浅谈聚丙烯纤维对混凝土强度的影响

增 稠 效 果 ，界 面 效 果 减 少 了 混 凝 土 的 离 析 ，改 善 和 易 性 ，
减少混凝土的收缩裂缝，提高混凝土的耐久性，对混凝
土的强度也产生一定的影响，本文将研究聚丙烯纤维对
不同强度等级混凝土强度的影响效果，主要研究聚丙烯
纤维对不同强度等级混凝土抗压强度和抗折强度的影响
规律。
2 试验原材料
强度会增加，并且会比较明显：并且聚丙烯纤维对混凝土存在“增韧” 效应和所谓“剩余弯曲强度”，即混凝土在初裂后，混凝土还不会马上 破坏，还能继续承受荷载，从而提高混凝土的抗折强度。
当纤维混凝土受拉和受弯时，受拉区基体开裂后，纤维将起到承 担拉力并保持基体裂缝缓慢扩展的作用，从而基体缝间也保持着一定 的残余应力。随着裂缝开展，基体缝间残余应力将逐步减小，而纤维 具有较大变形能力可继续承担截面上的拉力，直到纤维被拉断或从基 体中拨出，而且这个过程是逐步发生的，这样纤维就起到了明显的增 韧效果。
但对于高强混凝土而言，掺入纤维后，混凝土的抗折强度为什么会 下降呢?作者认为，主要以下两方面的原因①混凝土本身的抗拉强度 比较高，微纤维在混凝土中起得作用已经不明显了，加之微纤维的弹 性模量又较低，会降低混凝土的抗拉强度；②高强度的混凝土拌合物 比较粘稠，容易造成微纤维分布不均匀，并且难以密实，从而降低混 凝土的抗折强度。在本次试验过程中，为了便于比较，混凝土的搅拌 时间和振动成型时间都是按 GB/T50081—2002 规定的时间进行的， 实际上，有试验表明，适当延长纤维混凝土振动时间，可以提高混凝 土的抗折强度。
28d 20.2 21.7 24.7 28.3 29.3 31.5 38.9 39.2 46.4 46.2 51.1 50.7 54.6 53.7 61.0 59.3
3．2 聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土抗折强度的影响。 我多次通过试验得出结论，当混凝抗折强度较低(＜45MPa)，或者
混凝土处于早期阶段(强度较低)时，掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土 抗折强度；当混凝土处于较高强度等级(＞5.5MPa)，或者混凝土处于 后期阶段(强度较高)时，掺入聚丙烯纤维会使混凝土抗折强度降低约 10%。 4 聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土强度影响的机理分析
4．2 聚丙烯纤维对混凝土抗折强度的影响分析 混凝土是低抗拉强度和低抗拉应变的复合材料。在混凝土硬化过 程中，伴随着各种干缩的增大，导致混凝土产生许多微裂纹。混凝土 受拉时，微裂纹附近产生较大的应力集中，使得混凝土的抗拉强度较 低，并且“一裂就坏”。混凝土中掺人微纤维后，根据“纤维间距理论”， 裂纹附近由于应力集中而产生的应力会大大变小，因此混凝土的抗折
外加剂 纤维
4.0
4.0
1.0
4.8
4.8
1.4
5.4
容重
2364.5 2365.5 2364.8 2366.2 2375.4
C2 5 130 ±30 180 280 80 1040 790
5.4
2.2 2380.8
纤维
C30 130 ±30 180 320 70 1020 780
6.2
2376.2
中图分类号： TQ325.1+4
1 前言
文献标识码： A
文章编号：
纤维在提高混凝土性能方面扮演着日益重要的角色。
混凝土是一种脆性材料，韧性差，抗疲劳能力低，易产
生 裂 纹 ，抗 冲 击 碎 裂 性 差 ，这 种 问 题 不 是 因 为 强 度 不 够 ，
而是耐久性不够。聚丙烯纤维对混凝土具有阻裂效果，
从表 （ 3） 可以看出 ， 当混凝土处于较低强度等级 (＜ 35MPa)， 或者混凝 土处于早期阶段 (强度较低 )时 ，在基准混 凝土中掺入聚丙烯纤维可以提高 混凝土立方体抗压强度：当混凝土处于较高强度等级(＞35MPa)，或 者混凝土处于后期阶段(强度较高)时
4．1 聚丙烯纤维对混凝土立方体抗压强度的影响分析 聚丙烯纤维是一种低弹性模量的纤维，其弹性模量通常在 3000～
强 C15 C15 C20 C20 C25 C25 C30 C30 C35 C35 C40 C40 C45 C45 C50 C50
度
纤
纤
纤
纤
纤
纤
纤
纤源自文库
维
维
维
维
维
维
维
维
3d 13.2 14.1 17.0 18.4 20.6 22.3 26.9 28.6 32.9 33.3 35.4 34.2 40.0 39.1 55.0 53.1
浅谈聚丙烯纤维对混凝土强度的影响
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
董艺 江苏华美建材有限公司
城市建设理论研究（电子版） ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu 2013(15)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2013151998.aspx
740
11.2
2386.2
C5 0 160±30 165 460 70 940
740
11.2
5.6 2391.8
纤维
f. 高 效 减 水 剂 ： 采 用 沭 阳 金 源 科 技 有 限 公 司 生 产 的
M-I 高 效 减 水 剂 。
h. 聚 丙 烯 纤 维 ：采 用 了 江 苏 射 阳 县 永 固 纤 维 设 备 有 限
d. 石 ： 徐 州 睢 宁 碎 石 ， 粒 径 5 ～ 31.5 mm ； 堆 积 密 度 1360Kg/m3 紧 密 堆 积 密 度 1560Kg/m3 表 观 密 度 2650Kg/m3 针 片 状 含 量 11.06% 压 碎 指 标 3.78
e.水 ： 使 用 自 来 水
表 （ 2） 具 体 试 验 基 准 配 和 比 与 聚 丙 烯 纤 维 配 合 比
750
7.9
2382.9
C4 0 140±30 175 380 90 980
750
7.9
4.4 2387.3
纤维
C45 150±30 170 420 80 960
745
8.5
2383.5
C4 5 150±30 170 420 80 960
745
8.5 5.0
2388.5
纤维
C50 160±30 165 460 70 940
公 司 生 产 的 “永 固 丝 ”直 径 12mm(PPF IBRE)
（2）试 验配合 比
3．1 聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土立方体抗压强度的影响
掺入聚丙烯纤维会使混凝土立方体抗压强度略微降低。 表 (3) 具 体 试 验 基 准 混 凝 土 强 度 与 聚 丙 烯 纤 维 混 凝 土 强 度
3 聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土强度的影响
强度 C15
塌落度 130 ±30
水 185
水 粉 石子 泥煤
灰 200 100 1055
砂子 830
C1 5 130 ±30 185 200 100 1055 830 纤维 C20 130 ±30 180 240 80 1050 810 C2 0 130 ±30 180 240 80 1050 810 纤维 C25 130 ±30 180 280 80 1040 790
4000MPa 左右，约为混凝土的弹性模量的 1/10。根据复合材料力学 理论，由于聚丙烯纤维的弹性模量低于混凝土的弹性模量，所以，掺 聚丙烯纤维的混凝土立方体抗压强度较基准混凝土的会有所下降，但 是，由于试验中聚丙烯纤维的掺量属于低掺量(0.1%左右)，这个影响
并不大。 另一方面，聚丙烯纤维在混凝土的体积掺量虽然不大，但是由于
分
量
水 20.27 6.79 2.65 54.32 3.34 2.01 6.81 0.04
泥
粉 1.96 28.60 4.40 3.95 1.79 2.30 53.90 1.37
煤
灰
c.砂 ：宿 迁 骆 马 湖 湖 砂 ，Ⅱ 级 中 砂 ，细 度 模 数 为 2.6， 堆 积 密 度 1352 Kg/m 3 表 观 密 度 2540Kg/m3 级 配合格；
（1）原材 料
a. 水 泥 ：山 东 水 泥 厂 生 产 的 “ 山 水 ” 牌 P .O 42 .5 级 水
泥；
b. 粉 煤 灰 ； 苏 源 徐 塘 电 厂 粉 煤 灰 公 司 生 产 的 Ⅱ 级 灰
表 （ 1） 水 泥 .粉 煤 灰 的 化 学 组 成
成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 SiO3 碱 含
5 结论 由试验可知，对于较低强度等级的混凝土，掺聚丙烯纤维后能够 提高混凝土的立方体抗压强度和抗折强度：对于中等强度的混凝土， 掺聚丙烯纤维后能够提高混凝土的抗折强度，但会稍微降低混凝土的
立方体抗压强度：对于高强混凝土，掺聚丙烯纤维后，混凝土的立方 体抗压强度和抗折强度均会降低。
参考文献
[1] 全国《混凝土》，杂志:2008 年第一期 2008 年 1 月 27 日出版. [2] 夏俊;杨杨;;工程用合成纤维及其标准体系[J];中国纤检;2010 年 01 期 [3 ] 申懋;蔡伟;;聚丙烯纤维泵送混凝土的研究应用[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009 年- 171. [4] 余春;高性能聚丙烯纤维混凝土性能研究[D];重庆交通大学;2009 年 [5] 赵帅;聚丙烯纤维增强水泥复合材料的性能与机理研究[D];济南大学;2009 年 [6] 寇志敏;混凝土用聚丙烯纤维料亲水改性研究[D];湖北工业大学;2009 年
其直径细(10～100m)，在体积率 0.1%的况下，每立方米混凝土中有 几百万、上千万甚至上亿根纤维，在混凝土基体的水泥砂浆中布满了 横竖交叉的立体纤维网，这种立体纤维网与水泥浆之间存在较大的粘 结应力。这个粘结应力会阻止混凝土被“拉裂”。
混凝土中掺人聚丙烯纤维后，一方面，由于聚丙烯纤维弹性模量 较低，掺入到混凝土中后，会降低混凝土的立方体抗压强度；另一方 面，由于聚丙烯纤维在混凝土中会分散成为立体纤维网，限制混凝土 的横向变形，使混凝土立方体抗压强度提高。当混凝土强度较低时， 由于混凝土的弹性模量小一些，聚丙烯纤维网的增强作用明显一些， 所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会提高：当混凝土强度较高时， 由于混凝土的弹性模量大一些，聚丙烯纤维降低混凝土强度的作用明 显一些，所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会降低。但总的来说， 由于纤维掺量不是很大，掺入聚丙烯纤维后，混凝土的抗压强度变化 不大。
C3 0 130 ±30 180 320 70 1020 780
6.2
2.8 2379.0
纤维
C35 140±30 175 350 75 1020 760
7.0
2387.0
C3 5 140±30 175 350 75 1020 760
7.0
3.5 2390.5
纤维
C40 140±30 175 380 90 980
浅谈聚丙烯纤维对混凝土强度的影响
董艺
江苏华美建材有限公司 223800
摘 要：通 过 试 验 研 究 表 明 ，聚 丙 烯 纤 维 能 够 提 高 较 低 强 度
等级混凝土的抗压强度和抗折强度，但可能会降低高强 混凝土的抗压强度和抗折强度，并分析了聚丙烯纤维对 混凝土强度的影响机理。
关键词：聚丙烯纤维; 混凝土; 强度