聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土的性能对比试验

1、聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土的性能对比试验（徐 培 广东省水利水电科学研究院 510610）摘 要：聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土相比，其抗收缩变形、抗渗性能具有显著提高。本文通过现场施工取样进行室内试验，研究不同的纤维拌量对混凝土常规力学性能、抗收缩变形及抗渗能力的影响，发现：聚丙烯纤维的加入对混凝土常规力学性能影响甚微，但对增强混凝土自身的抗收缩变形及抗渗能力效果明显。关键词：聚丙烯纤维 混凝土 常规力学性能 抗收缩变形 抗渗能力一 概论 聚丙烯纤维混凝土是在普通混凝土拌合料中掺入一定量的聚丙烯纤维拌制而成。其作用机理1-3为：拌入纤维后的混凝土的塑性收缩能量被分散到每立方米上千万条具有抗拉

2、强度较高而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而极为有效地增强了混凝土的韧性，抑制了细微裂缝的产生和发展；同时，无数的纤维单丝在混凝土内部形成的乱向支撑托体系可以有效阻止骨料的离析，避免了粗细集料的沉降，减少了混凝土表面的析水，阻碍了沉降收缩裂缝的形成。聚丙烯纤维混凝土作为工程建筑材料在工程建筑中的应用已有二十多年发展历史，与普通混凝土相比，其抗裂抗渗、抗冲击性、抗磨性及柔韧性都有很大程度提高，因此被广泛应用于铁路、交通、水利及各种地下工程、大型体育场地、工民建筑等工程中。本次通过工程实例，现场施工取样后进行室内试验，以对聚丙烯纤维混凝土的常规力学性能、抗收缩、抗渗性能等进行综合分析。二 原材料

3、选用海螺牌525#普通硅酸盐水泥；施工用砂为附近砂石场所产，细度模数为2.83.0，属中砂；砂石骨料的含泥量和超逊径情况检测均满足水工混凝土施工规范SDJ207-82规范的要求；聚丙烯纤维为SY-A型改性聚丙烯纤维，长15mm；外加剂为FDN-型高效减水剂。三 混凝土配合比方案试验采用的混凝土配合比为某科学研究院为施工单位提供的施工混凝土配合比，并分别拌入0、0.3、0.6、0.9kg/m3的聚丙烯纤维。如表1所示：表1 混凝土配合比表（单位：kg/m3）组号水泥黄砂520mm卵石2040mm 卵石4080mm卵石聚丙烯FDN-高效减水剂加水量水灰比130959328442671102.311

4、180.3823095932844267110.32.311180.3833095932844267110.62.311180.3843095932844267110.92.311180.38四 成型混凝土常规力学性能试验结果及分析根据水工混凝土试验规程DL/T 5150-2001测试28d龄期成型混凝土的抗压强度、抗折强度、立方体轴心劈裂抗拉强度、静力抗压弹性模量，试验结果见表2：表2 28d龄期成型混凝土常规力学性能试验结果表组号抗压强度抗折强度劈裂抗拉强度静力抗压弹性模量MpaMpaMpa×104Mpa134.46.72.682.40234.26.62.512.26334.86

5、.62.742.30435.16.83.022.64由表2试验结果及图14可分析看出，聚丙烯纤维的拌入量在00.6kg/m3时，混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及静力抗压弹性模量并未因纤维的拌入量不同而有显著改变，线形相关性不太明显。特别是当纤维拌量为0.3kg/m3时，上述混凝土四项常规力学性能与纯混凝土比较还有所下降。当混凝土中纤维的拌入量达到0.9kg/m3时，其上述四项常规力学性能有一明显增幅2。由此可见，聚丙烯纤维对改善普通混凝土的常规力学性能并未有太大帮助。图1 混凝土抗压强度与聚丙烯纤维拌量关系图图2 混凝土抗折强度与聚丙烯纤维拌量关系图图3 混凝土劈裂抗拉强度与聚丙烯纤

6、维拌量关系图图4 混凝土静力抗压弹性模量与聚丙烯纤维拌量关系图五 成型混凝土的抗收缩性分析仍按上述表1配合比，由施工现场制模取样，试件成100mm×100mm×515mm棱柱体，分B1、B2、B3、B4四组，每组三块试件。待试件拆模后，将试件移至恒温干缩室进行养护，室内温度控制在20°C±2°C，相对湿度60%±5%。按水工混凝土试验规程DL/T 5150-2001中“混凝土干缩（湿胀）试验”方法，分别测其3d、7d、14d、28d、60d及90d的收缩变形，测试结果见图五。混凝土早期的收缩主要有塑性收缩、自收缩、干燥收缩，由图五可分

7、析得到，聚丙烯纤维的加入能有效地抑制混凝土的收缩变形。当混凝土达到90d时，纤维拌入量为0.3kg/m30.9kg/m3的混凝土体积收缩率比未加入纤维的普通混凝土减小了10%15%。这是因为：聚丙烯纤维在混凝土内部呈乱向分布，其形成的支撑托体有效阻止了骨料的离析及粗细集料的沉降，大大减少了混凝土表面的析水，使毛细管收缩形成的毛细张力有所下降，因而有效抑制了收缩变形3。图5 聚丙烯纤维拌量对混凝土早期收缩的影响六 成型混凝土的抗渗性分析试验采用150mm×150mm圆柱体试件，仍按表1配合比取样制模，分C1、C2、C3、C4四组，每组6件。按水工混凝土试验规程DL/T 5150-200

8、1中“混凝土相对抗渗性试验”方法，将抗渗仪水压力一次加到1.0MPa，同时开始记录时间（准至分）。在此压力下恒压24h，然后降压，取出试件。在恒压过程中，若发现6个试件端面有任一个端面出现渗水时，即停止试验，并记下出水时间（准至分）。然后将试件沿纵断面从中间劈压开，量取渗水高度D，计算相对渗透系数Kr，试验结果如下表3所示：表3 混凝土相对渗透系数组号C1C2C3C4相对渗透系数Kr（×10-5cm/h）0.5630.4960.4120.386由试验结果分析可知，普通混凝土中加入聚丙烯纤维后，抗渗能力大大提高，当纤维拌入量达到0.9kg/m3时，其相对渗透系数比普通混凝土要提高30%

9、左右。同时通过试验也发现：C1、C2、C3组混凝土抗渗等级均达到W8，C4组混凝土抗渗等级能达到W10以上。这说明4聚丙烯纤维在混凝土中能有效地抑制早期干缩微裂及离析裂纹的产生和发展，减少了混凝土内部连通裂缝的产生，从而提高了自身的抗渗能力。七 结论通过对聚丙烯纤维混凝土的常规力学性能、抗收缩性能及抗渗能力试验分析，发现：聚丙烯纤维对抑制混凝土自身收缩变形及提高混凝土抗渗能力效果显著，但对其常规力学性能影响甚微，只有当纤维拌入量达到0.9kg/ m3（体积拌量约0.1%）时，混凝土的常规力学性能才略有增长，而此时，混凝土自身的抗收缩变形能力能提高约15%，抗渗能力能提高约30%。参考文献：1.林栋，