混凝土抗裂性能如何提升？聚丙烯纖維混凝土實驗告訴你！

纖維作為增韌增強材料已經被廣泛用地應用於混凝土工程中。纖維包括鋼纖維，碳纖維，玻璃纖維，聚丙烯纖維等。其中聚丙烯纖維具有比較低的自重，良好的韌性和阻裂性，低廉的價格等優點，近來備受國內外專家的關注。人們研究的點集中於聚丙烯纖維的阻裂作用和強度的改善。

如ZOLLO等人於1984年進行了普通混凝土和聚丙烯纖維混凝土的抗壓強度、劈拉強度及抗折強度對比實驗結果表明，隨著纖維體積率的增加，抗壓強度降低而劈拉強度和抗折強度有所提高，隨後幾年內其他研究者所得實驗結果基本與上述結果類似。

沈榮熹教授研究了低摻率合成纖維在混凝土中的作用機制，歸納總結了合成纖維作為混凝土增強材料的特點，明確指出低摻率合成纖維在混凝土中具有阻裂作用和增韌作用。

AM等人的研究結果表明聚丙烯纖維的摻入只改善混凝土的抗衝擊性能，對抗壓和抗折性能影響不大。隨著商品混凝土的迅速發展，混凝土不但要滿足強度要求，同時需要具有良好的施工性能，即適宜的坍落度值，較低的坍落度損失以及較低的泌水率等。聚丙烯纖維摻入到混凝土中對於混凝土的工作性的影響存在不同的觀點。另外粉煤灰等工業肥料與纖維混凝土的匹配性也有待深入研究。

上圖說明摻入聚丙烯纖維後，混凝土的坍落度損失明顯降低，這是由於混凝土中聚丙烯纖維表面吸附了一定的水分，從而導致混凝土的初始坍落度有所降低，但是隨之時間的延長，拌合物漿體的水分蒸發速率比較緩慢，泌水率現象明顯降低，粘聚性和保水性都有大幅度的提高。聚丙烯纖維纖維粉煤灰混凝土與聚丙烯纖維混凝土相比，坍落度損失基本相當。由此可以看出聚丙烯纖維可以延緩坍落度的經時損失。

上圖說明摻入改性聚丙烯纖維後，混凝土的抗拉強度有很大提高，改善了混凝土的脆性。分析其原因在於纖維的阻裂效應。在混凝土結構形成過程中，聚丙烯纖維阻止了裂縫擴展，以及裂縫尖端存在微裂區或裂紋過渡區。由於聚丙烯纖維亂向分佈的特點，使阻裂也是亂向的，增加了裂縫開裂路徑的曲折性，使纖維混凝土材料在荷載作用下表現為裂縫緩慢的增長。由於裂縫緩慢增長，混凝土中擴延裂縫所需的能量隨裂縫衍生而增加直至能量達到臨界值而發生裂縫快速擴展而斷裂，使整個破壞過程延緩，改善了混凝土的脆性。位元裂縫的擴展速度對劈拉強度的影響遠大於對抗壓強度的影響。因此，聚丙烯纖維的摻入大幅度提高了混凝土的抗拉性能，提高了混凝土的韌性。

聚丙烯纖維是一種抗裂強度高，分散效果好，混凝土摻量為每立方米0.5-1.0kg。應用領域有：橋樑工程、道路工程、水利港口工程、建築工程、隧道地鐵工程、機場工程等等。