土木工程材料论文

聚丙烯纤维对混凝土性能的影响绪论混凝土是工程中的主要材料，提高混凝土的性能便能提高整个工程的质量。本文主要针对聚丙烯纤维对混凝土各种性能的影响而进行了详细阐述关键词：聚丙烯纤维，性能，混凝土，影响。1概述聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维，被称为混凝土的“次要增强筋”。目前，聚丙烯纤维混凝土在路面桥面、衬里护壁、地坝等工程部位都得到了广泛应用，并且工程应用效果良好。聚丙烯纤维的渗入改善了混凝土的品质，使混凝土的综合使用性能得到提高。聚丙烯纤维的使用大大提高了混凝土的抗裂性能，同时对混凝土的抗渗性、抗冻性、抗折性、抗拉性、抗冲击性对有一定的影响。2聚丙烯纤维的防裂性能同常用的钢纤维相比，聚丙烯纤维的特点是细度高、数量多、在混凝土中的纤维间距小。在混凝土的塑性期和硬化初期，混凝土由于离析、泌水、收缩等因素而形成原生裂缝，聚丙烯纤维的应用则能大大减少裂缝的数量。2.1聚丙烯纤维在混凝土塑性期的阻裂作用2.1.1减少与阻止沉降裂缝由于聚丙烯纤维在混凝土中均匀乱向分布，可形成三维网络结构。骨料由于不均匀下沉而产生离析和分层，使得表层因失水迅速而发生较大收缩，从而使得表层出现较多裂缝。而三维网络结构可对骨料起到支撑作用，阻止骨料的不均匀下沉，保证了混凝土早期均匀的泌水性，从而阻止表层裂缝的产生。2.1.2减少与抑制混凝土的塑性收缩裂缝聚丙烯纤维在塑性状态的混凝土中因承受干缩而产生拉应力，因而能减少裂缝的数量。由于混凝土中水分蒸发的不一致，造成不均匀的体积收缩，当收缩受到基体约束作用时，会在混凝土内部产生收缩应力。当其应力超过尚未完全硬化的混凝土的本身抗拉强度时，便会产生收缩裂缝，而聚丙烯纤维的加入便可细化这种裂缝的数量与尺度。2.2聚丙烯纤维在混凝土硬化过程中的阻裂作用硬化阶段的混凝土可发生以下三种收缩：（1）干燥收缩：即混凝土毛细孔道内的水分蒸发，产生毛细管压力，使水泥基体发生干缩。当混凝土结构内产生的拉应力超过本身的抗拉强度时，混凝土就会产生大量裂缝。（2）温度收缩：混凝土结构在使用过程中受骤热骤冷的作用，或应外界环境温度下降而使混凝土内部产生温度应力从而使混凝土产生大量裂缝。温度收缩裂缝在形成之初通常较为细小，宽度一般不超过0.05mm，但此后经过反复干缩与冷缩，裂缝就会逐渐扩大并加宽。（3）碳化收缩：混凝土中的水泥水化后产生氢氧化钙，与通过毛细孔道进入的二氧化碳发生反应生成碳酸钙，反应后体积减小，自然引起混凝土的收缩。在约束条件下便会导致混凝土中的裂缝的产生。在混凝土中加入一定的聚丙烯纤维，当混凝土中一旦有裂缝发生时，裂缝的前端便与纤维相交，当裂缝的长度大于纤维的间距时，纤维便起到传递裂缝间荷载的桥梁作用。使混凝土内部的应力分布更加连续均匀，从而减弱了裂缝尖端的应力集中。同时，当裂缝继续增大时，聚丙烯纤维便可削弱裂缝间的拉应力。当裂缝间的长度小于纤维间的间距时，聚丙烯纤维便会迫使裂缝改变方向或生成更细微的裂缝场，显著增大了裂缝扩展的能量消耗。有结果表明，如果每立方米的混凝土中掺入1.2kg以上的杜拉纤维，可见裂缝的消除率几乎可达100%。以下是聚丙烯纤维的掺入量对混凝土可见裂缝的影响：杜拉纤维规格体积掺量（kg/m3）裂纹减少量（%）P3054.7625mm0.676.6P3054.7625mm1.296.1P15109.525mm0.689.6P15109.525mm1.21003聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响在混凝土中掺入一定量的聚丙烯纤维，可大大提高混凝土的抗渗防水性能。聚丙烯纤维的掺入，可减少混凝土早期干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展，同时大大减少了收缩裂缝的产生，尤其有效地抑制了连通裂缝的产生。均匀分布在混凝土中的大量聚丙烯纤维起着“承托”骨料，大大抑制了混凝土的离析和泌水现象，使混凝土中的孔隙率降低，可以极大地提高混凝土的抗渗能力。将聚丙烯纤维用作刚性自防水材料的效果尤为显著，可以有效的解决渗裂问题的困扰。4聚丙烯纤维对混凝土抗冲击及抗震性能的影响混凝土凝固后，分布在混凝土中的聚丙烯纤维粘连成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，增强了混凝土的韧性。同时由于有效地改善了泌水性，对于早期养护大有助益。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的结合在一起极大地保持了混凝土的整体强度。混凝土受到冲击时聚丙烯纤维吸收了大量能量，从而有效的减少集中应力的作用阻碍了混凝土裂缝的迅速发展，增强了混凝土的抗冲击及抗震能力。这一特性对于受到冲击疲劳作用的一些混凝土结构是非常有用的。以下是聚丙烯纤维对混凝土抗冲击性能的影响项目名称无纤维对比组单位体积掺量0.05%单位体积掺量0.05%抗冲击强度（kg/m2）1.982.332.49相对比值（%）100111.7125.85聚丙烯纤维对混凝土抗冻融性能的影响在混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解因温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止微裂缝的发展；同时，混凝土抗渗能力的提高也有利于抗冻能力的提高。研究表明，聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿性抗裂手段。6聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响聚丙烯纤维按0.9kg每立方米的掺量掺入混凝土后，抗折强度增长13.2%，且劈裂抗拉强度增长达10.4%，抗折强度和抗拉强度的提高，说明增强了混凝土的抗弯能力和抗开裂能力，提高了韧性。而聚丙烯纤维的掺入对混凝土的抗压强度无明显影响。7结语聚丙烯纤维对混凝土性能的影响，其本质便是抑制或消除混凝土裂缝特别是混凝土早期原生裂缝的产生和发展。注重聚丙烯纤维的使用可大大提高混凝土的性能，但要注意聚丙烯纤维的掺入不应适量，否者会得到适得其反的效果。参考文献[1]尹宏生,聚丙烯纤维对混凝土性能的影响分析。辽宁省高等专科学校学报，2008[2]丁士卫,钱春香,马开茂,耿飞,聚丙烯纤维对混凝土性能的影响。第十届全国纤维混凝土学术会议论文集，2004[3]张守元,王玉江,聚丙烯纤维对混凝土性能影响的实验.研究洛阳理工学院学报(自然科学版),2013[4]吕进，聚丙烯纤维对混凝土抗震能力提高的探讨.江苏建筑出版社，2009[5]曹诚，刘兰强，王春阳，关于聚丙烯纤维对混凝土性能影响的几点认识。天津建设科技增刊，2002[6]黄昊，邹明琦，聚丙烯纤维对混凝土性能的影响分析。中国科技财富出版社，2011[7]陈宇峰，陆晓燕,聚丙烯纤维对混凝土性能影响的试验研究.南通工学院学报。2002[8]张凯，聚丙烯合成纤维混凝土性能的研究。中国化工贸易出版社，2011[9]蒋志坚,崔茂瑜,聚丙烯纤维对混凝土性能的影响及应用.四新技术出版社，2011[10]关淑君,聚丙烯纤维对混凝土性能的影响.建筑学报增刊，2012(