摘要 本文介紹了聚丙烯纖維在混凝土中應(yīng)用的情況，分析了其工作機(jī)理和抗裂特性，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明該產(chǎn)品適用于地下工程，超長建筑和屋面工程及水工結(jié)構(gòu)，對(duì)提高混凝土的抗裂性、抗?jié)B性有明顯作用。
關(guān)鍵詞 聚丙烯纖維；纖維混凝土；抗裂和防滲機(jī)理

0引言
混凝土是一種抗壓強(qiáng)度大而抗拉強(qiáng)度低的脆性材料，隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)混凝土提出了更高的要求，它正朝著高強(qiáng)度、高韌性、高阻裂、高耐久性和優(yōu)異工作性方向發(fā)展。一般來說，在小水泥基體中隨機(jī)分布一些纖維是提高混凝土的韌性、耐沖擊性、抗?jié)B性及耐收縮斷裂性的有效途徑。各種可用纖維，如鋼纖維、合成纖維、天然纖維已被應(yīng)用于混凝土中，本文簡述了聚丙烯纖維混凝土的抗裂機(jī)理。
1纖維混凝土的工作機(jī)理
1.1纖維混凝土應(yīng)用狀況
纖維混凝土中的纖維是一種以聚丙烯為原料，以特殊工藝制造的高強(qiáng)度、低延伸性聚丙烯纖維，可以有效地控制混凝土塑性、干縮、溫度收縮裂紋的產(chǎn)生，改善混凝土的抗?jié)B性能，抗沖擊能力，延長混凝土制品的使用壽命。聚丙烯纖維是以特殊工藝制造的高強(qiáng)度、低延伸性纖維，對(duì)酸、堿環(huán)境有極高的抵御能力。該產(chǎn)品經(jīng)120天酸(pH值2-3)，堿(pH值14.0)測試，幾乎無任何老化或損壞。該纖維經(jīng)過特別的抗紫外線處理，具有抗紫外線老化能力，可保證纖維在混凝土中長期發(fā)揮功效，保持混凝土構(gòu)件的優(yōu)良性能。
聚丙稀纖維化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，只依靠改變混凝土的物理結(jié)構(gòu)而改善混凝土的性能，其纖維本身不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。同混凝土骨料、外加劑、摻合料和水泥混合后其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，故與混凝土材料有良好的親和性。
適用各種強(qiáng)度等級(jí)混凝土的防裂、特殊防裂需要的混凝土及有抗沖耐磨要求的混凝土；對(duì)水工混凝土面板防滲、防裂有明顯效果；對(duì)公路路面、橋梁防裂、抗沖磨能力及防止路面打滑均有很好的效果；對(duì)工業(yè)、民用建筑屋面、墻體、地面及地下室防裂、防水提高建筑抗震能力有很大的好處；對(duì)港口碼頭混凝土抗裂抗?jié)B也很有好處。
1.2纖維混凝土的工作機(jī)理
一般理論認(rèn)為，纖維加入水泥混凝土基體中主要有以下幾種作用:①提高混凝土抵抗拉伸變形能力，預(yù)防和防止混凝土中各種裂縫的出理。②提高混凝土的抗?jié)B透能力。③改善混凝土韌性與抗沖擊性。
混凝土中均勻而任意亂向分布的短纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，理論上存在兩種解釋。①美國Rmualoli提出的“纖維間距機(jī)理”(又稱纖維阻裂機(jī)理)，根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)來說明纖維對(duì)于裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用。認(rèn)為在混凝土內(nèi)部原來就存在缺陷，欲提高這種材料的強(qiáng)度，必須盡可能地減少缺陷的程度提高韌性，降低內(nèi)部裂縫端部的應(yīng)力集中系數(shù)。理論分析與實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)纖維的平均中心間距小于7.6mm時(shí)，纖維混凝土的抗拉彎初裂強(qiáng)度均得以提高。②英國的Swangat等人提出的“復(fù)合材料機(jī)理”，理論出發(fā)點(diǎn)是復(fù)合材料構(gòu)成的混合原理，將纖維混凝土看著是纖維強(qiáng)化體系，并應(yīng)用混合原理來推定纖維混凝土的抗拉和抗彎強(qiáng)度，提出了纖維混凝土強(qiáng)度與纖維的摻人量、方向、長徑比以及粘結(jié)力之間的關(guān)系。
以上二種理論說明纖維在混凝土/砂漿中的使用確有極大的作用。
混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過程中，由于水和水泥的水化作用形成新的水泥晶體，引起混凝土體積的收縮，同時(shí)在早期又可能由于混凝土內(nèi)自由水份透過減壓與蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng)力在某個(gè)時(shí)期超出了水泥基體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫，這些微裂縫存在于混凝土內(nèi)的骨料和水泥凝膠體的局部接觸面處以及凝膠體內(nèi)部，這個(gè)階段的微粒帶著少許的能量，可以很容易被纖維吸收，由于纖維以單位體積內(nèi)較大的數(shù)量均勻亂向分布于混凝土內(nèi)部，故微裂縫在發(fā)展的過程中必須遭遇纖維的阻擋，消耗了能量，從而阻斷裂縫的發(fā)展達(dá)到抗裂作用。混凝土在收縮過程中也會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，纖維的加人猶如在混凝土中摻人纖維筋。這些纖維筋抑制了混凝土開裂的進(jìn)程，提高了混凝土的斷裂韌性，也提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度。
纖維改善混凝土的性能主要通過物理力學(xué)作用，不改變混凝土中各種材料本身的化學(xué)的化學(xué)性能，也不會(huì)影響混凝土耐久性。
2聚丙烯纖維的功能及作用
2.1有效提高混凝土的抗裂能力
聚丙烯纖維是一種非常有效的提高混凝土抗裂能力的纖維，經(jīng)過特殊的纖維生產(chǎn)工藝和纖維表面處理工藝，和水泥基料有極強(qiáng)的結(jié)合力，纖維可握裹更多的集料，有更緊密的嚙合度，因此可在混凝土中發(fā)揮更為有效的抗裂作用。由于纖維可迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布極其均勻，故能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，產(chǎn)生一種有效的二級(jí)加強(qiáng)成果。
有關(guān)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)研究表明，在混凝土中纖維的亂向分布形成有助于削弱混凝土塑性收縮及凍融時(shí)的張力;收縮的能力被分散到每立方米幾千萬根具有高抗拉強(qiáng)度，彈性模量相對(duì)較低的纖維單絲上，從而極為有效地增強(qiáng)了混凝土的韌性，抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展;同時(shí)無數(shù)的纖維單絲在混凝土內(nèi)部形成亂向撐托體系，可以有