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聚丙烯纖維與高性能混凝土

作者:admin來源:本網 日期:2017-10-18 14:51:03 人氣: 標簽:

  混凝土的高強化是100多年來的努力方向。作為重要的結構材料,強度一直是混凝土的主要性能指標,高強度一直被認為是優質混凝土的特征。然而,人們在追求高強度的同時,卻發現了不少混凝土建筑因材質劣化引起開裂破壞,甚至倒塌,它們的破壞往往不是強度不足,而是耐久性不夠。因此,混凝土耐久性的重要地位己不亞于強度和其它性能,由此,也提出了混凝土高性能化的要求中國工程院院士吳中偉教授認為復合化是水泥基材料高性能化的主要途徑,纖維增強是其核心。復合化的技術思路超疊加效應,對材料高性能化有重要意義,可用公式1+沖3表示。本文正是基于這種思路,介紹聚丙烯纖維在高強、高性能混凝土中的作用及其工程應用,以及應用發展前景以下介紹的聚丙烯纖維主要是以美國希爾兄弟化工好的施工性與耐久性;日本則更重視混凝土的工作性和耐久性;在我國,目前多數專家認為:具有一定強度C30)和高工作性及高耐久性(使用壽命>100年)的混凝土則可稱之為高性能混凝土,其中,高耐久性最為重要。

  由此可見,不管是哪一種學派的觀點,高耐久性均被認為是高性能混凝土的最重要特性。

  3聚丙烯纖維在混凝土中的高性能作用及應用高性能混凝土最重要特征是其優異的耐久性,耐久性可達100年以上,甚至可以達到500年,是普通混凝土的3- 5倍。混凝土的高耐久性可以減少結構的維修與翻新、節約材料與人工費、節約資源,尤其對重要工程、紀念性建筑有重要意義。

  與單一指標強度比較,耐久性是個非常復雜的問題,它涉及的內容和影響因素很多。但不管是由何種原因引起的混公司生產的混凝土專用聚丙烯纖維(杜拉纖維)為例t 2聚丙烯纖維及高性能混凝土bookmark3 2.1聚丙烯纖居的物理力學性能混凝土專用聚丙烯纖維的物理力學性能如下:材料密度熔點燃點聚丙烯0.1%吸水性:無2.2高性能混凝土耐酸堿性:極高安全性:無毒材料拉伸極限抗拉強度:276MPa彈性模量:3793MPa導電、導熱:極低高性能混凝土(HPC)的概念是1990年5月由美國國家標準與技術研宄院(NIST)和美國混凝土協會(ACI)首先提出的。當時,高性能混凝土的定義為,具有所要求的性能和勻質性的混凝土這些性能包括:易于澆注、搗實而不離析;高超的、能長期保持的力學性能;早期強度高、韌性高和體積穩定性好;在惡劣的使用條件下壽命長也就是說,HPC要求高的強度、高的流動性與優異的耐久‘性但是,對高性能混凝土的要求各國不盡相同。歐美國家凝土的耐久性不合格而產生的破壞,其最終均表現為出現裂縫因此,有效地提高混凝土的抗裂性無疑對提高混凝土的耐久性有重要的意義,由此,亦使混凝土高性能化在混凝土內摻入聚丙烯纖維由于能有效地提高混凝土的抗裂、抗滲、抗凍性能,因而增強了混凝土的耐久性。

  3.1聚丙烯纖居在混凝土中的高性能作用3.1.1提高混凝土的抗裂性能在混凝土內摻入專用的聚丙烯纖維并經攪拌后,由于聚丙烯纖維與水泥基集料有極強的結合力,可以迅速而輕易地與混凝土材料混合,分布均勻;同時,由于細微,故比表面積大,每公斤聚丙烯微纖維連起來的總長度可繞地球10多,若分布在1m3的混凝土中,則可使每cm3的混凝土中有近20條纖維絲,故能在混凝土內部構成一種均勻的亂向支撐體系,從而產生一種有效的二級加強效果聚丙烯纖維的亂向分布形式可削弱混凝土的塑性收縮,收縮的能量被分散到無數的纖維絲上,從而有效地增強混凝土的韌性,減少混凝大學土木系博士研究生,主要從事纖維水泥與纖維混凝土的教學、科認為土初凝時收縮引起的裂紋和裂縫同時,無數的纖維絲在混凝土內部形成的亂向撐托體系可以有效阻礙骨料的離析,保證混凝土早期均勻的泌水性,從而阻礙了沉降裂紋的形成試驗表明,同普通混凝土相比,體積摻量0.05%的美國杜拉纖維混凝土抗裂能力提高近70% 3.1.2提高混凝土的抗滲性能在混凝土中摻入聚丙烯纖維,可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂及離析裂紋的產生及發展,減少混凝土的收縮裂縫,尤其是有效地抑制了連通裂縫的產生;另外,均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量聚丙烯微纖維起了“承托”骨料的作用,降低了混凝土表面的析水與集料的離析,從而使混凝土中直徑為50~100nm和>100nm的孔隙的含量大大降低Mehta認為只有100nm以上的孔才對抗滲性有害,小于50nm的孔數量的多少可能反映出凝膠數量的多少,水化產物多,則抗滲性好。由此可見,摻入聚丙烯纖維后,由于有效地降低了混凝土的孔隙率,避免了連通毛細孔的形成,因而,對于普通混凝土而言,提高了混凝土的抗滲性能試驗表明,0.0觀體積摻量的杜拉纖維混凝土比普通混凝土的抗滲能力提高了60%~70% 3.1.3增強混凝土的抗凍性能在混凝土中加入聚丙烯纖維,可以緩解溫度變化而引起的混凝土內部應力的作用,阻止溫度裂縫的擴展;同時,混凝土抗滲能力的提高也有利于其抗凍能力的提高。實踐及研宄都表明,在混凝土中加入聚丙烯微纖維,可作為一種有效的混凝土溫差補償抗裂手段。

  3.2工程實例廣州南方房產實業大廈工程的地下室底板及壁板混凝土均為C40/S8高性能混凝土,其中,添加了聚丙烯纖維底板混凝土約為3000m3,分南、北兩段施工混凝土在攪拌出槽后,纖維分散均勻,沒有絮凝成團現象,拌和物表現出良好的保水性和粘聚性,混凝土的泵送性能優良,在整個澆注過程中幾乎未發生過一次堵塞。該工程地下室底板屬大面積、大體積混凝土構件,聚丙烯纖維混凝土的使用取得了令人滿意的效果目前,尚未發現一條可見的裂縫,業主對此十分滿另外,在重慶世界貿易中心工程中,其特大型轉換大梁(1500m說4000mm,15跨)的大體積C60混凝土面臨如何防止收縮裂紋及增強韌性的嚴峻問題。經慎重考慮,決定采用添加聚丙烯纖維來改善高性能C60混凝土的方案。經嚴格設計,嚴格施工,取得了滿意的效果除此以外,聚丙烯纖維己成功應用在許多高性能混凝土工程中,并取得了較好的使用效果4聚丙烯纖維在高性能混凝土中的應用發展前景從現代建筑和可持續發展觀點看,需要發展高性能混凝土,它是當前水泥基材料的主要發展方向,被稱為21世紀混凝土'更具有“綠色”意義。提高建筑物耐久性、延長建筑物的使用壽命是極其重要的。據報道,建筑業消耗世界資源能源近40%,建筑物的壽命延長一倍,資源能源的消耗和環境污染將減輕一半。另外,由于耐久性不足而引起的結構破壞曰趨嚴重,修復花費巨大,許多國家對混凝土的耐久性問題己非常重孤據專家預測,21世紀初將是我國鋼筋混凝土結構的破壞高潮,屆時,每年所需的維修費用將高達數千億元混凝土專用聚丙烯纖維由于能積極有效地改善混凝土的耐久性,使混凝土高性能化,且工作機理簡單,適用性廣泛,使用效果顯著,在工程界己受到越來越多的關注。從確保工程質量,施工便利,兼顧成本及長、短期效益等諸方面考慮,在混凝土中添加聚丙烯纖維不失為改善混凝土性能的有效途徑。在北美和歐洲,經過20年來的大量工程實踐,使用聚丙烯纖維混凝土的技術己日臻完善,聚丙烯纖維己成為改善混凝土性能最為廣泛使用的手段之一。在我國,隨著高強、高性能混凝土的廣泛使用,聚丙烯纖維在現代建筑中亦將具有廣闊的應用前景。

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