聚丙烯纤维混凝土
第一节概述
聚丙烯纤维混凝土是60年代末国外开发的一种新型混凝土材料。它具有能防止或减少裂缝、改善长期工作性能、提高变形能力和耐久性等优点因而在军事、交通、房建、机场、水利等类工程上得到了广泛的应用。我国从90年代初首先在道路、桥梁和房建工程中应用此类材料，取得良好的技术经济效果。但水利工程部门对聚丙烯纤维混凝土还只停留在试验阶段，仅有的一点试验成果也很不系统完整，影响了这一新材料在水利工程上的开发应用。在新世纪到来之际，水利建设正面临着新的发展机遇和挑战。作为国家的一项基础产业，水利部门不仅要以更快的速度建设更多的水利工程，而且在工程质量上也要满足更高的建设标准，要求进一步采用新技术、新工艺和新材料。与其它工程相比，水利工程对混凝土有着自己特殊的要求。特别是近年来出现了许多技术难度高的新工程结构，带来了水工混凝土一系列的新问题。例如，我国近十几年来得到迅速发展的面板坝以及许多板式结构的防裂问题、许多挡水、隔水结构的混凝土提高防渗性能的问题以及高坝建设带来的高速水流冲刷磨损问题等等。这些都要求提高水工混凝土的抗渗、防裂、耐磨、抗冲击、韧性、耐久性等综合性能。为了适应我国水利工程快速发展的形势，提高工程质量和长期效益，开展聚丙烯纤维混凝土的有关性能及其在水利工程上应用的研究，具有重要的现实意义，是十分必要的，也是十分迫切的。
白溪水库总库容1.684亿m3，属国家大（2）型水库，是以供水、防洪为主、兼顾发电、灌溉等效益的综合利用水利枢纽。水库大坝采用钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高124.4 m，在我国面板堆石坝中高度居第四位。大坝上游坝坡1:1.4，下游平均坝坡1:1.52，坝顶高程177.4m，面板厚度由坝顶至坝底为30~66cm，在面板厚度的中部布置φ20、22、25mm、间距20?20cm的钢筋网。混凝土面板坝工程中，防止面板的裂缝和提高混凝土变形能力一直是主要技术问题之一。裂缝的产生不仅加大了大坝渗漏损失，降低了工程效益，而且使混凝土的耐久性降低，钢筋锈蚀，影响工程寿命。白溪水库大坝二期面板位于水位变动区，冬季经常受到寒流、大风等环境因素的作用，工作条件比较恶劣。防止或减少裂缝和提高面板抗变形能力，对延长面板工作寿命，保证大坝安全运行，十分必要。同时，白溪水库溢洪道末端流速达到35~37m/s，需要采取措施有效的防止混凝土的冲刷
磨蚀。根据有关专家建议，经工程建设单位白溪水库建设指挥部、工程设计单位华东勘测设计研究院、施工单位水电十二局以及施工监理等共同研究，为了提高白溪水库工程混凝土的质量和耐久性，决定结合工程建设开展对聚丙烯纤维混凝土在水利工程上的应用研究。这个想法在2000年4月得到了水利部和两院院士、中国工程院副院长潘家铮等国内有关知名专家的关注和支持。经宁波市水利局同意申报，《聚丙烯纤维混凝土在水利工程上的应用研究》课题已列入水利部和宁波市2000年度科技创新项目计划（项目编号SCX2000-32）。
本项研究首先进行了国内外聚丙烯纤维混凝土的应用和研究情况的调研。在此基础上，开展了对聚丙烯纤维混凝土力学性能、防裂性能、变形、韧性、抗渗、抗冻、耐磨、抗冲击、耐久性、聚丙烯纤维砂浆防裂以及增韧细观结构等性能的室内试验研究。室内试验主要由南京水利科学研究院、浙江省水利水电河口海岸研究设计院及中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室等单位承担。在开展室内试验的同时，由工程指挥部、设计院、施工工程局、施工监理等共同在溢洪道进口及二期面板1#、3#和9#试验块开展了施工工艺的试验研究。在对聚丙烯纤维混凝土主要性能和施工工艺试验研究的基础上，于2000年邀请以中国工程院院士谭靖夷为首的专家组对白溪水库二期面板聚丙烯纤维混凝土试验研究进行了评审，专家组一致认为，试验技术路线正确、方法合理，所得结果可信。试验成果表明，掺加聚丙烯纤维可以明显减少混凝土收缩和开裂，改善混凝土的变形性能和提高耐久性，在自然条件下，紫外线长期辐射不会造成聚丙烯纤维混凝土性能的退化。聚丙烯纤维混凝土技术性能明显优于普通混凝土，增加的少量工程费用与取得的质量效益相比，经济上是可以接受的，建议在二期面板上应用。经过设计部门同意，2000年10月至12月，完成了二期面板（ 128.5m以上）聚丙烯纤维混凝土的施工，混凝土方量达11000m3。2001年3月下旬，又在溢洪道陡槽末端，进行了C40聚丙烯纤维混凝土和外掺硅粉抗磨蚀剂聚丙烯纤维混凝土的工程试验。此外，还对喷射聚丙烯纤维混凝土技术进行了现场试验。通过上述工作，已完成了水利部和宁波市2000年科技创新计划项目《聚丙烯纤维混凝土在水利工程上的应用研究》计划任务书规定的各项试验研究任务。现对试验研究的主要成果叙述如下。
第二节国内外聚丙烯纤维混凝土研究和应用现状和发展方向聚丙烯纤维是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烃类纤维。根据其生产过程可以分为两种。聚丙烯在熔融状态下经过牵拉使纤维分子定向，再挤压成薄片（flat sheet）或形成长丝（filament）。前者经过破碎、裂膜成为纤化纤维（fibrillated fiber），其断面一般为不规则、近似矩形，纤维之间有横向连接成网状；后者在纵向切断后成为圆形断面的复丝或单丝纤维。聚丙烯纤维比重为0.91，强度高，抗拉强度可达200~300MPa，弹性模量3400~3500 MPa，完全不吸水，为中性材料，与酸碱不起作用，熔点160～170 ℃，燃点590℃。掺加在混凝土中的聚丙烯纤维长度一般为12-30 mm，直径几十微米。当掺量仅为混凝土体积的0.1%时，在1 m3混凝土中可以有数百万根至数千万根纤维随机分布，使混凝土性能得到很大改善。根据国内外的试验研究和工程应用经验，与常规混凝土比较，聚丙烯纤维混凝土有以下几方面的特点。
1．防止或减少混凝土收缩裂缝的产生。混凝土因失水收缩产生的裂缝主要是在早期发生。聚丙烯的掺入，可以在混凝土塑性阶段、变形模量较低时，有效地减小收缩和裂缝的发生，在硬化后期也可使干缩裂缝得到一定程度的抑制，从而使裂缝细化，使之对工程无害或少害。上述特性使聚丙烯纤维在板式结构中作为次要加强筋而得到最广泛的应用。
2．改善混凝土的变形特性和韧性。混凝土是一种由多种成分形成的非均质脆性材料，在各组成成分的结合处很容易产生集中应力使其进一步变脆。而聚丙烯纤维的加入，使混凝土的这一弱点得到很大改善。一是提高了混凝土的极限拉伸率。有大量试验资料证明，一定掺量的聚丙烯纤维混凝土的极限拉伸率比素混凝土提高0.5~2倍。二是大大提高了混凝土的韧性。普通混凝土在受拉伸、弯折而破坏时，一般为脆性断裂，在混凝土发生裂缝后就基本不能再承受荷载。而聚丙烯纤维混凝土在初裂缝发生后，仍有一定的承载能力，实质上是对外荷能量吸收能力的提高以及混凝土变形性能的改善。按照美国ASTM标准进行的韧度试验结果表明，聚丙烯纤维混凝土的韧度指数比普通混凝土增加15~70%。三是抗破碎性。普通混凝土在受压破坏后，往往成断碎状，而聚丙烯纤维混凝土在受压破坏后，仍能保持一定程度的整体性。
3．对混凝土强度性能的影响。试验证明，加入聚丙烯纤维，并不能提高混
凝土的静力强度。但国外的试验表明，由于韧性改善，抗冲击能力可以提高2倍以上，抗磨损能力也可提高20~105%。
4．提高了混凝土的耐久性。由于聚丙烯纤维混凝土能大大减少裂缝发生和使裂缝细化，从而使混凝土的抗渗能力得到较大提高。根据国内外试验，掺加纤维后，混凝土渗漏可减少25~79%，抗渗标号从W10提高到W14。抗渗性能的改善必然使混凝土的抗冻融能力得到提高。许多文献还报导了聚丙烯纤维混凝土能显著减少海水等侵蚀性环境对钢筋的锈蚀作用。关于聚丙烯纤维混凝土在紫外光幅射下的寿命问题，国外一般认为，对混凝土或水泥制品不存在紫外老化问题。加拿大国家科学研究院建筑研究所的詹姆斯?皮奥都恩在《纤维混凝土手册》一书中指出：虽然聚丙烯在紫外线照射下将发生老化，但聚丙烯纤维水泥复合物在受到相当于若干年自然阳光的紫外线照射下，没有强度损失。英国Surrey大学研究纤维混凝土的专家汉南博士在他的一项长期研究中，进行了聚丙烯纤维复合水泥薄板人工气候老化试验。采用的复合板材中聚丙烯纤维体积含量达到4~8%，该板材放置在室内和露天自然条件下，在龄期分别为1、6、12月和2、3、5、10年时，测定了材料的弯曲韧度和弯曲应力。结论是：在10年时间内，未觉察到材料的老化。应当说，这种复合材料由于聚丙烯含量很高，老化对其性能的影响远比含量仅为0.1%的一般纤维混凝土要大得多。因此可以认为气候老化对聚丙烯纤维混凝土性能的影响是很小的。
5．聚丙烯纤维混凝土的施工性能。国内外大量实践表明，聚丙烯纤维混凝土的施工与常规混凝土没有大的不同，一般的施工方法都适用于聚丙烯纤维混凝土。但聚丙烯纤维混凝土在相同配合比下，坍落度比普通混凝土要降低30%左右。有的文献指出，聚丙烯纤维混凝土泌水速度降低，收面作业应比普通混凝土晚一些进行。
由于聚丙烯纤维混凝土具有上述良好的技术经济指标，在国内外得到了迅速而广泛的应用。80年代初，美国出现了第一个用于水泥制品的聚丙烯纤维专利商标Fibermesh，目前已有美、英、韩等国的产品。工程应用最初是在美国的军事工程，但很快发展到民用工程，主要是在板式结构中采用，如房建中的地坪、地下室底板和墙、路面、桥梁铺装层、机场跑道、停机坪等。在水利工程中，美国已在坝工修补、灌溉渠道衬砌、边坡防护等工程中进行了应用。由于聚丙烯纤
维混凝土比普通混凝土有较高的粘稠性，用在喷射混凝土中，不但可以提高性能，还可以减少回弹损失，应用也日益广泛。我国是从90年代初开始引进，最初用于公路、桥梁工程，以后在房建中也越来越多的得到应用。目前国内已有多家工厂生产聚丙烯纤维以满足各行业不同混凝土施工需要。在我国水利工程上，聚丙烯纤维混凝土还只停留在试验阶段。在试验研究方面，国外在聚丙烯纤维混凝土的力学性能、耐久性、施工工艺、纤维增强机理等方面做了大量的工作，并且已编制了这方面的有关试验规范和技术标准。而我国只有上海同济大学、大连理工大学等院校做了一些研究工作，远远不能满足我国发展这项技术的要求。
第三节聚丙烯纤维混凝土主要性能的试验研究本项聚丙烯纤维混凝土的室内试验主要进行了以下内容：
一．配合比试验方案的拟定
1．试验用原材料
（1）水泥：为海螺牌525号普通硅酸盐水泥。经检验，该水泥在稠度、安定性、凝结时间、强度指标上均满足国标要求。
（2）粉煤灰：为宁波北仑电厂粉煤灰，经检验，符合二级灰要求。
（3）改性聚丙烯纤维：为东华大学研制，方大纺织化纤有限公司产品。其性能见表1。
表1 改性聚丙烯纤维的性能
改性聚丙烯纤维利用熔融聚丙烯在通过细小喷丝孔径时的“附壁”效应，使改性剂分子带羟基的亲水助剂附在了纤维表面，加强了纤维的亲水性，从而增强了它与水泥的结合力。2#纤维是在1#纤维中加入防老化剂，以下试验中除专门说明外，采用的均为1#聚丙烯纤维。
（4）外加剂：采用水电十二局科研所混凝土外加剂厂生产的BLY引气减水剂及NMR高效减水剂。
（5）集料：砂，石料性能详见表2
表2 砂石料性能
2．二期面板聚丙烯纤维混凝土配合比方案的拟定
本次聚丙烯纤维混凝土的配合比试验研究按照使用部位不同，主要进行了两
种配合比试验。即为二期面板混凝土进行的配合比试验和为溢洪道抗磨混凝土进行的配合比试验。
白溪水库设计单位华东勘测设计研究院对大坝二期面板混凝土的设计指标为混凝土强度等级C25，抗渗标号W8，抗冻标号D100，含气量4-5%。南京水利科学研究院在《白溪面板混凝土配合比优化设计试验报告》中推荐的不掺纤维的混凝土配合比见表3，表中，粉煤灰掺量为15%，超量系数1.3。
表3 每立方米混凝土材料用量kg/m3
聚丙烯纤维混凝土配合比试验方案的拟定中，为比较纤维的不同掺量以及粉煤灰掺量对混凝土性能的影响，纤维掺量分0、0.6、0.9、1.2 kg/m3 4个等级，粉煤灰的掺量分等量替代和超量替代（超量系数1.3）两种。由于纤维的掺入会减小坍落度, 粉煤灰掺量对坍落度也有一定影响。为保持未掺纤维前的坍落度，在不加纤维混凝土的配合比基础上，采取了两种措施。对粉煤灰等量替代的，砂率调整为0.37。对粉煤灰超量替代的，砂率调整为0.35，并通过适当加大水灰比来保持原坍落度，见表4。粉煤灰超量取代的还增加纤维含量为0.9、1.2及1.5 kg/m3的各一组，为维持水灰比和坍落度与不掺纤维的混凝土基本不变，每方混凝土增加10kg水泥用量，见表5。
表4 聚丙烯纤维混凝土配合比(一)
3．抗磨聚丙烯纤维混凝土配合比方案拟定
溢洪道陡槽底板为C40高强钢筋混凝土，（除最上游一块）。在第十二工程局施工科学研究所提供混凝土配合比基础上，保持混凝土水泥用量不变，坍落度基本不变，拟定了聚丙烯纤维掺量为0、0.6、0.9、1.2kg/m3及掺0.9kg/m3聚丙烯纤维加37kg/m3硅粉混凝土抗磨蚀剂共五种混凝土配合比方案。见下表。
注：大石：中石：小石=0.5：0.3：0.2
混凝土中掺入聚丙烯纤维，坍落度略有下降，通过适当增加用水量来调整。掺入硅粉抗磨蚀剂，坍落度增加，通过减少用水量使混凝土坍落度保持基本一致。试验的试件均由三级配混凝土拌和后，经孔径40mm筛湿筛后制作成型（除特殊注明）。
二．拌合物性能试验
拌合物性能试验主要试验纤维对拌合物的含气量、坍落度随时间变化特性、初凝和终凝时间以及对泌水速度的影响。其结果见表7及图1。
由表7可以看出，聚丙烯纤维的掺入对混凝土含气量无影响；掺入纤维后，混凝土初凝提前1~1.5h，终凝也略有提前，但凝结时间与纤维的掺量之间尚未发现规律性的变化；纤维掺量对坍落度随时间变化特性也没有明显变化规律。
图1 泌水总量随时间变化对照曲线
由图1可以看出，聚丙烯纤维的掺入明显减少塑性混凝土表面析水，表现为泌水率下降，泌水推迟20min开始，提早30min结束。
三．力学性能试验
力学性能试验主要进行了抗压、抗拉和抗折试验。
1．聚丙烯纤维混凝土试验结果见表8。
表8 聚丙烯纤维混凝土的力学性能
由表8可以得出以下几点：
（1）A-2~A-4各组因比不掺纤维的A-1组水灰比略大，抗压、早期抗拉均稍有下降，28天抗拉强度与不掺基本相同，除小掺量的纤维混凝土外，其余的抗折强度比不掺纤维的混凝土略有增加。强度指标超过了设计要求。
（2）B组掺纤维混凝土在增加用水量的同时，增加了水泥用量，因此，其强度指标一般均高于不掺纤维的混凝土。
（3）掺入粉煤灰对强度指标有一定影响。当纤维掺量相同，不掺粉煤灰的混凝土（A-6）早期抗压、抗拉、抗折强度均高于掺粉煤灰混凝土（A-3，A-5），但龄期为60天和90天，粉煤灰超掺组抗压强度最高。
2．抗磨聚丙烯纤维混凝土
抗磨聚丙烯纤维混凝土的力学性能见表9。
表9 抗冲磨聚丙烯纤维混凝土力学及变形性能
注：C-3混凝土配合比同C-3，用3#聚丙烯纤维。
试验表明，由于聚丙烯纤维混凝土的水灰比大于普通混凝土，因此抗压强度比普通混凝土有所降低，但随着龄期增加，抗压强度降低值减小；聚丙烯纤维混凝土的抗拉强度比普通混凝土提高2-4%，且提高值随纤维掺量的增加而增加。掺0.9kg/m3纤维和37kg/m3硅粉抗磨蚀剂使混凝土各项性能有较大幅度提高。
四．变形性能和韧性试验
主要进行了两种聚丙烯纤维混凝土的变形模量、极限拉伸率和二期面板聚丙烯纤维混凝土的弯曲韧性系数试验。二期面板聚丙烯纤维混凝土的试验结果见表10、抗磨聚丙烯纤维混凝土的试验结果见表9。
1．二期面板聚丙烯纤维混凝土的变形和韧性性能
表10中的弯曲韧性系数测定按照《钢纤维混凝土试验方法》（CECS 13：89）进行，该法与美国材料试验协会（ASTM）标准C1018相同。在评价韧性系数时，
则按日本土木工程协会方法（JSCE-SF4）。有文献指出：日本JSCE-SF4法比美国ASTM C 1018可更好体现纤维混凝土韧性。弯曲韧性系数（F JSCE）的计算公式为：
F JSCE=T JSCE?L/(B?H2?L/150)
式中：
F JSCE一弯曲韧性系数，MPa；
T JSCE一当挠度为0~L/150时，荷载~挠度曲线下所覆盖的面积（kN-mm）；
L一试验时的跨度（mm）；
B，H一试验试件断面的宽和高（mm）。
图2聚丙烯纤维混凝土弯曲荷载─挠度曲线图3 素混凝土弯曲荷载─挠度曲线由表10可见以下各点：
（1）纤维混凝土的弹性模量约比不掺纤维混凝土低5-13%；
（2）除A组中超量替代的A-5组外，纤维混凝土各组的极限引伸率均大于普通混凝土。聚丙烯纤维掺量1.2kg/m3组的28天极限引伸值比普通混凝土提高16%。纤维混凝土的低弹模和高极限引伸率说明其变形能力优于普通混凝土，因而有利于面板混凝土抗裂。
（3）聚丙烯纤维混凝土最主要的特点之一是具有较高的韧性。表中聚丙烯纤维混凝土的弯曲韧性系数比普通混凝土提高的幅度：A组为5-35%，B组为60-136%。掺与不掺纤维混凝土的弯曲试验的典型荷载~挠度曲线如图2和图3。从曲线中可以看到，当荷载达到峰值时，试件出现第一条裂缝，此时普通混凝土很快卸载，试件随即断裂而完全失去承载能力，荷载挠度曲线延伸较小。而纤维混凝土试件在发生初裂后，虽然承载能力也下降，但仍可在一段较长时间内继续承受一定荷载，它的峰后覆盖面积比不掺纤维的混凝土大，表明纤维混凝土有较高的对荷载能量的吸收能力，也表明了纤维混凝土对动荷载的较高抗力。纤维混凝土的较高韧性说明了混凝土的传统脆性弱点得到改善，这对支承在堆石坝体和反滤砂砾石层上的面板混凝土，适应沉陷和水荷载下的变形、防止裂缝的发生具有重要意义。
（4）A-3、A-6两组具有相同的纤维掺量和胶凝材料用量，而A-3粉煤灰为掺量为15%的等量取代，A-6则不掺粉煤灰。A-6的28天极限引伸率比A-3高11%，弹性模量低4%。
2．抗磨聚丙烯纤维混凝土的变形性能
由表9可以看出，掺2#聚丙烯纤维的混凝土极限引伸率提高7-11%，抗拉弹模下降，即混凝土刚度下降，变形能力提高。而掺3#聚丙烯纤维的混凝土比普通混凝土极限拉伸率提高22%，绝对值达到150μ，与其他配合比相同的掺2#
图4 2#丝电镜照片图5 3#丝电镜照片
纤维的混凝土相比，极限引伸率提高12%，抗拉强度也有3%的提高。这主要因
为3#纤维的表面经特殊处理，断面呈棱角状，因而加大了与水泥材料的握裹力，
使聚丙烯纤维混凝土的极限拉伸率提高。见扫描电镜照片图4及图5。
五．干缩试验
1．二期面板聚丙烯纤维混凝土的干缩试验
聚丙烯纤维混凝土的干缩试验按规程进行。结果见表11。结果表明，掺与不掺聚丙烯纤维，在28天时，混凝土干缩率基本相同，粉煤灰超量系数为1.3一组的干缩比普通混凝土少8%，但在60天到90天时，聚丙烯纤维混凝土的干缩量普遍比素混凝土的小，其中仍以粉煤灰超量系数为1.3一组的干缩最小，比不
掺纤维的混凝土少12%。
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2．抗磨聚丙烯纤维混凝土的干缩试验
成果见表12。
表12的结果与表11有所不同。聚丙烯纤维混凝土的干缩均比普通高强混凝土略大，纤维与硅粉抗磨蚀剂共掺组早期增加较多，但90天时其收缩已低于普通高强混凝土。总的看，掺入聚丙烯纤维对混凝土干缩量影响不大。
六．抗渗抗冻试验研究
聚丙烯纤维混凝土进行了抗渗和抗冻两项指标的试验。试验只对二期面板聚丙烯纤维混凝土进行。
1．抗渗性
抗渗性试验结果列于表13。
结果表明：各组混凝土抗渗标号均大于W20，大大超过设计要求。掺纤维混凝土虽然水灰比比不掺纤维混凝土的大，在最终加压为2.1MPa时，其渗水高度比不掺纤维的混凝土减少16~49%，抗渗能力优于素混凝土。
2．抗冻性
抗冻试验是按快冻法进行。试验结果列于表14，在开始50次冻融循环，抗冻性差别不大。冻融循环次数增加后，粉煤灰等量取代水泥的A组混凝土中，不掺纤维的A-1混凝土的抗冻指标为100次；掺0.6 kg/m3的A-2混凝土抗冻指标为150次；而纤维掺量≥0.9 kg/m3的A组各组混凝土，抗冻指标都大于或等于200次。聚丙烯纤维的掺入可使混凝土抗冻标号从100次至少提高到200次，聚丙烯纤维在提高混凝土的抗冻性上作用十分显著。从表14可看出，冻融循环后，各组混凝土失重较小，而相对动弹性模数下降较多，说明混凝土冻融破坏主要是混凝土内部产生微裂缝造成，而掺入聚丙烯纤维有助于抑制和减少微裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土的抗冻性。混凝土冻融循环后抗弯强
注：1 .冻后抗弯强度，A-1组冻融150次，其他均为冻融200次后测试。
2.按“水工混凝土试验规程”SD105-82规定，当相对动弹性模数下降至60%或重量损失率达5%，认为试件已达破坏。
度的数据也充分证明了上述结论。
七．聚丙烯纤维阻裂作用试验
纤维对混凝土早期硬化阶段的阻裂作用试验，国内外都没有标准方法。本次
试验采用了美国Paul P. Kraai在1982年建议的测定混凝土塑性收缩裂缝的方法。
试件浇注于尺寸为610mm×915mm×19mm的木模中，木模底板与四侧边衬塑
料薄膜，以防木模吸水，离木模周边约20mm处固定20×20mm钢丝网或Ф8钢
筋，以形成对混凝土收缩变形的约束。浇注后不养护，立即以约5m/s的风速吹
试件表面，加速试件表面水份蒸发，连续吹24 h后，测定试件表面的裂缝宽度
和长度，用表15所示的权值加权计算其开裂指数以评定抗裂能力。
由于该法所用试样厚度很小，只能采用砂浆试件，其配合比见表16。表中，
3-1和3-2两组试件水泥、粉煤灰、砂和水的比例分别按照表4中A-1和A-3的配合比数据，但去掉了石子。在约束方式上，1-1及1-2两组采用在周边设置钢筋，试验发现此种约束过强，造成裂缝集中发生在周边钢筋附近，与实际情况不符。因此后两组试验改用铁丝网约束，效果较好。试验结果见表17。
试验中发现，第一组砂浆板，风吹6h后，裂缝出现在试件四周设置钢筋的部位及与木模四边，不掺纤维砂浆的裂缝长而粗，且在试件一角有一条长33.5cm、宽0.05~0.2mm的细缝；掺纤维砂浆的裂缝短而细，试件内没有裂缝。第二组砂浆板，由于改变了周边约束方式，裂缝主要出现在整个面板上，掺纤维砂浆的裂缝在长度和宽度上均少于不掺纤维的砂浆，裂缝系数减少58%。第三组砂浆板，
只有不掺纤维的板上有6cm长，0.2mm宽的裂缝，纤维砂浆板上则无裂缝。由表17，纤维混凝土的开裂系数仅为普通混凝土的42-46%，阻裂作用明显。
八．聚丙烯纤维及聚丙烯纤维砂浆在紫外线辐射下的老化试验
关于在紫外线作用下的纤维混凝土耐久性，国内外都没有试验标准，文献报导也很少。本次试验中采用氙灯人工气候老化箱来加速老化。参照国标《塑料氙灯光源曝露试验方法》（GB9344-88），用人工方法模拟和强化在自然气候中受到的光、热、氧、湿气、降雨等环境因素的作用。限于老化箱的尺寸限制，试件不能做得太大，因此，均采用砂浆试件。试验老化条件为：辐射强度1000±200w/m2，黑板温度65℃，每12h为一循环，每循环中，光照11.5h，降雨0.5h。老化总时间500小时。
老化试验内容为：
1）聚丙烯纤维丝在裸露条件下及在不同厚度砂浆板遮盖时，老化48h、125h及250h后的性能变化。
2）掺与不掺聚丙烯纤维砂浆试件老化对比：砂浆试件尺寸为：抗压试件4?4?4cm，抗折试件2?2?12cm；抗拉试件为小8字，抗渗试件为上直径7cm，下直径8cm，高为3cm的截头圆锥。试件成型后标准养护28天，分别测试老化前、老化250h和老化500h的各项性能。
试验结果见表18、表19及图6和图7。在上述老化条件下，裸露的普通聚丙烯纤维丝（1#丝），在24h氙灯照射后，性能严重下降，断裂强度降到44%，伸长率已基本丧失。掺加了抗老化剂的2#丝断裂强度也降到只有54%，伸长率仅为原来的35%。但水泥砂浆板对紫外线辐射有很大的防护作用。2mm厚砂浆板遮盖下老化48h后，1#丝断裂强度保留率为85%，伸长率保留率23%；2#丝
断裂强度和伸长率的保留率分别为91%和80%。2.4mm砂浆板保护下，老化125h 后，1#丝断裂强度和伸长率的保留率分别为74%和9%，2#丝断裂强度保留率和伸长率保留率分别为75%，68%。加大砂浆板厚度后，效果十分明显。表18的结果表明，当砂浆板厚度从2.5mm加大到5mm时，1#丝断裂强度保留率和伸长率保留率分别提高1.15倍和2.8倍。而2#丝在5mm砂浆板保护下，老化250h 后断裂强度保留率和伸长率保留率分别为98%，99%，也就是基本没有老化。以上成果完全说明，紫外线对混凝土包裹中的聚丙烯纤维的老化影响深度很小，在3、4mm的深度以内，即没有明显的影响，尤其是对采取了抗老化措施的纤维，老化的影响更小。可以得出结论，对于厚度在30cm以上的二期面板，无需担心聚丙烯纤维的老化问题。
砂浆试件经过250h，500h老化，掺聚丙烯纤维砂浆的抗压、抗拉和抗折强
图6 1#丝老化与砂浆板厚度关系图7 2#丝老化与砂浆板厚度关系
表19 砂浆老化试验结果
需要指出，由于对聚丙烯纤维混凝土的气候老化试验缺乏经验，为了达到加速老化、缩短试验周期的目的，本次试验采用了辐射强度为1000±200w/m2的氙灯。而美国材料试验协会规程ASTM D 4355-92 对土工织物老化条件规定的氙灯辐射强度仅为0.35w/m2。我国纺织用纤维老化时间按规程只进行24小时。在0.35w/m2的强度下，聚丙烯土工织物经500h老化，断裂强度保留率为63%。冬天的太阳辐射强度约0.35w/m2，夏日的辐射水平约0.55w/m2。本试验采用的辐射强度约相当于地面上太阳辐射强度的2200倍。考虑到自然条件下，平均1天内太阳日照时间约10h，则老化箱内24h辐射总量相当于自然条件的5300天。人工老化箱加速老化与自然条件在时间上的对应关系与老化箱内条件和试验材料的种类有关，国内外尚未有关于聚丙烯纤维混凝土人工气候老化的报道，因此本试验中老化箱与自然条件在时间上的对应关系尚不清楚。尽管如此，从以上情况可以看到，本次试验老化条件是十分苛刻的。这更说明，在自然条件下，聚丙烯纤维混凝土老化不会存在问题。
上述结论与国外的工程实践经验相一致。国外聚丙烯纤维混凝土的广泛应用已有近20年的历史。加拿大国家施工研究协会90年出版“纤维混凝土手册”指出，在聚丙烯纤维中加入0.25%商售抗氧化剂后，估计水泥体系中的聚丙烯纤维在25℃环境下的寿命将超过30年。韦斯特混凝土桩制造公司，1969年就用聚
丙烯纤维制桩。美国在1989~1995年使用聚丙烯纤维混凝土修复Sury Mountain 坝、Palmer Pond坝、Webber坝及Croton坝，工程量约为26000立方码，至今完好。英国在1984年采用聚丙烯纤维兴建的工程，也完好无缺，故在聚丙烯纤维制造过程中，加入抗氧防老剂，在水泥混凝土保护下，可有足够长的使用寿命。
九．抗冲磨抗冲击试验
抗冲磨及抗冲击试验只对抗磨聚丙烯纤维混凝土进行。
1．抗冲磨试验
按照美国材料试验协会ASTM C1138-89方法进行。该方法模拟高速挟砂水流对过流面冲磨破坏而设计。由转速为1400转/min的叶轮带动水和70个大小不等的钢球磨擦试件表面72小时，根据冲磨后试件的失重来计算混凝土抗冲磨强度。试件尺寸为圆柱形ф285×100mm，抗冲磨装置如图8，试验结果见表20。
表20 抗磨蚀试验成果
图8 抗冲磨试验装置示意图
由表20可见，聚丙烯纤维的掺入，可提高混凝土抗冲耐磨性能。随着纤维掺量增加，混凝土抗冲耐磨性能随之提高的幅度越大。掺0.6、0.9、1.2kg/m3聚丙烯纤维的纤维混凝土，抗冲磨强度比C40普通高强混凝土分别提高33%、49%和58%，当硅粉抗磨蚀剂和聚丙烯纤维共掺时，其抗冲磨性能显著提高，与
C40高强混凝土相比提高1.02倍。如果不考虑聚丙烯纤维和硅粉的互相作用效应，则单独硅粉提高抗磨蚀能力的贡献为0.36倍。
2．抗冲击试验
采用落锤法进行抗冲击试验，试验方法见图10。
1．按表6配合比拌合混凝土，用20mm筛湿筛后成型试件，试件尺寸为Φ150×64mm，标准养护28天后进行试验。
2．冲击锤2.0kg，下落高度h=900mm。
3．冲击锤中线与试件中心线对齐，测试时，冲击锤自由落下。
4．依据美国混凝土协会AC1544委员会推荐的方法计算冲击能量。
W = n·mgh
其中：w—冲击能量，N . m
n—锤击次数；
h—冲击锤下落高度，m；
m—冲击锤质量，kg；
g—重力加速度，m/s2。
图10 抗冲击试验示意图试验时，将2kg重的落锤从900mm高度自由落下，当试件出现裂缝时，记录冲击次数，试验结果见表21。
试验结果表明：
（1）聚丙烯纤维的掺入大大提高了混凝土的抗冲击性能，纤维掺量为0.6kg/m3时，抗冲击能力提高近一倍，纤维掺量为0.9、1.2kg/m3时，混凝土抗冲击能力分别提高3.4倍和3.8倍。掺12%硅粉抗磨蚀剂加0.9kg/m3纤维的混凝土，比素混凝土抗冲击能力提高5.1倍。
（2）聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3时，混凝土抗冲击能力提高幅度较大，比掺量为0. 6kg/m3的纤维混凝土增加抗冲击能力1.4倍。相比而言，纤维掺量为
C30聚丙烯纤维混凝土配合比
C30聚丙烯纤维混凝土配合比设计说明 一、设计依据：JTJ041-2000、JGJ55-2000、GB/T1596-2005 二、原材料： 1、水泥：赤峰远航水泥有限责任公司P.O42.5R 2、砂：白音青格勒砂场中砂 3、石：宇厦石料厂4.75-9.5mm:25% 9.5-19mm:50% 19-31.5mm:25% 4、水：饮用水 5、粉煤灰：蓝旗电厂 6、减水剂：天津雍阳 7、聚丙烯腈抗裂纤维：北京中创同盛科技有限公司 三、 1、使用部位：墩.台身及台帽 2、设计坍落度：90-110mm 四、配合比设计： 1、确定配制强度：fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645*5=38.2MPa 2、计算水灰比（W/C）： 水泥强度：fce = 42.5*1.00= 42.5MPa W/C =(Aa.fce)/(fcu,o+Aa.Ab.fce)=(0.46*42.5)/(38.2+0.46*0.07*42.5)=0.49按耐久性校正水灰比，查JTJ55-2000表 4.0.4允许最大水灰比 0.50,取水灰比为0.47； 3、选定单位用水量（m wO): 根据二.3，三.2和JGJ55-2000表4.0.1-2选定用水量229kg/m3加0.6%高效减水剂（减水率20%），则加过减水剂之后用水量为185 kg/m3 4、计算单位水泥用量(m C o): m C o = m w o/(w/c) = 185/0.47=394kg/m3 按耐久性校正单位水泥用量查JGJ55-2000表4.0.4允许最小水泥用量300kg/m3采用计算用量394kg/m3; 根据上级文件要求，并依据《用
聚丙烯纤维混凝土性能的研究和应用
聚丙烯纤维混凝土性能的研究和应用 摘要：聚丙烯纤维以其良好技术经济性能，在水泥基材料中得到日益广泛的应用。本文系统介绍了用于改善混凝土缺陷的聚丙烯纤维的特点及主要性能，对聚丙烯纤维对混凝土各种性能的影响以及目前国内的研究概况作了详细的分析和综述。 关键词：聚丙烯纤维；纤维增强混凝土；力学性能；抗渗性；抗裂性 RESEARCH AND APPLIANCE ON THE CAPABILITY OF POLYPROPYLENE FIBRE CONCRETE WANG LONG CHEN LIANG LIU RENGGUAGN (1.QINGDAO TECHNOLOGICAL UNIVERSITY,https://www.wendangku.net/doc/dc523534.html,IYANG AGRICULTURAL COLLEGE) Abstract:Polypropylene fibre have good technical and oecumenical capability ,which makes it possible to be widely used in cement.The paper introduces the specialty and capability of polypropylene fibre, and analyzes general situation of influence on concrete of polypropylene fibre. Key words: polypropylene fibre, concrete, mechanical capability, barrier property , crack resistance 前言 混凝土的发展已有100多年的历史，以其可以就地取材，易于成型、成本低廉、适用性强等诸多优点，被广泛地应用于土建工程，是当前最大宗的人造材料。但作为多孔材料，混凝土也有脆性大、抗拉强度低、抗冲击能力差、易开裂等缺点。从混凝土应用的历史来看，实际工程中大量的钢筋混凝土结构由于混凝土的耐久性不足导致建筑物破坏甚至不能使用。国内外大量资料表明，由此而造成的经济损失是非常巨大的[1]。 混凝土的耐久性，是指混凝土在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土抗拉强度低、易开裂的缺点是导致其耐久性降低的一个重要因素。为了提高水泥基材料的耐久性，长期以来研究人员不断研究减少材料中微裂纹的产生及阻止裂缝的发展，包括提高其抗拉性能，增强韧性和延性的各种方法和途径。纤维混凝土技术的应用和开发就较好地改善了混凝土的这些缺点，而聚丙烯纤维是目前建筑市场上应用最为广泛的一种合成纤维。 1 聚丙烯纤维 聚丙烯纤维是以丙烯单体在一定条件下聚合而成的结构规整的结晶型聚合物，属于合成纤维的一种，它的商品名是丙纶。基本特性是:乳白色、无味、无溴、无毒、质轻、不吸湿、不溶于水、耐腐蚀、抗拉强度高。 20世纪60年代中期人们开始研究用合成纤维作水泥砂浆增强材料的可能性，发现尼龙、聚丙烯、聚乙烯等纤维有助于提高砂浆的抗冲击性。随后合成纤维混凝土技术快速发展。Zollo[2]等的实验结果表明，若在混凝土中掺加体积率为0.1-0.3%的聚丙烯纤维时，可使混凝土的塑性收缩减少12-25%。由于聚丙烯纤维生产原料比较丰富，生产过程比较简短，因此生产成本相对于其他品种纤维较低。实践证明,从性能价格比上看, 目前最可行的当属有机纤维中的聚丙烯纤维。 但是普通聚丙烯纤维,在掺入水泥混凝土中拌合的时候，往往出现在水泥浆中难于分散、结团现象严重、纤维与水泥浆的握裹力差、抗老化能力差等缺点。因此土建工程中所用的聚丙烯纤维必须经过改性处理。改性聚丙烯纤维具有良好的工程性能。在生产中经过特殊处理,
聚丙烯纤维
聚丙烯纤维 一．聚丙烯纤维概述 聚丙烯短纤维（又称PP纤维或短纤维）以聚丙烯为原料，经特殊的生产工艺及表面处理技术，确保其在混凝土中具有极佳的分散性以及与水泥基体的握裹力，且抗老化性好，可保证在混凝土中长期发挥功效。 聚丙烯短纤维化学性质稳定，只依靠改变混凝土的物理结构而改善混凝土的性能，其本身不发生任何化学反应。同混凝土骨料、外加剂、掺合料的水泥混合后其化学、物理性能稳定，故与混凝土材料良好的亲和性。 聚丙烯短纤维可有效的增强混凝土的韧性、有效的控制混凝土塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂，防止及抑制裂缝的形成和发展，有效地改善混凝土/砂浆的抗裂抗渗性能及抗冲击、抗冲磨、抗冻融、抗震能力。 如需抗裂纤维请与我联系 二．聚丙烯纤维主要功能 作为混凝土的次要加强筋材料，聚丙烯短纤维可大大提高其抗裂、抗渗、抗冲击、抗震、抗冻、
抗冲磨、抗爆裂、抗老化性能及和易性、泵送性、保水性。 四．聚丙烯纤维应用领域 ●混凝土刚性自防水结构： 地下室底板、侧墙、顶板、屋面现浇楼板、蓄水池等。抗裂、抗冲击、抗磨损、要求高的工程、水利工程、地铁、机场跑道、码头、立交高架、桥面、桥墩、超长结构等。 ●水泥砂浆： 内（外）墙粉刷、加气混凝土抹灰、室内装饰腻子及保温砂浆。 ●抗爆、耐火工程： 人防军事工程、石油平台、烟囱、耐火材料等。 ●喷射混凝土： 隧道、涵洞衬砌、薄壁结构、斜坡加固等。 五．聚丙烯纤维使用说明 ●建议参量： 普通抹面砂浆建议每方砂浆参量为：0.9-1.2kg； 普通砂浆建议每吨添加量为：1-3kg； 混凝土建议每方混凝土参量为：0.6-1.8kg（供参考）
聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土/砂浆施工指导规程 一、一般规定 1.1 聚丙烯纤维混凝土/砂浆结构除应符合本指南外，尚应符合现行国家标准中有关混凝土/砂浆结构工程及验收规范。 1.2 聚丙烯纤维混凝土/砂浆的配合比的设计可参照普通水泥砂浆、普通混凝土配合比的设计的有关标准。在按此标准的配制混凝土/砂浆基础上掺加适量聚丙烯纤维即可。在满足现行《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55要求的基础上考虑加入聚丙烯纤维的影响，外加剂用量应通过试验确定。 二、原材料 2.1水泥 配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆所用的原料应符合水泥砂浆、普通混凝土所用的原料的有关规定。所用水泥应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344）中有关混凝土和钢筋混凝土所用原料的规定。 2.2掺和料 采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆时，可掺入粉煤灰、矿渣微粉、硅粉等矿物掺合料。掺合料的性能应符合现行《高强高性能混凝土矿物外加剂》GB/T18736及相关应用技术规范的规定，其掺量应通过试验确定。 2.3骨料 配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆时，砂的性能指标应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定。粗骨料的性能指标应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定。 2.4化学外加剂 聚丙烯纤维可与化学外加剂同时使用，化学外加剂的性能指标应符合《混凝土外加剂》GB8076或《混凝土外加剂应用技术规程》GB50119等国标的有关规定。 2.5水 聚丙烯纤维混凝土/砂浆拌合用水必须符合国家《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）的规定，不宜采用海水拌制。 2.6聚丙烯纤维的技术要求
纤维混凝土施工方案
目录 一、编制依据 (1) 二、工程概况 (1) 三、聚丙烯纤维混凝土简介 (1) 五、施工部署 (4) 六、施工准备 (6) 七、混凝土浇筑工作安排 (8) 八、聚丙烯纤维混凝土施工及养护 (9) 九、安全文明及环境保护施工措施 (11)
1．编制依据 1.1施工合同； 1.2中国建筑设计研究院设计的本工程施工图纸； 1.3依据的主要施工及验收规范及图集： 序 名称编号 号 1 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011年版） 2 《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-2010 3 《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003 4 《混凝土质量控制标准》GB50164-92 5 《清水混凝土应用技术规程》JGJ169-2009 6 《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95 7 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000 2. 工程概况 2.1工程总体概况 奥林匹克公园瞭望塔工程，占地面积6500㎡左右，总建筑面积为17976.50㎡，其中地下13030㎡，地上4946.5㎡，结构形式为高耸钢结构、框架剪力墙结构。 结构自下而上由塔座大厅、塔身、顶部塔楼三部分组成，结构顶标高246.8m。 塔座大厅为钢筋混凝土框架、剪力墙结构，屋盖为大跨度钢筋混凝土根部加腋梁 结构。塔座大厅最大高度18.5m。 塔身、顶部塔楼为钢结构，由五个直径与高低各不相同的单塔组成，分别 为1#塔、2#塔、3#塔、4#塔、5#塔。每个单塔均由圆柱状塔身与塔楼树冠形的观 景厅、上人的观景平台组成。各塔身之间利用结构伸臂行架设有疏散连接通道。2.2聚丙烯混凝土工程概况 按设计要求，大屋面、拱形入口、椭圆形采光筒以及一些上部有覆土要求的 按设计要求，大屋面、拱形入口、椭圆形采光筒以及一些上部有覆土要求的结
聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土 施工技术总结及技术指南 宁波市白溪水库建设指挥部 国家电力公司华东勘测设计研究院 中国水利水电十二工程局 聚丙烯纤维混凝土在水利工程中应用研究课题组 2001年4月
报告核定：葛其荣 报告审查：高翔、李秋生 报告编写：劳俭翁、朱强、钟秉章
目录 1、概述 (1) 2、面板特征 (1) 3、面板混凝土配合比 (2) 3.1面板混凝土设计指标 (2) 3.2面板混凝土设计配合比 (2) 3.3混凝土材料的性能 (2) 3.4现场生产性试验 (4) 4、混凝土施工 (5) 4.1现场施工准备 (5) 4.2施工顺序及施工工艺 (6) 4.3混凝土浇筑 (7) 5、28#试验块施工 (10) 5.1混凝土设计配合 (11) 5.2现场生产性试验 (11) 5.3试验块施工 (11) 6、混凝土检测成果 (11) 6.1现场施工检测成果 (11) 6.2纤维均匀性检测 (13) 6.3混凝土力学性能检 (13) 6.4混凝土温度检测结 (15) 6.5裂缝检测 (16) 6.6裂缝成因分析 (16) 7、施工经验 (17) 附聚丙烯纤维混凝土在溢洪道陡槽底板中的应用 聚丙烯纤维混凝土施工技术指南
1、概述 聚丙烯纤维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，但其在水工建筑物中的应用尚有待进一步试验论证。为此，白溪水库建设指挥部委托南科院针对白溪水库大坝Ⅱ期面板混凝土进行室内试验研究，并曾将阶段成果在溢洪道进口段作过施工试验，把施工中存在的问题反馈给南科院，并进行了配合比修正。并于8月份提供最终配合比室内试验成果报告，为验证聚丙烯纤维混凝土在大坝面板上施工适宜性，指挥部决定于9月份在Ⅱ期面板的少量板块上进行施工工艺性试验。试验工作在精心组织下，按照《掺改性聚丙烯纤维混凝土现场试验（施工）措施》的内容和要求，做好前期准备工作，先进行面板1#块施工，在总结经验的基础上再进行3#块和9#块的施工。经专家组评定，建议在Ⅱ期面板上应用。 通过试验块的经验总结，对试验块暴露出的问题，如坍落度及混凝土运输时间控制、压面困难、工序衔接等问题在后续块施工中采取了相应的对策，并对混凝土拌制方式进行改进。为进一步检验聚丙烯掺量多少对混凝土质量及施工工艺的影响，于11月30日在28#块上进行了增加聚丙烯掺量（1.2kg/ m3 ）的对比试验。 白溪水库Ⅱ期面板混凝土于2000年9月20日开浇至2000年12月5日结束，历时77天，共浇筑聚丙烯纤维混凝土11000 m3。 2、面板特征 Ⅱ期面板共划分33个条块，除1#、33#板块外，其余均为12m宽板块，斜长由17.33m～78.33m。 1#试验块：最大板宽8.5m，最大斜长17.33m，平均厚度31.5cm，单块混凝土方量34.5m3，单块表面积109.4m2。 3#试验块：最大板宽12m，最大斜长40.32m，表面积408.2 m2，平均板厚33.5cm，单块混凝土方量136.7 m3。 28#块：最大板宽12m，最大斜长78.2m，表面积938.3m2，平均厚度36.8cm, 单块混凝土方量345.0m3（掺1.2Kg聚丙烯试验块）。 3、面板混凝土配合比 3.1 面板混凝土设计指标 混凝土强度等级为C25，抗渗标号S8，抗冻标号D100，含气量4～5%，机口
关于聚丙烯纤维对混凝土性能影响的几点认识
关于聚丙烯纤维对混凝土性能影响的几点认识 时间：2013年04月10日信息来源：不详点击：2次我要评论(0)【字体：大中小】 [提要]本文就目前对聚丙烯纤维在混凝土中阻裂效应的意义、聚丙烯纤维对混凝土强度和耐久性的影响等模糊不清或尚存争议的问题谈了几点看法，并从作用机理上进行了阐述。结论认为，聚丙烯纤维对混凝土性能有明显的改善作用，但目前的试验评价方法尚不能有效展示聚丙烯纤维的效应。 引言 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”，适用于路面桥面、衬里护壁、地坪等工程部位，近几年在我国市政、公路和建筑工程中已有较多应用，绝大部分工程应用效果良好。 由于掺入聚丙烯纤维改善了混凝土的品质，使混凝土的综合使用性能得到提高。美国联邦公路战略计划(SHRP)通过大量试验研究和工程经验总结后认为，可将聚丙烯纤维等有机纤维增强混凝土当作路面高性能混凝土的一种。但作者通过和施工、设计人员的现场交流，发现一些工程技术人员对聚丙烯纤维在混凝土中的效应认识不足，认为聚丙烯纤维的功能仅是阻止混凝土发生塑裂，而对硬化混凝土的性能无积极作用；或者将聚丙烯纤维和钢纤维的增强效果进行对比，以掺入纤维对混凝土抗折(抗拉)强度的提高程度作为评价标准。 经分析后认为，有关人员对聚丙烯纤维功能认识上的片面性，主要源于现行混凝土试验评价方法的局限性和长期形成的以硬化混凝土静载强度为目标的思维定势。本文就有关问题进行讨论，并阐述作者的看法。聚丙烯纤维的阻裂效应同常用的钢纤维相比，聚丙烯纤维的特点是细度高(当量直径0.02-0.1mm)、数量多(常用的0.9kg／m3的掺量充分分散可获得 700-3000万根纤维单丝)、在混凝土中的纤维间距小。上述特点使聚丙烯纤维能有效限制早期(塑性期和硬化初期)混凝土由于离析、泌水、收缩等因素形成的原生裂隙的发生和发展，减小原生裂隙的数量和尺度。而原生裂隙通常是混凝土破坏或性能劣化的起源。从此角度理解，可认为聚丙烯纤维的上述阻裂效应的意义，不仅在于有效地阻止了早期混凝土塑性裂缝的发生和发展，其意义更在于通过提高材料介质的连续性，能使硬化后混凝土的性能得到显著改善。对于路面和桥面混凝土，由于所承受的弯拉荷载和反复冲击荷载，对混凝土内原生裂隙数量和尺度的敏感性较高，原生裂隙在数量和尺度上的减小对提高其使用性能是非常有利的。 存在的问题是：
聚丙烯纤维混凝土
第一节概述 聚丙烯纤维混凝土是60年代末国外开发的一种新型混凝土材料。它具有能防止或减少裂缝、改善长期工作性能、提高变形能力和耐久性等优点因而在军事、交通、房建、机场、水利等类工程上得到了广泛的应用。我国从90年代初首先在道路、桥梁和房建工程中应用此类材料，取得良好的技术经济效果。但水利工程部门对聚丙烯纤维混凝土还只停留在试验阶段，仅有的一点试验成果也很不系统完整，影响了这一新材料在水利工程上的开发应用。在新世纪到来之际，水利建设正面临着新的发展机遇和挑战。作为国家的一项基础产业，水利部门不仅要以更快的速度建设更多的水利工程，而且在工程质量上也要满足更高的建设标准，要求进一步采用新技术、新工艺和新材料。与其它工程相比，水利工程对混凝土有着自己特殊的要求。特别是近年来出现了许多技术难度高的新工程结构，带来了水工混凝土一系列的新问题。例如，我国近十几年来得到迅速发展的面板坝以及许多板式结构的防裂问题、许多挡水、隔水结构的混凝土提高防渗性能的问题以及高坝建设带来的高速水流冲刷磨损问题等等。这些都要求提高水工混凝土的抗渗、防裂、耐磨、抗冲击、韧性、耐久性等综合性能。为了适应我国水利工程快速发展的形势，提高工程质量和长期效益，开展聚丙烯纤维混凝土的有关性能及其在水利工程上应用的研究，具有重要的现实意义，是十分必要的，也是十分迫切的。 白溪水库总库容1.684亿m3，属国家大（2）型水库，是以供水、防洪为主、兼顾发电、灌溉等效益的综合利用水利枢纽。水库大坝采用钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高124.4 m，在我国面板堆石坝中高度居第四位。大坝上游坝坡1:1.4，下游平均坝坡1:1.52，坝顶高程177.4m，面板厚度由坝顶至坝底为30~66cm，在面板厚度的中部布置φ20、22、25mm、间距20?20cm的钢筋网。混凝土面板坝工程中，防止面板的裂缝和提高混凝土变形能力一直是主要技术问题之一。裂缝的产生不仅加大了大坝渗漏损失，降低了工程效益，而且使混凝土的耐久性降低，钢筋锈蚀，影响工程寿命。白溪水库大坝二期面板位于水位变动区，冬季经常受到寒流、大风等环境因素的作用，工作条件比较恶劣。防止或减少裂缝和提高面板抗变形能力，对延长面板工作寿命，保证大坝安全运行，十分必要。同时，白溪水库溢洪道末端流速达到35~37m/s，需要采取措施有效的防止混凝土的冲刷
聚丙烯纤维混凝土施工工艺
2.3、贫混凝土基层的施工方案和施工方法 贫混凝土基层的施工方案和方法与普通水泥混凝土路面施工工艺大体相同。基本工艺如下： 2.3.1、安装模板 安装钢模板是保证线形、平整度、路拱度，纵缝顺直度，板厚度宽度等各项技术指标的重要环节。在操作过程中坚持“诚、固、准”的要求。“诚”是钢模板采用标准槽钢加工而成，槽钢高度与混凝土板厚一致，长度5米，接头处用专用配件牢固固定，接头要紧密，不能有离缝、前后错茬和高低不平现象。模板就位后用“T”型道钉嵌入基层进行固定。将固定好的模板底部用砂浆填塞密实，保证钢模稳固。“准”是保持钢模顶部标高的准确，用水准仪检查顶面标高平度误差控制在毫米以内。检查无误后，在钢模内侧面均匀涂刷一薄层机油。 2.3.2混凝土、拌制 本标段路面工程混凝土，采用配有自动计量系统装置的强制式搅拌机进行拌制。施工前事先在搅拌站内备足符合要求的砂、碎石、水泥等材料。 搅拌第一盘混凝土拌合物前，先用适量的混凝土拌合物或砂浆搅拌，拌后排弃，然后再按规定的配合比进行搅拌。搅拌机装料顺序为砂、水泥、碎石或碎石、水泥、砂，进料后，边搅拌边加水。混凝土拌合物的最短时间符合设计文件和规范的规定，其搅拌最长时间不得超过最短时间的三倍。 2.3.3、运输、卸料、摊铺混凝土 混凝土拌合物采用砼输送车运送到铺筑地点进行摊铺、振捣、做面。混凝土拌合物摊铺前，要对模板的间隔、高度、润滑、支撑稳定情况和基层的平整、润湿情况、以及钢筋的位置和传力杆装置等进行全面检查。 砼输送车抵达铺筑现场后，采用侧向或纵向方式将砼混合料直接卸在安装好侧模的的路槽内。卸料时，尽可能均匀，如发现有个别离析现象，立即翻拌均匀。 摊铺时，将倾卸在路槽内的混凝土按摊铺厚度均匀地充满在模板范围内，摊铺时严禁抛掷和搂耙，以防离析。在模板附近摊铺时，用铁锹插捣几下，使灰浆捣出，以免发生蜂窝。 2.3.4、砼捣固与成型 首先，采用插入式振动器按顺序插振一次。插入式振捣器的移动间距不宜大
聚丙烯纤维混凝土精选版
聚丙烯纤维混凝土 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
聚丙烯纤维混凝土/砂浆施工指导规程 一、一般规定 1.1聚丙烯纤维混凝土/砂浆结构除应符合本指南外，尚应符合现行国家标准中有关混凝土/砂浆结构工程及验收规范。 1.2聚丙烯纤维混凝土/砂浆的配合比的设计可参照普通水泥砂浆、普通混凝土配合比的设计的有关标准。在按此标准的配制混凝土/砂浆基础上掺加适量聚丙烯纤维即可。在满足现行《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55要求的基础上考虑加入聚丙烯纤维的影响，外加剂用量应通过试验确定。 二、原材料 2.1水泥 配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆所用的原料应符合水泥砂浆、普通混凝土所用的原料的有关规定。所用水泥应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344）中有关混凝土和钢筋混凝土所用原料的规定。 2.2掺和料 采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆时，可掺入粉煤灰、矿渣微粉、硅粉等矿物掺合料。掺合料的性能应符合现行《高强高性能混凝土矿物外加剂》GB/T18736及相关应用技术规范的规定，其掺量应通过试验确定。 2.3骨料 配制聚丙烯纤维混凝土/砂浆时，砂的性能指标应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定。粗骨料的性能指标应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53）的规定。 2.4化学外加剂 聚丙烯纤维可与化学外加剂同时使用，化学外加剂的性能指标应符合《混凝土外加剂》GB8076或《混凝土外加剂应用技术规程》GB50119等国标的有关规定。 2.5水 聚丙烯纤维混凝土/砂浆拌合用水必须符合国家《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）的规定，不宜采用海水拌制。
聚丙烯纤维混凝土的力学性能
聚丙烯纤维混凝土的力学性能 断裂强度、断裂伸长率和杨氏模量等力学性能是聚丙烯纤维混凝土的必测项目。 断裂强度是指单位细度的纤维能承受的最大拉伸力。聚丙烯纤维以很小的掺量掺入混凝土中，就可以取得显著的抗裂效果，一方面因为混凝土产生裂纹源之后，高度分散的聚丙烯纤维在混凝土基体中充分发挥搭接作用和牵制作用，起到“次级加强筋”的效果，从而有效抵制裂纹的进一步扩展；另一方面因为聚丙烯纤维强度越大，混凝土的强度也越大。采用纤维掺杂混凝土的重要意义在于纤维改善了混凝土构件的断裂强度，从而拓展了大跨度混凝土构件的使用范围。所以在使用中，断裂强度是一个非常重要的因素，聚丙烯纤维断裂断裂强度的大小，直接影响着聚丙烯纤维混凝土抗裂的能力。图1是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较。 图1是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维断裂强度的比较。 聚丙烯单丝纤维的断裂强度在290~510Mpa之间，平均值为420Mpa，而实际测得的断裂强度平均值为512Mpa，合格率为95%；聚丙烯网状纤维的断裂强度制定的平均值为380Mpa，而实际测得的断裂强度的平均值为486Mpa，合格率为95%。 纤维承受的外力作用达到弹性极限时，其增长的长度与原来长度的百分比称为断裂伸长率。此指标亦表征材料内部结构状况，现在工程纤维断裂伸长率普遍在5%~50%之间，而行业内明显存在两种不同的观点。一种观点认为较小的断裂伸长率好，而且较大的断裂伸长率
也不易得到较高的断裂强度和弹性模量；另一种观点认为在相同的断裂强度和弹性模量前提下，较高的断裂伸长率可以吸收更多的能量，对混凝土的增韧有很大的好处。 图2是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维伸长率的比较。 在实际生产中，断裂伸长率在20%左右的聚丙烯纤维既拥有较高的断裂强度和弹性模量，又对混凝土的增韧有很大好处。 杨氏模量E是理想材料在较小形变时应力与相应的应变之比，它是材料的宏观物理和力学量，是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征。聚丙烯纤维属于低弹模量纤维，掺入聚丙烯纤维可降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能。 图3是工程标准和实际测量的聚丙烯纤维杨氏模量的比较。 在混凝土实际生产中，弹性模量为3.8E3 Mpa左右的聚丙烯纤维的混入可以降低混凝土的脆性，增加韧性，改善混凝土的性能，满足砂浆、混凝土工程的质量需求。