混凝土中掺入0.9㎏/m3改性聚丙烯纤维，对掺聚丙烯纤维混凝土做了混凝土力学性能试验，从试验成果可以看出：
(1) 在掺入1.5%BLY引气减水剂和不同膨胀剂掺量条件下混凝土抗压强度基本不降低。
(2) 在保持相同坍落度的情况下，掺入聚丙烯纤维后混凝土较不掺时单位用水量有所提高，每立方混凝土用水量增加2～3㎏左右。
(3) 膨胀混凝土变形性能试验
从混凝土变形性能试验成果可以看出：
3.4.1 混凝土随着TEA膨胀剂掺量增大，膨胀量逐渐增大。
3.4.2 掺膨胀剂混凝土湿养后置于空气中混凝土会产生收缩，说明掺膨胀剂混凝土在混凝土浇筑完毕后应及时做好保湿保温养护，否则不能较好地发挥补偿收缩作用与膨胀效果。
4 冷却塔工程聚丙烯纤维混凝土性能试验研究
4.1 混凝土拌合物性能试验
4.1.1 聚丙烯纤维混凝土均匀性试验
为保证在混凝土搅拌过程中聚丙烯纤维均匀分散，因此做了聚丙烯纤维混凝土均匀性试验，采用搅拌机分别拌合2min、2.5min、3min从外观上目测判别是否有结团及与砂浆是否有不粘结现象，从试验过程中目测混凝土没有结团现象，与水泥砂浆间的粘结力较好，混凝土拌合2min以上纤维分散比较均匀。
4.1.2 坍落度损失试验
在混凝土试验过程中发现，由于掺入聚丙烯纤维后混凝土坍落度损失较快，为确定坍落度损失情况，进行了坍落度损失试验，测试方法：测定初始坍落度后把全部混凝土料装入铁桶，用塑料布密封，存放15min后将桶内物料倒入拌料板上，用铁锹翻拌两次，进行坍落度试验，得出坍落度保留值，再将全部混凝土料装入桶内，密封再存放30min和60min，得出坍落度保留值。
从试验成果分析，聚丙烯纤维混凝土坍落度损失较为严重，混凝土出机后经过15min坍落度损失达49%，不掺纤维混凝土（称空白）坍落度损失达40%，纤维混凝土后期坍落度损失率逐渐放缓，纤维混凝土比空白混凝土坍落度损失率大3%～5%。
4.1.4混凝土拌合物性能
从混凝土拌合物性能试验成果可以看出，混凝土和易性好，无泌水、保水性好，不易分离，含气量指标在4～6%之间，有利于混凝土抗冻性能。凝结时间试验结果表明：聚丙烯纤维混凝土与基准混凝土相比，凝结时间缩短40分钟左右能够满足施工要求。
4.2 混凝土力学性能及耐久性试验
针对上述试验成果，又对不掺聚丙烯纤维混凝土，和掺入聚丙烯纤维0.9㎏/m3混凝土进行了混凝土力学性能和耐久性指标比较试验，从试验成果可以看出：
4.2.1 由于改性聚丙烯异型抗裂纤维的掺入，混凝土抗压强度与不掺相比有一定提高（104%~108%），而抗渗性能有较明显提高。
4.2.2 聚丙烯纤维混凝土极限拉伸值分别为1.10×10-4、1.25×10-4、1.33×10-4，从成果中分析与不掺混凝土有一定提高。
4.2.3 混凝土试件在恒温20±2℃，恒温室内相对湿度60±5℃条件下，聚丙烯纤维混凝土干缩率小于不掺混凝土。
5 冷却塔工程膨胀混凝土参数的确定
对膨胀混凝土进行补偿收缩能力的设计，最主要是确定混凝土的限制膨胀率（ε），限制膨胀率的选定是以混凝土不出现裂缝，满足补偿收缩要求，使混凝土最终变形小于混凝土极限拉伸为判定标准。
其补偿收缩通式为：
|γ|=|ε-S2-ST|≤|SK|
式中：ε---混凝土的限制膨胀率（%）
S2 ---- 混凝土的限制干缩率（%）
ST---- 混凝土的冷缩率（%）
γ----混凝土补偿收缩后的最终变形（%）
SK---- 混凝土的极限拉伸值（%）
聚丙烯纤维范文第2篇
关键词：聚丙烯纤维 混凝土桥面铺装混凝土
Abstract: using the technical characteristics of polypropylene fiber concrete, restrain the bridge deck pavement concrete half range due to construction impact load and of generation gap, and how to control in the construction of polypropylene fiber concrete this technology, makes the bridge deck pavement concrete half range construction possible and bring considerable economic benefit.
Keywords: polypropylene fiber concrete bridge deck pavement concrete
中图分类号：TQ342+.62 文献标识码：A文章编号：
由于近几年超载运输车辆的破坏，桥面铺装混凝土出现大面积破损即混凝土脱落、漏筋等病害，对桥梁的安全通行造成了极大隐患。再进行桥面铺装混凝土维修时按施工技术规范要求必须全幅浇筑混凝土，也就是说在维修桥面铺装病害时需封闭交通开通便道,而开通开通便道的费用远远大于维修桥面铺装混凝土施工成本。在桥梁上进行半幅施工时无需开通便道,但由于受另半幅通行车辆冲击荷载的传递影响必然会在混凝土早期形成强度时产生冲击裂缝，影响混凝土的使用。如果引用聚丙烯纤维混凝土新技术能够抵制这种冲击裂缝的产生将带来非常可观的经济效益。
聚丙烯纤维是一种新型的混凝土纤维，被建筑工程界称为混凝土的“次要增强筋”，它是一种特殊工艺进行纺丝、切断、亲水处理后生产的高强度束状单丝纤维，实验表明每立方米混凝土中掺入1.0kg的聚丙烯纤维就能达到每立方厘米混凝土内纤维丝20多条，由于聚丙烯纤维同水泥基体有紧密的结合力，能在混凝土中形成一种均匀的乱向支撑体系，当混凝土受冲击荷载作用时，纤维起到了阻止混凝土裂缝的扩散与发展的作用，从而大大改善了混凝土的整体性能，使混凝土的抗冲击防裂性能有了很大的提高。
另外从混凝土的抗裂性能机理上分析，混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化前，特别是在混凝土浇筑后4-5H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，掺入聚丙烯纤维后，由于其分布均匀，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同时在混凝土开裂后纤维的抗拉作用阻止了裂缝的进一步发展。
京沈线K388+145处宋杖子大桥，全长123.23米、宽度组合为2×0.5+1×11、跨径为9×13米、斜40°，桥面铺装混凝土及伸缩缝出现了大面积破损即混凝土脱落、漏筋等病害。经设计需对全桥进行桥面铺装混凝土凿除，浇筑新的桥面铺装混凝土。维修时按正常的施工方案需开通将近3KM的便道供车辆临时通行，所需资金大约50万元且给当地的环境及农作物造成一定的影响，同时极大的增加了便道的后期维护及外部施工环境所带来的压力。针对这种状况我们采用了在桥面铺装混凝土中掺加聚丙烯纤维这一技术来抑制抗冲击裂缝的形成和发展，使半幅施工时也能满足施工技术规范要求，从而达到桥面铺装混凝土的使用效果。在施工时控制好如下几点：
一、 材料的质量控制
质量差的纤维，不但不会对混凝土增强、增韧，反而会有负面影响。有人认为质量差的产品可以通过增加掺量来弥补效用，质量差的产品加大掺量反而会因结团、空洞造成严重质量问题，根本不能用，所以在购置聚丙烯纤维时经实验合格后方可购买。混凝土中的碎石、中（粗）砂、水泥等材料均按相关实验规程检测合格后方可使用，以确保聚丙烯纤维混凝土的内在质量，使其在混凝土中形成均匀的乱向支撑体系，达到抑制由于半幅施工时冲击荷载的作用而产生的裂缝。
二、聚丙烯纤纤掺量的控制
聚丙烯纤维在混凝土中掺量控制是影响混凝土质量的关键。为了取得良好的效果聚丙烯纤维掺量易控制在0.5-1.0kg/M3范围内。首先进行半幅浇筑桥面铺装混凝土时，由于冲击荷载相对于另半幅要小（桥面铺装钢筋还没有发辉作用），主要是抑制混凝土自身缺陷而引起的裂缝，所以聚丙烯纤维掺量控制在0.5-0.8kg/M3。待养生达到设计强度后进行另半幅桥面铺装混凝土浇筑时，由于桥面铺装钢筋已形成整体受力效果，受已通车半幅桥面铺装混凝土的传递荷载影响（冲击荷载相对于已浇筑完的半幅大），聚丙烯纤维掺量控制在0.9-1.0kg/M3。另外聚丙烯纤维混凝土要正常养生，不能认为添加了纤维就不会有裂缝而忽视正常养生，这一点非常重要。
三、聚丙烯纤维混凝土搅拌时的控制
聚丙烯纤维混凝土搅拌时必须用强制式搅拌机，在搅拌时按干拌和湿拌操作程序进行。干拌时投料顺序为：碎石―水泥―纤维―中（粗）砂，搅拌时间控制在3min；然后加水进行湿拌不得少于5min，以增加聚丙烯纤维在混凝土中的均匀性和亲水性。
经济效益分析：以宋杖子桥为例桥面铺装混凝土为135m3，需掺加聚丙烯纤维135kg,而掺加聚丙烯纤维每kg的施工成本费为50元（不含混凝土的施工成本）来计算总费用为6750元与其开通便道费用相比，可带来直接经济效益约49万元，大大降低了维修费用。
通过实例在混凝土中添加适量聚丙烯纤维是克服抗冲击开裂的有效的途径，纤维在混凝土中形成的乱向支撑体系会产生一种有效的二级加强效果，能较大幅度提高混凝土初期形成强度中由外部冲击荷载所带来的裂缝。其实质是最大可能地降低了混凝土的脆性，从而解决了由于混凝土自身脆性引起容易开裂的问题，对改善混凝土内部起到了重要作用，这种作用不同于一般的加筋配筋，而是一种从根本上对混凝土自身缺陷的改善。
聚丙烯纤维范文第3篇
关键词：聚丙烯纤维 混凝土性能 增强机理 影响
1、纤维增强理论概述
纤维对混凝土增强作用的理论目前主要有纤维阻裂理论和复合材料理论。纤维阻裂理论又称“纤维间距理论”，由Romualdi /Batson 和 Mandel提出。这种理论根据线弹性力学来说明纤维对裂缝发生和发展的约束作用。纤维间距理论认为在混凝土内部存在固有缺陷，如要提高强度，必须尽可能减小缺陷程度，提高韧性，降低混凝土体内裂缝端部的应力集中系数。
纤维阻裂理论首先假设纤维混凝土块体中有许多细钢丝沿着拉应力作用方向按棋盘状均匀分布，细钢丝的平均中心间距为某一定值s。由于拉应力作用，水泥基体中凹透镜形状的裂缝端部产生应力集中系数k0，当裂缝扩展到基体界面时，在界面上会产生对裂缝起约束作用的剪应力并使裂缝趋于闭合。此时在裂缝顶端即会有与k0相反的另一应力集中系数－kp，于是总的应力集中系数就下降为k0－kp。
关于纤维间距理论或者纤维阻裂理论的通俗解说是：当纤维均匀分布在混凝土中时可以起到阻挡块体中微裂缝发展的作用。假定混凝土块体内部存在有发生微裂缝的倾向，当任何一条微裂缝发生，并且可能向任何方向发展时，这条裂缝在最远不超过纤维混凝土块体内纤维平均中心距离s的路程之内就会遇到横在它面前的一条纤维。由于这些纤维的存在，使裂缝发展受阻，只能在混凝土块体内部形成类似于无害孔洞的封闭的空腔或者非常细小的孔。
复合材料理论则是将多种单一材料结合或混合之后所构成的材料整体看作一个多相系统，其性能乃是各个相的性能的加和值。混凝土从本质上说就是一种复合材料。我国混凝土科学技术的先驱和奠基人、工程院院士吴中伟教授在水泥基复合材料的科学研究方面提出了具有创建性的思路。早在1959年，吴中伟教授发表“中心质效应假说”，把水泥基复合材料的不同层次结合在一起。吴中伟教授认为，中心质效应是可以叠加的。这种思路的内核，正是复合材料理论的精髓。复合材料之所以需要复合，目的是为了改善材料的力学性能。而材料复合的前提是那些基础材料分别具有不同的性能特点，同时它们在相互结合的时候没有或者基本上没有不良的后果。
在纤维混凝土中，纤维材料与水泥基体之间应该形成不存在负效应的良好复合体。其中最重要的前提有两个：一是纤维材料具有严格稳定的化学性质，即使在水泥水化时产生的强烈碱性物质也能安之若素，不发生任何变化；第二是纤维具有良好的自分散性，能够在正常混凝土制备所要求的搅拌时间之内完成在混凝土整体内无所不在的均匀性分散过程。
2、聚丙烯纤维对混凝土性能的影响分析
聚丙烯纤维加入水泥基体中，理论上会对混凝土产生以下几种性能影响：（1）增稠作用，（2）影响基体的强度，（3）阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并延缓新裂缝的出现，（4）影响基体的耐久性。
2.1聚丙烯纤维的增稠效应
加入聚丙烯纤维后，混凝土的工作性方法改变，坍落度降低、离析和泌水减少。在新拌混凝土中，均匀散布的聚丙烯纤维在混凝土中呈现三维网状结构，起到了支撑集料的作用，其作用效果为阻止了粗、细集料的相继沉降，即粗集料首先下沉，然后是细集料。由于聚丙烯纤维的存在，同时也可以减少混凝土表面的析水。在混凝土中，水、料分开的现象称为“离析”，其不仅影响混凝土的匀质性，同时因混凝土表面层存在较多的水泥净浆或含有较细集料的水泥砂浆，使得表层失水迅速而发生较大的收缩，从而导致混凝土表面出现比较多的裂缝，这种裂缝通常被称为“沉降裂缝”。辅特维纤维长度较普通纤维长为54mm，单位质量的纤维根数较少，因此体现出来的增稠作用相当明显。本研究证明：当掺加0.9kg/m3辅特维纤维的混凝土，不掺加减水剂时，坍落度非常小。
2.2关于聚丙烯纤维在混凝土中对强度的贡献
根据目前已经收集到的资料，可以观察到性质完全相反的两种结论。有报告称，掺加聚丙烯纤维的混凝土比未掺加聚丙烯纤维的混凝土无论是抗压强度还是抗折强度都有明显提高。但是也有观点声明：在混凝土中掺加一般的低弹性模量的化学纤维通常并不能提高混凝土的轴心抗压强度，低掺率合成纤维对混凝土的抗压、抗拉与抗弯强度以及杨氏弹性模量均无明显的影响。并认为那些“表明低掺量的合成纤维即可适度提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯等强度的指标”的试验结果“很可能是带选择性的”。有些研究报告结果甚至反映由于聚丙烯纤维的加入使其混凝土的抗压强度还有所降低。
根据前面力学性能试验研究结果可知，对于聚丙烯纤维辅特维纤维而言，掺入一定量时混凝土的抗折和抗压强度有一定程度的提高，这并不意味着在混凝土中掺加聚丙烯纤维对于混凝土强度，就一定是增强作用。据此推断的结论应该是：首先，聚丙烯纤维对混凝土的力学强度的改性作用与纤维本身的物理性能，如长径比、抗拉强度，纤维掺量及纤维的形式有关。其次，由前面试验可知，纤维混凝土的施工工艺，即拌和方式、搅拌时间、振动时间对混凝土的强度也有一定的影响；再次，混凝土强度试验和观测结果的离散性及纤维混凝土配比对强度的影响，可能影响聚丙烯纤维本身对改变混凝土强度的贡献能力。虽然聚丙烯纤维混凝土的主要研究方向为耐久性及疲劳性能等方面，但是了解聚丙烯纤维对混凝土的力学性能的贡献，有利于路面纤维混凝土的工程应用。
2.3 聚丙烯纤维在水泥混凝土中阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并延缓新裂缝的出现
在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维，可降低微裂缝尖端的应力集中，防止微裂缝扩展，并可防止连通裂缝的出现。当混凝土原生裂隙在扩张过程中遇到纤维时，纤维将迫使裂缝改变延伸方向或跨越纤维形成更细小的裂纹，在此过程中裂缝扩张的能量得以消耗。当混凝土中出现破坏性裂缝时，由于裂缝的前端与纤维相交，纤维起到跨裂缝传递荷载的桥梁作用，钝化了裂缝尖端的应力集中，使得引起裂缝的拉应力得以消弱或消除。由于聚丙烯纤维在混凝土中呈三维乱向分布，故可使裂缝的发展得到有效的抑制，达到了抗裂的目的。
2.4聚丙烯纤维的加入，影响基体耐久性
从以往的研究可知，辅特维纤维的加入，使混凝土的疲劳性、抗冲击能力、耐磨性能得到良好的改善。
混凝土中加入聚丙烯纤维凝固后，握裹水泥的高强纤维丝相互粘接成为致密的、乱向分布的网状增强系统，有利于防止并控制微裂缝的产生和发展，并增强了混凝土的韧性。同时由于有效改善了泌水性，对于早期养护大有裨益。相关的干缩试验表明，水泥水化早期，聚丙烯纤维混凝土比普通水泥混凝土可保持更多的水分，这样水泥的水化反应更彻底，骨料离析减少，级配更加均匀，其表面强度较之普通混凝土更强。聚丙烯纤维独特的表面处理工艺使得纤维可以和水泥基料紧密地结合在一起，极大地保持了混凝土的整体强度，混凝土在受到冲击时聚丙烯纤维吸收了大量能量，从而有效减少了应力集中的作用，阻碍了混凝土中裂缝的迅速扩展，增强了混凝土的耐磨性能、疲劳性能、抗冲击能力。
参考文献
聚丙烯纤维范文第4篇
高韧性纤维混凝土是以断裂力学和细观力学的理论为指导，通过对纤维、基体和界面有意识地调整而得到的一种新型水泥基复合材料。该材料具有超韧性、低渗透性、耐久性、抗冻性、抗碳化和理想的裂缝宽度控制能力以及良好的粘结性能。它在改善结构构件的延性、耗能能力、抗侵蚀性、抗冲击性和耐磨行等方面都具有显著的效果。同时材料本身纤维分布的各向近似均质，在保证材料高抗压强度的同时，其抗折强度大大增强，这与路面结构力学计算中的理想力学材料正相符合，因此在不损失水泥混凝土路面任何使用性能的前提下可以大大的减少路面厚度，本文就该材料的主要路用性能进行了分析。
1.抗裂性能试验
世界各国对混凝土早期收缩裂缝的试验方法可以分为三大类：即平板式、单轴型和环型约束法。各类方法的基本原理是对混凝土产生一定的约束，起到限制混凝土的自由收缩的作用，并在模拟环境的情况下进行试验，对混凝土裂缝产生的条件进行最具可能性的放大，通过对产生裂缝的观测、分析和计算，确定其抗裂性能的效果。本次试验通过环型约束法进行抗裂试验。主要采用基准配合比与本项目研究的早强型纤维混凝土对比的抗裂试验。
环型约束法主要比较两种不同配合比材料在环形约束条件下，其裂缝出现的时间先后与裂缝宽度的差异。
本次试验制作了3个抗裂试块，1个普通砂浆试块JZ，1个为F1纤维混凝土、1个为S1纤维混凝土。 试块尺寸为 内径150mm，外径220mm，高100mm。在标准养护条件下养护3d，放在室内干燥1d，分别放于1000kW钨灯下，侧面1米处放置一个风机，在试块附近产生5m/s的风速进行加速试验，钨灯距离试件1.5m高，试验时间为3d。
试验结果表明：普通砂浆1天后出现了1mm宽的裂缝，3天后裂缝宽度扩大为3mm左右。而早强型纤维混凝土试块在整个试验周期范围内均未出现裂缝。可见该配合比的纤维混凝土具有很好的抗裂性能。
2.干缩性能试验
用于路面的混凝土直接暴露于大气中，经受着冻融循环、干湿交替等复多变环境条件的考验，混凝土长期性能也因此成为评价其使用品质的重要指标，其中干缩性就是评价指标之一。聚丙烯纤维混凝土的长期性能也一直受到关注，虽然一些学者对此进行了研究，但由于使用的试验方法、材料的差异，对聚丙烯纤维改善混凝土长期性能程度，不同文献的研究结论也不完全一致。
本次试验采用水泥砂浆收缩膨胀仪进行干缩试验，制作40×40×160mm标准试件，利用三角架和百分表测其干缩变形。测试过程中为了尽量减少温度的影响，每天都在相同时间测试，在保证温差不超5?C的前提下读取数据。
3.抗渗实验
一般来说水泥混凝土是耐水材料，但由于其具有多孔的特点，在一定水压下水分将浸湿并渗入。一定深度内的干湿交替作用对混凝土的耐久性非常不利，因为几乎所有的混凝土的耐久性问题，如碱集料反应、混凝土碳化和钢筋锈蚀、冻融破坏，都以水为反应物或以水为媒介。
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗一定水压下水的渗透能力。对于路面、桥面等设施，混凝土渗水带来的危害同样巨大，可能造成下部结构耐久性损坏。抗渗性差的混凝土，水分容易进入混凝土内部引起侵蚀、冰冻等破坏作用，对于钢筋混凝土还可能引起钢筋的锈蚀和保护层的开裂和剥落。抗渗性能不好，有害物质的侵蚀速度越快，侵蚀深度越深，耐久性越差，反之，抗渗性好，耐久性高。
本项目研究了4种配合比，包括工地水泥混凝土路面配合比，基准配合比，及上述2种纤维混凝土配合比。其中工地（GD）配合比如下。
GD混凝土配合比为：水泥：水：砂：粗骨料（5-10）：粗骨料（10-20）=400：170：610：870：370
从表3中可以看出，未掺入纤维的JZ水泥基配合比的抗渗性能最好，其次为F1、S1，但相差均不大，三者均比含有粗骨料的GD抗渗性能好。分析其原因是，JZ由于没有大体积纤维和粗骨料，水泥基体密实度很好，所以抗渗性能最好。而F1、S1由于纤维体积掺量较大，纤维之间相互交错，导致水泥基体有相互连通的通道，降低了水泥基体的抗渗性能。但由于部分纤维对混凝土具有增密作用，使混凝土内部水泥浆体空隙细窄，而且曲折互不连通，又一定程度上增强了抗渗性能。总体来看，抗渗性能没有发生明显的改变，但仍强于GD有粗骨料的配合比。
4.结论
（1）早强型纤维混凝土试块在整个试验周期范围内均未出现裂缝。可见该配合比的纤维混凝土具有很好的抗裂性能。
（2）纤维加入，砂浆的干缩趋势没有明显的变化，反而总体数值有所增加。
（3） 纤维的加入对普通混凝土的抗渗性能没有明显的影响，而且其抗渗性强于GD有粗骨料的配合比。
参考文献
[1] 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 （JTG E30-2005）.2005.12
[2] 申爱琴，张登良.水泥与水泥混凝土.人民交通出版社，2005
[3] 公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）
[4] 傅志，李红.公路水泥混凝土路面施工技术规范（TGF3）.2003实施与应用指南.中华人民共和国交通部，2003.6
聚丙烯纤维范文第5篇
关键词：聚丙烯纤维混凝土水利工程应用分析
中图分类号：TU528文献标识码： A
一、聚丙烯纤维混凝土概述
聚丙烯纤维混凝土是把一定量的聚丙烯纤维加入到普通混凝土的原材料中，在搅拌机的拌和下，使纤维受到水泥和骨料的冲击混和，然后均匀、随机的分布在砼中，使混凝土的性能得到较大改善。其特点如下：
（一）提高混凝土的整体性和耐久性
聚丙烯材料的特点是强度高，比重低，加入混凝土后，对控制混凝土的龟裂效果比普通混凝土高出90%-100%。这是由于纤维的存在，降低了水分在砼中的迁移性，减少了泌水和体积变化，减少了混凝土的塑性收缩，从而减少或消除裂缝的产生。聚丙烯纤维不吸水，与酸碱不起作用，加入混凝土后，不会使原混凝土的水灰比及混凝土本身的性能发生变化，保证原混凝土的稳定性。聚丙烯纤维混凝土能较大地增强混凝土的柔韧性和抗冲击性，从而增加混凝土的抗破碎性。试验表明，聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的抗冲击能力提高一倍；柔韧性提高40%；抗疲劳性能增强三倍。聚丙烯纤维混凝土在一定程度上能提高混凝土的抗弯强度。纤维含量在l%-2%的聚丙烯纤维混凝土抗弯强度是普通混凝土的两倍。
（二）抗渗性能好
加入聚丙烯纤维的混凝土抗渗性能大为加强，一般渗透性可降低33%-45%。纤维含量0.8kg/m3的混凝土抗渗标号可从普通混凝土的S10提高到S14，抗渗压力可提高到25%。聚丙烯纤维混凝土良好的抗渗性能对延缓渗水、防止潮湿和有害介质对混凝土和钢筋的侵蚀起到良好作用，从而延长结构物的寿命。
（三）提高耐磨性
聚丙烯纤维的抗拉强度为200-300MPa，加入聚丙烯纤维的混凝土抗磨能力得到很大提高。经测试，聚丙烯纤维网混凝土的抗磨能力提高105%，寿命延长一倍。
（四）提高混凝土的抗冻性能
混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展；同时，混凝土抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
（五）施工方便
聚丙烯纤维混凝土的施工方法在混凝土中掺入聚丙烯纤维极为方便，根据配合比掺量，将适量纤维加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可。无须改变原设计混凝土的配比，也不取代原设计的受力钢筋。在预拌混凝土搅拌站，可直接将整袋纤维置于传送带上的骨料中即可。由于包装纸袋为特制的快速水降解纸制成，进入搅拌机后见水迅速溶融，散于水泥基体中。聚丙烯纤维完全为物理性配筋，同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应，故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比，对坍落度影响很小，初凝、终凝时间变化甚微，粘聚性增强，泵送性能可以改善，施工及养护工艺无需特殊要求。
二、聚丙烯混凝土纤维混凝土在水利工程中的应用
由于聚丙烯纤维混凝土具有以上特点，使其可以广泛应用于水利工程建设中。
（一）橡胶坝宽顶堰下游侧的耐磨面层
橡胶坝是低水头挡水过水建筑物，在浙江省比较常见。在橡胶坝运行中，橡胶坝宽顶堰下游侧的堰面，由于在运用过程中经常受到坝体泄流时砂石和坝袋塌落时坝袋的磨擦，下游侧的堰面极易损坏变糙，从而降低坝袋寿命。
（二）高水流通过的部位
水利水电工程的溢流面、泄洪洞、消力池、溢洪道泄流槽、闸门门槽以及排沙孔道都有高速水流冲刷、磨损和气蚀问题,特别当水流中掺有泥沙时,问题更为突出。为提高这些部位的混凝土抗冲蚀磨损能力, 以往的工程措施是采用高强度混凝土、硅粉混凝土和钢纤维混凝土等。不但工程造价高,而且高强度混凝土、钢纤维混凝土和硅粉混凝土施工都较困难。利用聚丙烯纤维混凝土良好的抗冲磨性能用于上述工程部位是合理的选择,还可以不必提高混凝土标号。
（三）水电站位于水下部分的厂房结构
在水电站主厂房的水下结构中,普通混凝土通常因微裂纹或开裂而降低了防渗能力,使主厂房下层十分潮湿,影响机电设备正常运行。而聚丙烯纤维混凝土因其抗渗能力强,目前在上海等地高层建筑的地下室有大量成功应用经验,可借鉴用以解决水电站主厂房下层潮湿问题。国外已经在许多诸如水池、水利工程及海岸工程等对抗裂防渗有较高要求的混凝土构筑物中,采用了聚丙烯纤维混凝土,既抑制了混凝土的塑性龟裂,又提高了抗渗性能,对薄壁结构尤为适宜。
（四）水利水电工程中的面支撑平板结构
水电站的消力池、护坦、船闸底板等都属于面支承平板结构，聚丙烯纤维混凝土可以广泛应用于这类面支撑平板结构中。这些面支撑平板结构厚度大多较小,常和基岩直接接触,混凝土浇筑后因基岩约束,容易发生裂缝。聚丙烯纤维混凝土因其干缩量小,初凝时的塑性收缩微裂纹得到抑制, 因此可以减轻这类底板混凝土开裂问题。在常规设计中,为了防止表面收缩裂缝,往往设置了表层分布钢筋网。由于钢筋网中间距一般为15～20 cm, 因各种原因,有时实际起不到防止混凝土表面裂缝的目的。采用一定掺量的聚丙烯纤维混凝土来替代钢筋网可能是一个经济有效的措施,也大大简化了施工,加快了进度。
（五）水利水电工程施工现场道路路面硬化
大中型水利水电工程往往要装备重型或超重型汽车,对现场施工道路路面要求抗磨、抗裂、抗冲击。普通混凝土路面耐久性差,而钢纤维混凝土路面造价甚高,而且还有磨损轮胎问题。用聚丙烯纤维混凝土铺设路面,可以满足大中型水利水电工程在施工期的施工运输要求。天荒坪抽水蓄能电站后期用聚丙烯纤维混凝土浇筑了数千平方米的厂区道路, 至今未发现开裂。小湾水电站也已开始大量用于混温骤降到-8 ℃,过后检查和通车运行后检查未发现凝土路面工程中出现任何开裂。
（六）用于水利工程中的喷射混凝土工程
聚丙烯纤维混凝土具有较高的粘稠性，由于纤维的作用，喷射流初速度为其他混凝土的70%-80%，因而可大大减少喷射混凝土回弹量，一般只有4%～5%，比普通混凝土的25%回弹量减少5倍多，从而可形成更厚的喷射混凝土层。由于纤维的作用，泵送容易，不损设备。加上聚丙烯纤维混凝土的抗龟裂与抗渗透性，用于水利工程的喷锚支护、筒仓结构的预应力绕丝喷浆护面等将是十分有效的。
三、聚丙烯纤维混凝土在水利工程施工中的注意事项
鉴于聚丙烯纤维完全不吸水，中性，聚丙烯纤维在工程中的应用极为简便。普通砼中加入聚丙烯纤维后，无需改变砼的配合比和原配置的受力钢筋数量。施工工艺过程也相当简单，只需按确定的聚丙烯纤维比例数量（一般0.6-1.2kg/m3）和一定的长度（一般15～19mm），掺入拌和机的砼干料（砂、石子、水泥）中，然后加水拌和4-5min。市场上的聚丙烯纤维一般为0.9kg一袋，可成袋投入，不打开包装，经搅拌后，每m3砼中随机分布710万根纤维丝。应注意，聚丙烯纤维的加入会增加砼的粘稠度，若砼浇筑时因塌落度过小，施工困难，不应增加用水量，而应采用塑化剂或减水剂。在砼浇筑后的收面工作中，应采用光滑的钢质或镁质抹子，以免勾出纤维，影响收面质量。
总结：多年以来的建筑工程混凝土施工经验证明,聚丙烯纤维能减少和防止混凝土在塑性和初期硬化阶段的收缩裂缝产生,从而提高防渗、抗冻、抗冲磨等性能。因此可以广泛应用于水利水电工程建设中的混凝土施工。同时，相关技术人员需要不断的总结经验和创新施工工艺，为聚丙烯纤维混凝土在水利工程中更广泛的应用做出贡献。
参考文献：
[1]连宇、王军、连华《聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程中的应用》[J].水利科技与经济2010（4）.
聚丙烯纤维范文第6篇
Abstract: The effects of content of polypropylene fibers and cement on the strength of soil-cement mixture were studied. The results showed that the strength of soil-cement mixtures was increased with the content of fibers which was not over a certain value. When the content of fibers was over the value the strength of soil-cement specimens subsequently fell off. Strength of soil-cement were increased with the content of cement when the content of polypropylene was fixed.
关键词： 聚丙烯纤维；水泥土；抗压强度
Key words: polypropylene fibers；soil-cement mixture；compressive strength
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0088-02
1 简介
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，放置于土体内部，表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。进入20世纪90年代，设计模型（方法）和实验得到了发展，使得土工合成材料在许多应用实例中已经在技术上被接受。
土工织物的优点是：重量轻，整体连续性好（可作为较大面积的整体。目前在长度上可制成数百米到上千米长）；施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。机织型的光量孔隙直径小，渗滤性好，能与土壤很好的结合。缺点是同其原材料一样，未经过特殊处理，则抗紫外光能力低，如暴露受到紫外线（日光）直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍是较高的。土工织物的性能与其聚合物原料，土工织物的类型及加工制造方法密切相关。
合成纤维土壤加强技术可分为两大类。一种广泛使用的方法是长丝（连续长纤维）用于加强非粘性粒状土，这种方法中，长丝和细纱通过喷射混合设备在规定水分条件下混合，在现场生产纤维-砂混合物。另一种是使用短纤维的方法。这种合成纤维加强土的施工方法对改善软土和填充材料的工程技术特性有一些优势。特别是与粒状土混合用的长丝能明显增加非粘性材料的粘聚力。纤维加强土对于土工结构变形具有极好的韧性和柔软性，并有助于降低河堤和回填土的侧面压力，本文所涉及试验所用的聚丙烯纤维属于短纤维。
2 试验材料与方法
2．1 试验材料
①水泥：在一般使用中对水泥强度要求不是很高，所以试验中采用的是工程建设中大量使用的325号矿渣水泥，其28天抗折强度为6.8MP，抗压强度为36.3MP。
②土料：本试验选用的粘土为上海第四层粘土，含水率为50%。
③聚丙烯纤维：本文介绍的土工织物的化学名称：聚丙烯纤维，别名丙纶，化学结构：■。它的相对密度0.91，是目前所有合成纤维中最轻的一种。断裂强度为210~640Mpa，回潮率为0，在标准状态下几乎不吸水，其湿态强度基本等于干态强度。在伸长3%时起弹性恢复率可达96%~100%与锦纶、涤纶相似。纤维直径26um，纤维长度15mm，抗拉强度520MPa，弹性模量3.5GPa，断裂延伸率为15%。
④水泥土中的水泥、纤维掺入量关系如表1。
2．2 试验方法
①将无底试模放在预先铺有吸水较好的纸的普通粘土砖上（砖的吸水率不小于10%，含水率不大于20%），试模内壁事先涂刷薄层机油或脱模剂。
②放于砖上的湿纸，应用新闻纸(或其它未粘过胶凝材料的纸)。纸的大小要以能盖过砖的四边为准，砖的使用面要求平整，凡砖的四个垂直面粘过水泥或其它胶结材料后，不允许再使用。
③向试模内一次注满水泥土湿料，用捣棒均匀地由外向里按螺旋方向捶插捣25次，为了防止低稠度水泥土插捣后，可能留下孔洞，允许用油灰刀沿模壁插数次。插捣完后水泥土湿料应高出试模顶面6~8mm；当水泥土表面开始出现麻斑状态时(约15~30min)将高出部分的水泥沿试模顶面削去抹平，水泥土压模制作试件完成。
④试件制作后应在20±5℃温度环境下停置一昼夜(24±2h)，当气温较低时，可适当延长时间，但不应超过两昼夜，然后对试件进行编号并拆模。试件拆模后，应在标准养护条件下继续养护至28天，然后进行试压。标准养护的条件是：温度20±3℃，相对湿度60~80%。
⑤抗压实验采用标准型的抗压测试仪器来研究纤维加强水泥土的受压变形和抗压强度关系。该试验的受压变形位移达到10mm，变形率为0.30mm/mm。
3 试验结果分析
聚丙烯纤维范文第7篇
主要完成人：陈彦模、朱美芳、张瑜、陈龙、张志明、吴文华
项目背景
自20世纪90年代以来，纳米材料与纳米技术的发展形成了基础研究与应用研究并行发展的格局。纳米材料的研发涉及到有机、无机、高分子等各个方面，纳米材料结构功能的复合化已成为其应用研究极具生命力的方向之一；同时，与人们生活息息相关的化学纤维，从原料、技术、产品到应用都在迅速发展，传统功能材料已难以满足细旦化功能性化学纤维开发的技术要求，聚丙烯纤维的可染化、功能化、细旦化技术成为聚丙烯纤维新产品开发的主导方向。
然而，功能材料的纳米化，又为其在高粘度、复杂流场(温度场、剪切力场和速度场)作用下的高聚物熔体中的应用带来了新的难题，纳米功能材料在热塑性高聚物基体中的纳米尺度分散成为功能细旦化学纤维开发的核心问题。其具体难点表现在：(1)无机纳米粉体制备使用过程中的易团聚与难分散：(2)纤维成形过程中纳米结构有机分散相的形成机理与结构控制；(3)纳米复合材料功能纤维工业化推广的技术可行性与成本控制。针对目前可染聚丙烯及功能聚丙烯纤维材料研究开发和生产应用过程中存在的问题，该项目将前沿纳米技术与新型杂化技术、功能组装技术以及纤维加工技术有机结合，深入系统研究有机分散相原位纳米尺度生成、有机一无机杂化材料制备及成纤用纳米功能材料制备、修饰及纤维生产加工等一系列关键技术，开发出了新型可染细旦聚丙烯和纳米复合功能聚丙烯纤维及制品。
主要创新点
1、通过调控改性聚烯烃(MPO)与基体(PP)两组分配比和特性(粘度比、相容性等)配伍，控制纤维成形过程中的动力学参数(时间、压力等)和热力学参数(温度)，自主开发了聚丙烯成纤过程中有机纳米分散相原位生成技术，首次研制出具有纳米级染座的常压可染细旦(纤维直径小于10 μm)聚丙烯纤维。
2、采用有机一无机及有机一有机杂化技术在聚丙烯基体中引入有机和无机纳米相，通过对聚丙烯基杂化材料的结构设计，首次研制出鲜艳度明显提高的可染细旦聚丙烯纤维。
3、首次建立了聚丙烯基纳米复合材料纺丝动力学模型，揭示了无机纳米功能材料与聚丙烯基体在外场作用下的相互作用机理，开发了高压和高剪切纺丝成形工艺，解决了功能纤维细旦化难、可加工性差和纳米材料的“二次团聚”等系列关键问题，为生产推广中成纤过程工艺参数的制定提供基础理论依据。
4、研制出色牢度4～5级的可染至中偏深色的细旦聚丙烯纤维以及负氧离子发生率＞5000个/cm3的系列负离子细旦聚丙烯纤维和远红外发射率＞87％的系列远红外细旦聚丙烯纤维和抑菌率＞99％的系列抗菌细旦聚丙烯纤维。
推广应用
该成果首次实现了通用纤维功能性、舒适性与可加工性的有效统一。产业化效果显著，聚丙烯纤维在可染基础上鲜艳度明显提高，功能组分加入量减少50％以上，可纺性好，生产过程无任何气固液废物排放，不会增加能源消耗，产品的加工成本低。
该成果拥有完全自主知识产权，在10多家企业得到应用，已开发2大类6个系列产品。2005年至2007年新增产值4.56亿元，新增利税1.18亿元，创收外汇2388.13万元。申请国家发明专利7项，其中已授权6项，在新材料制备成形加工理论方面有新的发现。近五年发表期刊论文17篇，并多次应邀作大会邀请报告或主旨报告。鉴定结论及检索结果表明，该成果处于“国际领先水平”。
聚丙烯纤维范文第8篇
为了探究聚丙烯纤维混凝土的力学性质变化，试验根据《普通混凝土力学性能试验方法》进行，制作边长为150mm的立方体试块，然后在自然条件下进行养护28天，测试其抗压强度，并对其试样破坏面进行电镜扫描分析，从细观角度分析混凝土在掺入聚丙稀纤维后裂缝的展开状态和胶凝材料的粘结状态。掺入聚丙稀纤维的混凝土制作方法与普通混凝土有区别，其采用干拌法，在搅拌机中装入砂、胶凝材料、粗骨料和聚丙稀纤维后搅拌若干分钟后，使得聚丙稀纤维均匀分布于混凝土中后再加入水进行拌合。混凝土抗压强度测试试验机器采用万能试验机，型号为HF－9005S，可以用于金属、非金属材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试和分析研究，并配有实时数据采集系统。混凝土的抗压强度试验结果按照下列公式进行计算。其试验结果精确至0.1MPa，试验结果如图1所示。试验结果显示，掺入聚丙烯纤维能提高混凝土的抗压性能，当掺入量在0.5kg/m3－1kg/m3时，混凝土的抗压效果提升不明显，当聚丙烯纤维的掺入量在1kg/m3－2kg/m3时，混凝土抗压强度效果提升明显，由此可见，掺入聚丙烯纤维量较多时能明显提高混凝土的抗压性能。
2试验原理分析
掺入聚丙烯纤维能提高混凝土的抗压性能的原理可以从宏观和微观的角度来分析，从宏观的角度来讲，混凝土属于复合胶凝材料，其本身是存在许多微小的间隙与裂缝，而掺入聚丙烯纤维后能降低混凝土整体的孔隙率，增加整体的密实度，因而能提高抗压强度，从另外一方面来讲，当混凝土存在细微裂缝时，在外部受力的情况下回形成应力集中的现象，在掺入聚丙烯纤维后，相当于减小了缺陷成都，降低了裂缝端部的应力奇异程度。从微观机理上来讲，混凝土的破坏主要是由于裂缝由细微裂缝逐渐扩展成为大裂缝，最终贯穿试样。而掺入聚丙烯纤维后，在裂缝进行起裂和扩展的过程中能起到相应的阻挡作用，聚丙烯纤维上的应力由基体通过其与混凝土的粘结界面传递给纤维，其端部的拉应力最大，而中部较小，作用于纤维上的拉应力是由端部向中部积累的后果。
3破坏界面微观分析
微观分析主要采用型号为kyky－2008bsem的扫描电镜进行观察。电镜扫描结果见图2和图3，在未掺入聚丙烯纤维的试件破坏面中可见大量块状钙矾石晶体和C－S－H晶体，而且未掺入聚丙烯纤维的试件内部裂隙大，结构稀疏，说明在未掺入聚丙烯纤维的情况下，胶凝材料的水化不充分。而在掺入聚丙烯纤维中，可以明显观察到整体结果较为紧密，无明显的块状钙矾石晶体和C－S－H晶体说明掺入聚丙烯纤维能增加混凝土的保水性，形成致密的水化产物。而在大量掺入聚丙烯纤维的试样中，能看到大量的聚丙烯纤维纵横交错，形成一定的网状结构，所以能有效提高混凝土路面的强度，防止路面开裂。
4结论