2.聚丙烯纤维

《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯中华人民共和国交通行业标准《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004主编单位：交通部公路科学研究所重庆交通学院主讲：重庆交通学院凌天清教授、博士宣贯讲座《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯一、背景二、目前国内主要纤维的性能指标三、编制过程四、有关标准条文的编制说明五、纤维混凝土应用展望《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯一、背景目前合成纤维水泥混凝土已在我国土木工程行业广泛使用。在水泥混凝土中掺入聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维制成纤维混凝土，可以改善水泥混凝土物理力学性能。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯纤维的特点力学性能抗拉强度高——＞350MPa弹性模量高——3500MPa韧性好极限延伸率大——14%~20%网状纤维《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯物理性能比重轻——0.9g/cm3（聚丙烯），1.18g/cm3（聚丙烯腈）耐热性与不燃性好——熔点160℃（聚丙烯），220℃（聚丙烯腈）抗大气老化——优秀化学性能抗碱性强耐其他化学品腐蚀单丝纤维《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯与水泥混凝土的握裹力强《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯聚丙烯腈纤维水泥混凝良好的分散性《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯纤维的主要作用有：1.减少混凝土的原生裂隙的数量和尺度；2.使混凝土中的粗集料分布更加均匀；3.提高混凝土内在品质,改善混凝土抗渗性和抗冻性能、降低混凝土表面水分蒸发速率；加入纤维《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯4.降低混凝土内外部湿度、温度的差值；5.提高混凝土的早期抗裂性能；《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯0246810121416182000.511.522.5（KN）聚丙烯腈纤维混凝土（掺量为1kg/m3）聚丙烯腈纤维混凝土（掺量为1.5kg/m3）普通水泥混凝土荷载挠度（mm）6.提高混凝土的变形能力，增加混凝土的韧性和抗冲击、抗疲劳性能等。受弯荷载-挠度试验曲线(清华大学)《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯抗磨耗性能的比较《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯抗疲劳性能的比较《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯抗冲击性能的比较（1）普通混凝土（2）聚丙烯腈混凝土《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯综上所述，聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维是当今世界各国继钢纤维之后普遍采用的水泥混凝土改性材料，它具有抗裂、耐磨、抗冲击性能强、强度高、与混合料的亲合性好、可延长结构使用寿命等优点，因此具有广阔的应用前景。本标准对聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维的质量进行规范，以推广其在公路工程中广泛应用。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯二、目前国内主要纤维的性能指标目前广泛使用的聚丙烯纤维有国产纤维、进口纤维，各自的性能指标如下表所示。1．泰安同伴聚丙烯网状纤维要求项目优等品合格品色差无轻微未牵引段不允许不允许洁净度不允许轻微污染外观形状每10mm长度至少一个连接点长度20±120±2尺寸纤维单丝当量直径，mm0.10±0.050.20±0.10抗拉强度，MPa≥560≥270物理性能弹性模量，Mpa≥3700≥3200表1泰安同伴聚丙烯网状纤维的技术指标《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯2．泰安“现代”聚丙烯网状纤维泰安“现代”聚丙烯网状纤维的各项指标分别见表2～表5。表3网状纤维厚度及偏差表2长度及偏差项目指标长度6.010.012.015.020.024.0极限偏差±0.5±1.0±1.0±1.0±1.0±1.0项目指标厚度，μm253545极限偏差，μm±4±5±5每批次偏差范围，％±10《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯表4外观质量指标项目聚丙烯网状纤维色泽原白色色差基本一致手感柔软未牵引丝不允许有洁净度无污染形状开网均匀规则，每10mm长度至少一个连接点，且为网状结构《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯表5物理力学性能指标项目聚丙烯网状纤维聚丙烯单丝纤维抗拉强度，Mpa≥350≥460弹性模量，Mpa≥3500密度，g/cm30.91熔点，℃160～170断裂伸长率，％10～15吸水性，g/cm30.0001抗酸碱能力抗拉强度的保持率不小于99％《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯3．武汉汉森聚丙烯纤维(包括单丝和网状纤维)表6武汉汉森聚丙烯纤维技术指标指标项目优等品合格品长度，mm±1±2尺寸偏差直径，mm±0.05±0.1断裂强度，MPa≥300断裂伸长率，％35初始模量，MPa≥3000线密度，dtex5～18《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯4．北京中纺聚丙烯纤维单丝表7聚丙烯单丝纤维D的技术指标原料聚丙烯断裂伸长率15～20%纤维类型单丝密度0.91g/cm3纤维直径0.02±0.005mm熔点160～170℃拉伸强度76.7cN/dtex抗酸碱性强表8聚丙烯网状纤维E的技术指标密度（g/cm3）0.91弹性模量（Mpa）3500长度（mm）10，15，20当量直径（μm）100产品形状束状网断裂延伸率（%）?6抗酸碱性强吸水性不吸水抗拉强度（Mpa）=346熔点（℃）160～170《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯5．海川工程科技的聚丙烯腈纤维指标表9聚丙烯腈纤维指标纤维牌号路威2002-I路威2002-II路威2002-III路威2002-IV纤度(dtex)1.91.51.52.5标称直径(μm)1312.712.716长度(mm)66121224纤维材料聚丙烯腈聚丙烯腈聚丙烯腈聚丙烯腈聚丙烯腈比重(103Kg/m3)1.181.181.181.181.18抗拉强度(Mpa)550—900500—650500—650700—900500—600弹性模量(GPa)12—177—97—910—207—10断裂伸长率（%）2019—2619—2610—1314—15纤维数量(根/Kg)8.7亿11亿5.7亿5.6亿1.65亿推荐掺量(Kg/m3)0.8—1.10.8—1.10.8—1.10.5—0.80.5—0.8《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯纤维产品的质量的好坏直接关系到纤维混凝土产品的质量。要控制纤维混凝土的质量，使纤维混凝土的设计、施工、质量控制标准化，制定纤维产品标准是非常必要的。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯本标准在聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维混凝土的推广应用实践中，总结提出了水泥混凝土用纤维的性能要求、试验方法、检验规则等要求，以便于增强水泥混凝土材料用聚丙烯和聚丙烯腈纤维产品按统一标准来检验产品性能、生产质量，使得纤维混凝土的应用有了全面而可靠的技术保障。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯三、编制过程交通行业标准JT/T525-2004《公路水泥混凝土用纤维材料聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维》是根据交通部交科教发[2002]531号文“关于下达2002年交通标准化补充计划的通知”中的JT2002-133项的要求制定的。本标准由交通部公路科学研究所、重庆交通学院、泰安同伴工程塑料有限公司、武汉汉森钢纤维有限责任公司、北京中纺纤建科技有限公司、北京特希达科技有限公司、深圳市海川实业股份有限公司、西安博赛特纤维网砼有限公司等负责起草。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯2002年8月成立标准编写组，制定了工作计划，开展了收集资料及调研，先后收集分析整理了全国多家聚丙烯纤维生产厂家的企业标准和众多的聚丙烯混凝土（砂浆）的工程设计、施工和运营情况资料。2003年2月编写组召集各有关材料的生产厂家，对编写组提出的标准编制大纲进行讨论和学术交流，交通部科教司主管领导到会指导。2003年4月完成标准讨论稿，2003年6月完成标准征求意见稿及编制说明。2003年9月15日～16日在北京召开了专家论证会。2003年11月又在北京召开了专家论证会。根据专家意见、标准编写最后完成了审批稿。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯四、有关标准条文的编制说明4.1产品分类根据聚丙烯纤维的结构形式，可分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维两种类型。这两种类型在国内的生产和使用都非常的普遍。聚丙烯腈纤维目前只有单丝纤维这一种类型。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯一般认为网状聚丙烯在混凝土中不易结团，便于在混凝土中分散，但是网状聚丙烯纤维在混凝土中的最终状态应是单丝，即网状纤维经过搅拌撕裂为单丝。另外单丝纤维和网状纤维的生产工艺也不同。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯另外，按聚合物纤维产品的功能分，聚合物纤维可分为多功能性纤维（Mu）、加强型纤维（Re）、防裂型纤维(PC)和辅助型纤维(Au)四种类型。多功能型纤维，其不仅具有较高的加强作用，还具有良好的防裂、抗折、抗劈裂、抗冻融、抗疲劳等多种功能。加强型纤维对基体起加强作用；防裂型纤维用于抵御基体混凝土自身的裂变应力；辅助型纤维只作为基体混凝土的一种辅料，没有防裂和增强能力。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯然而合成纤维在混凝土中的作用往往是多样的很难单一的界定，并且从工程实践和研究结果来看合成纤维对混凝土的加强作用还不明显，目前国内对这种分类方法尚未普遍认可，故在本标准中未列出此分类方法。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯聚合物纤维按产品的原材料和结构形式分为三种：聚丙烯腈单丝纤维，代号为：PAN-S聚丙烯网状纤维，代号为：PPF-M聚丙烯单丝纤维，代号为：PPF-S。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯4.2产品的命名由采用产品标识符、长度规格、结构形式和功能参数组成。长度为聚丙烯纤维的基本规格参数。目前国内的许多厂家聚丙烯纤维产品规格都是以长度为划分指标的。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯截面形状纤维的截面形状一般有两种（圆形和矩形），其实质反映纤维的加工工艺，并且两种纤维形状对混凝土改性有一定差异。一般认为，圆形纤维是采用喷丝工艺加工而成，即溶液—喷丝—冷成形过程，纤维成单丝状。由于圆形截面丝表面光滑，因此，与基体的亲和性、握裹力都较欠缺。《公路水泥混凝土纤维材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T525-2004宣贯矩形纤维是采用“拉拔纤伸”工艺制成，即拉拔—纤伸—纤化—切断过程，纤维成网丝片状体，即沿其纵向切有若干平行切缝，使其片状体成为是由若干平行排列的单丝纤维集合体，横向拉开，呈网状结构，用力撕拉，即成为一根根单丝。其单丝截面为不规则矩形，表面粗糙，与混凝土的亲和性、握裹力非常好，换言之，具有非常好的阻裂效果，同时增强了混