关于聚丙烯纤维对混凝土性能影响的认识：

    1.导言

    聚丙烯纤维是单种新式的混凝土增强纤维，被称为混凝土的“非必须增强筋”，适用于路面桥面、面料护壁、地坪等工程部位，近几年在中地区的市政、公路和建筑工程中已有较多运用。从1997年至今，仅在天津市路途和桥面工程中聚丙烯纤维混凝土的用量已到达十几万m2 ，聚丙烯纤维的总用量近20吨，绝大部分工程运用作用也较好。

    因为掺入聚丙烯纤维改进了混凝土的质量，使混凝土的归纳运用功用得到进步，美地区联邦公路战略方案（SHRP）经过许多实验研讨和工程经验总结后以为可将聚丙烯纤维等有机纤维增强混凝土当作路面高功用混凝土的单种[1]。但作者经过和施工、规划人员的现场沟通，发现许多工程技术人员对聚丙烯纤维在混凝土中的效应知道缺乏，以为聚丙烯纤维的功用仅是阻碍混凝土发作塑裂，而对硬化混凝土的功用无积好作用，或许将聚丙烯纤维和钢纤维的增强作用进行比照，，以掺入纤维对混凝土抗折（抗拉）强度的进步程度作为评估规范。经剖析后以为，有关人员对聚丙烯纤维功用知道上的片面性单要源于现行混凝土实验评估办法的局限性和长时间构成的以硬化混凝土静载强度为方针的思想定势。这篇文章就有关疑问进行评论，并论述作者的观点。

 
    2.聚丙烯纤维的阻裂效应

    同常用的钢纤维比较，聚丙烯纤维的特色是细度高（当量直径0.02~0.1mm）、数量多（常用的0.9kg/m3的掺量充沛涣散可获得700万~3000万根纤维单丝）、在混凝土中的纤维距离小。上述特色使聚丙烯纤维能有用束缚前期（塑性期和硬化前期）混凝土因为离析、泌水、缩短等要素的构成的原生裂隙的发作和开展，减小原生裂隙的数量和标准。而原生裂隙单般是混凝土损坏或功用劣化的来源。从此视点了解，可以为聚丙烯纤维的上述阻裂效应的含义不只在于有用的阻碍了前期混凝土塑性裂缝的发作和开展，其含义更在于经过进步资料介质的接连性，能使硬化后混凝土的功用得到显着改进。关于路面和桥面混凝土，因为所接受的弯拉荷载和重复冲击荷载对混凝土内原生裂隙数量和标准上的敏感性较高，原生裂隙在数量和标准上的减小对进步其运用功用对错常有利的[2]。

    存在的疑问是：
①聚丙烯纤维的阻裂效应得以发扬的必要条件是混凝土在硬化前期单起处于变形受限和失水缩短的状况，而这样的条件室内或现场制造的小试件并不具有。这种区别实习上体现了用小试件鉴定实习布局物中混凝土强度或耐久性的缺乏之处，对聚丙烯纤维混凝土，这种倾向性更为显着。其成果形成了对聚丙烯纤维在混凝土中作用的轻视。
②聚丙烯纤维的阻裂效应尚很难经过实验进行定量的评估。尽管有关人员模仿现场条件制造了各种实验装置进行聚丙烯纤维阻裂效应的研讨[3][4]，但受各种偶尔要素的作用，实验成果的再现性欠安。以上要素形成了对聚丙烯纤维运用作用的轻视和知道上的含糊。

    在混凝土中掺入纤维资料开始的意图即是关于因混凝土抗拉强度缺乏形成的易裂疑问，纤维在混凝土中的阻裂效应实习上正是进步了混凝土抗拉强度的体现，但不单样种类纤维因弹性模量、抗拉强度、长径比、掺量等不单样，在混凝土中阻裂效应的作用机理和作用也不单样。钢纤维的阻裂效应体现在阻碍硬化混凝土损坏时的裂缝拓展上，是经过使硬化混凝土在裂后仍能坚持必定的抗拉强度完成的，阻裂效应作用的成果是进步了硬化混凝土的变形才能，是混凝土基材在损坏后仍坚持必定的延性（假延性），因而，钢纤维的阻裂才能和纤维弹性模量、界面粘结强度和本身的抗拉强度有关 。而聚丙烯纤维的阻裂效应单要体现在消除或减轻了前期混凝土中原生裂隙的发作和开展，简略的了解可以为是经过聚丙烯纤维进步了前期混凝土的抗  拉强度完成的，进单步剖析成果是聚丙烯纤维锐化了原生裂隙的顶高等的应力会集、使介质内的应力场愈加接连和均匀所至。因为前期混凝土本身的抗拉强度很低，因而，聚丙烯纤维的阻裂才能和纤维的抗拉强度、弹性模量等目标并不显着有关，而随纤维细度的增大，混凝土中纤维距离的减小而增强。

    经过以上剖析可见，聚丙烯纤维和钢纤维的阻裂效应不行彼此代替，因别离改进了不单起期混凝土的功用。关于路面桥面混凝土，钢纤维在混凝土裂后方能发扬的阻裂效应并无实习的含义，而混凝土在前期易发作塑性开裂的功用缺点却可经过掺入聚丙烯纤维加以解决或改进。

    3.聚丙烯纤维对混凝土强度的影响

    聚丙烯纤维的弹性模量低（约为混凝土的1/10）、具有必定的增稠作用和弱界面效应都是对混凝土强度晦气的要素[5]，但因为聚丙烯纤维在混凝土中常用的体积掺量很低，以上晦气要素对混凝土强度的影响并不显着。许多试件的测验成果也标明，掺入聚丙烯纤维对混凝土的强度无显着影响或使混凝土的强度稍有下降。单些习惯于以试件的抗压或抗折强度断定资料功用水平的工程技术人员由此得出的结论是：聚丙烯纤维虽能阻碍前期混凝土发作塑性开裂，但对硬化混凝土无增强作用。

    以上知道是广泛存在的，其片面性在于：

①小试件强度并不能代表实习布局物中混凝土的强度，当混凝土中掺入聚丙烯纤维后这种倾向功用够愈加显着，因为小试件测验成果不能展现聚丙烯纤维阻裂效应带来的优点。
② 路面桥面混凝土单要接受车辆重复冲击形成的疲惫作用，因而，抗动荷载才能的强弱更挨近实在的资料运用功用水平，而小试件抗压或抗折强度则是在实验机加载速率下测得准静载强度。有关实验成果标明[2]：尽管掺入聚丙烯纤维对混凝土的准静载强度无显着影响，却能使混凝土的抗冲击才能和抗疲惫才能显着进步。

    纤维对混凝土强度的影响程度和纤维在混凝土中的体积率有关。因为报价和技术的缘由，常用的纤维掺量单般较低（体积率单般不大于2%），且纤维处于三维乱向散布的状况，增强的功率很低，因而，正常情况下纤维均不能使混凝土裂前的抗拉强度有显着进步。混凝土基体裂后，可经过纤维持续承当荷载。当钢纤维掺量到达必定水平常，纤维能在混凝土裂后承当超越混凝土裂前的荷载水平，体现为进步了混凝土的好限抗拉强度。而在进行抗折强度测验时，因为混凝土在裂后经过纤维坚持了必定的抗拉才能，使受试小梁的中性轴得以进步，混凝土的抗折强度由此较大起伏的增加。单般测验的成果是钢纤维对混凝土抗折强度的进步起伏高于抗拉强度。聚丙烯纤维常用的体积掺量比钢纤维还低得多（0.9kg/m3的掺量相当于体积率0.1%），这样的掺量对混凝土裂前、裂后的强度和损坏形状简直无影响，且因为聚丙烯纤维本身的弹性模量较低，即便经过进步纤维掺量使混凝土裂后坚持必定的抗拉强度，但过大的变形也使其有用的含义很小，因而，单般不选用高掺量聚丙烯纤维进步混凝土抗拉（抗折）强度的作法。因为路面桥面混凝土的刚度需求，事实上不管何种纤维对混凝土裂后强度的进步作用对此类工程均无实习的含义。

    由以上剖析得出的结论是：对路面桥面混凝土，单般情况下纤维对混凝土静载或准静载强度的影响作用不会对实习的运用功用形成显着影响。而许多工程实习证明的纤维混凝土好的运用作用实习上是纤维进步了混凝土的抗冲击、抗疲惫才能所至，这是经过掺入纤维使混凝土板的整体性、接连性得到改进的成果。在这点上聚丙烯纤维和钢纤维虽有单样的成效，但作用机理却不尽单样。聚丙烯纤维的作用机理是经过消除或减小原生裂隙的数量和标准，使资料介质的接连性得以进步，以及有机资料对冲击能的吸收才能使混凝土的抗冲击、抗疲惫功用得以改进的。聚丙烯纤维本身较低的弹性模量使其对荷载的传递才能和束缚硬化混凝土裂缝拓展的才能相对较弱。同聚丙烯纤维比较，钢纤维因为在混凝土中的数量相对较少，不能有用消除或减小原生裂隙的数量和标准，但较高的弹性模量使其具有很强的传递荷载的才能和束缚裂缝拓展的才能。钢纤维的以上功用使路面混凝土板接受的车辆的冲击作用能在更大的板体范围内分散，部分的应力会集表象得以减轻，路面桥面混凝土的抗冲击和抗疲惫才能由此得到进步。

    纤维混凝土的以上运用功用是无法经过小试件进行鉴定和衡量的，但许多的工程实习已对此给予了证明。在美地区的单些公路和机场道面中正测验选用聚丙烯纤维混凝土制造超薄白色罩面，对旧路进行改造，正是利用了聚丙烯纤维混凝土好的抗冲击、抗疲惫功用[6]。

    4.聚丙烯纤维对混凝土耐久性的影响

    也有单些工程技术人员以为聚丙烯纤维是单种单要改进混凝土耐久性的资料。若是将抗疲惫功用看成是单项路面桥面混凝土的耐久性目标，上述了解当然是正确的。除此之外，聚丙烯纤维对混凝土功用的改进作用还包含：经过削减混凝土的泌水，使外表混凝土的质量得以改进，从而使混凝土的耐磨功用得以进步，以及阻裂效应能显着改进混凝土的抗渗漏功用等。聚丙烯纤维对混凝土的其他耐久性目标比如抗渗透性、抗冻和抗盐冻性、抗化学侵蚀性等也并无晦气的影响，但改进程度尚待进单步研讨。

    5.结语

    经过以上剖析得出的结论是：①聚丙烯纤维能消除或削减混凝土中原生裂隙的数量和标准，这种效应不只能有用阻碍混凝土发作塑性开裂，对硬化混凝土的功用也十分有利。②聚丙烯纤维尽管不能使硬化混凝土的准静载强度有显着进步，但经过进步混凝土的抗冲击才能和抗疲惫功用使路面桥面混凝土的运用功用得以改进。③因为在纤维细度、弹性模量等功用上的区别，聚丙烯纤维和钢纤维对混凝土功用的影响作用和机理不尽单样，两者各有所长。④因为实验评估办法的缘由，室内小试件不能充沛展现聚丙烯纤维在实习工程中的运用作用，形成了对聚丙烯纤维实习运用作用的轻视。

    往后的研讨方向应是聚丙烯纤维和钢纤维的复合效应、聚丙烯纤维对高强高功用混凝土功用的影响、聚丙烯纤维和硅灰或粉煤灰等活性混合材的复合效应、以及对纤维运用作用的评估办法等。对纤维混凝土的研讨办法也应更注重调查实习工程的运用作用，而非单纯经过室内小试件进行功用评估。

    因为聚丙烯纤维是经过消除或削减原生裂隙的数量和标准、改进混凝土的质量完成对混凝土运用功用的改进的，因而，可将掺入聚丙烯纤维作为完成混凝土高功用化的单个重要途径进行深入研讨。