一种聚丙烯纤维掺和改性的高强混凝土性能测试研究_赵迪.pdf

书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?学术论文Academic papers粘接发明创新试验一种聚丙烯纤维掺和改性的高强混凝土性能测试研究赵迪（咸阳职业技术学院，陕西 咸阳712046）摘要：科技迅速发展，带动了建筑材料的进步，高性能聚丙烯纤维混凝土就是在这一过程中研发出的一种新型复合材料。这种新型混凝土是将聚丙烯纤维、细矿渣、粉煤灰等矿物掺合料、减水剂等添加剂按一定比例与混凝土混合所得到的一种拥有较高耐久性、强度和流动性的材料。高性能聚丙烯纤维混凝土对目前的建筑领域发展有着非常关键的作用，能够有效优化建筑工程的整体质量，提升混凝土建筑的持久性等。因此，对这种材料的深入研究有着很重要的实际意义。在这一背景条件下，以高性能聚丙烯纤维混凝土的力学性能和持久性能作为主要根据，展开对高性能聚丙烯纤维混凝土的相关研究。关键词：聚丙烯纤维混凝土；力学性能；耐久性能中图分类号：TU502；TQ342+.62文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）03-0146-05Research on the properties of high-performancepolypropylene fiber concreteZHAO Di（Xianyang Vocational Technical College，Xianyang 712046，Shaanxi China）Abstract:In recent years，the rapid development of science and technology has led to the progress of building materials.High performance polypropylene fiber concrete is a new composite material developed in this process.Thisnew type of concrete is polypropylene fiber，fine slag，fly ash and other mineral admixture，water reducing agentand other additives mixed with concrete in a certain proportion to get a high durability，strength and fluidity of thematerial.High performance polypropylene fiber concrete plays a very key role in the development of the current construction field,which can effectively optimize the overall quality of construction engineering，improve the durabilityof concrete buildings and so on.Therefore，the in-depth study of this material has very important practical significance.Under this background，this paper takes the mechanical properties and durability of high performance polypropylene fiber concrete as the main basis，and carries out the related research on high performance polypropylenefiber concrete.Key words:polypropylene fiber concrete；mechanical properties；the durable performance2023 年 3 月第 50 卷第 3 期doi:10.3969 j.issn.1001-5922.2023.03.035Vol.50 No.03，Mar.2023收稿日期：2022-09-24；修回日期：2023-02-18作者简介：赵迪（1983-），女，硕士，副教授，主要从事BIM应用与工程项目管理及专业教学等研究；E-mail：。基金项目：咸阳职业技术学院2022年度科研基金项目（项目编号：2022BK06）。引文格式：赵迪.一种聚丙烯纤维掺和改性的高强混凝土性能测试研究J.粘接，2023，50（3）：146-150.146学术论文粘接书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?Academic papers发明创新试验建筑工程中最为重要的物质基础就是建筑材料，从混凝土面世之后，便成为了建筑工程中应用范围最广、使用量最大的建筑材料。混凝土凭借着它原材料来源丰富、价格低廉、制作简单和易于造型等等特点，在整个建筑材料领域中占有着非常高的地位。但是，建筑工程的不断发展和进步需要建筑材料的优化创新作为基础，传统混凝土抗压强度低、易发生脆裂、耐久性不够等缺点也在这一过程中凸显出来。传统混凝土发展为现在的各种高性能混凝土经历了很长的一个过程：首先由传统混凝土演变为塑性混凝土，经历过二战之后又发展为干硬性混凝土，后来较为成熟的流态混凝土出现，最后才演变为今天的高强度、高性能的混凝土。纤维混凝土就是一种高性能混凝土，它是以混凝土为基底，以纤维作为其添加剂，搅拌混匀后形成的一种复合材料。聚丙烯纤维由于其自身的各项特质，轻质、密度小、延展性高、无味无毒等等被引入到这一复合材料技术中，以这种纤维为原材料制备的纤维混凝土有着优越的力学性能和耐久性能，成为目前建筑领域应用最为广泛的建筑材料。1聚丙烯纤维混凝土的特点聚丙烯纤维的物理性质，不溶于水，无味无毒，密度略轻于水，熔点在167，燃点在580，在受到拉伸时的延展性较好，有着较好的耐热性及耐酸碱性，导电性、导热性很低。在聚丙烯纤维与混凝土进行混合搅拌之前，通常会对纤维表面进行特殊的处理，增强两者之间的粘接力。聚丙烯纤维的化学性质，聚丙烯是由丙烯聚合而成的高分子化合物，是一种有着规整结构的聚合物，其化学性质非常稳定，当我们需要对混凝土的性能进行调整时，通常是依靠改变其物理结构来达到目的。其稳定的化学性质使其与绝大多数物质不会发生反应，与混凝土的各种原材料都保持着良好的亲和性，可以很好的和混凝土的添加剂、掺合料、骨料及水泥等进行混合，并且搅拌混合过程非常简便，易于操作1-2。聚丙烯纤维混凝土相较传统混凝土的优点：（1）聚丙烯纤维的加入使得混凝土可以很好地抵御塑性收缩、温度骤变等等引起的脆性裂缝，使得混凝土有更好的防裂属性；（2）在混凝土中加入聚丙烯纤维，能有效抑制混凝土在工程早期的干裂产生，很大程度上减少了混凝土在收缩过程中的裂缝，从而减少了混凝土内部的渗水通道，使得混凝土保持更好的防水性能，拥有更好的抗渗能力；（3）加入聚丙烯纤维后，可以帮助混凝土缓解因温度变化等各种因素而产生的物理内应力的作用，防止微小裂缝的产生，有利于提高混凝土在低温环境下的抗冻能力；（4）混凝土在和聚丙烯纤维搅拌混匀后，可以保证在1立方厘米的混凝土中包含20条左右的纤维丝，这些纤维丝可以在混凝土受到冲击时吸收动能，防止裂缝的产生。同时，纤维丝在混凝土中密集的分布可以防止混凝土从基体上脱落，阻碍了混凝土的磨损。相较于传统的混凝土，其耐磨性和抗冲击能力有了很大的提升；（5）聚丙烯纤维混凝土有着较好的耐腐蚀性，因为聚丙烯纤维是一种有着非常稳定化学性质的物质，无论在酸性环境还是碱性环境都不会受到影响，同时纤维的添加还能很好的防止混凝土的氧化、老化。综上所诉，聚丙烯纤维的加入，从各个方面对混凝土的品质进行了优化，就目前的建筑材料领域而言，高性能聚丙烯纤维混凝土有着非常重要的研究意义3-4。2高性能聚丙烯纤维混凝土实验材料结果分析力学性能是混凝土的重要性能之一，在混凝土结构设计中，也将抗压强度作为衡量其质量的主要指标。本文的研究对象是高性能聚丙烯纤维混凝土，抗拉强度、抗折强度、抗冲击性能作为其与传统混凝土相比的优越性能，成为其在力学性能研究过程中的重点考察指标。2.1高性能聚丙烯纤维混凝土的抗压强度2.1.1实验方法材料：采用边长为15 cm的标准立方体混凝土，每组实验使用3个标准立方体。实验步骤：（1）对混凝土立方体进行制备，将成型后的混凝土防止在空气湿度均匀的空间内，保持温度在20 左右，湿度在50%以上，静置2436 h，然后将其从模具中取出，对每个立方体进行编号。编号后的立方体放入湿度95%，温度20 的环境中直至到达培养龄期；（2）将所需立方体从培养环境中取出，把表面擦拭干净，然后在压力装置上下压板间防止2块适当大小的钢板，将立方块安装在与压力机中心相对的位置；（3）安装完成后对立方块进行加压，调整压力机的功率均匀输出，保证每秒加压在0.8 1.0 MPa；（4）在持续加压至立方块急剧变形、即将破碎时，停止加压工作，记录此时压力机的工作荷载。混凝土立方体的抗压强度计算公式：fcu=FA（1）式中：fcu表示混凝土立方体的抗压强度，MPa；F表示实验测得的极限荷载，N；A表示立方体的受压面147书书书智能设计检测?年?月第?卷第?期?学术论文Academic papers粘接发明创新试验积，mm2。计算结果的精确度保持在0.1 MPa，不同龄期的立方块的强度值为每组3个立方块的测试结果平均值5-6；（如果3个结果中最大值与最小值差值超过中间值的15%则视为3组数据无效）。2.1.2实验结果混凝土不同龄期、不同混凝土纤维掺量的抗压强度分别如表1、图1所示。表1混凝土不同龄期的抗压强度Tab.1Compressive strength of concrete at different ages项目SFS-5FS-10FS-15FS-20抗压强度/MPa3 d52.051.050.049.148.07 d64.563.662.861.261.028 d78.277.675.875.075.260 d80.079.679.077.077.2纤维掺量/（kg m-3）00.51.01.52.03 d强度7 d强度85807570656055504540抗压强度/MPa28 d 强度60 d强度图1不同混凝土纤维掺量的抗压强度Fig.1Compressive strength of concrete fibersat different yields由表1、图1的结果可得出，（1）同一龄期下的立方体，纤维混凝土的抗压强度低于基准混凝土；（2）同一龄期下的立方体的抗压强度随混凝土内纤维的掺量增大而降低；（3）纤维混凝土立方块相较于传统混凝土，抗压强度随龄期增长而下降的幅度更小，有更好的耐久度。综上所述，随着聚丙烯纤维的加入，混凝土立方体的抗压强度由于纤维较低的弹性模量较小等性质有小幅度的下降，但减小了龄期对抗压强度的影响。2.2高性能聚丙烯混凝土的抗折强度2.2.1实验方法材料：使用15 cm15 cm55 cm的混凝土棱柱体，每组实验使用3个棱柱体。实验步骤：（1）将棱柱体从制备处去除，清洁表面并测量其尺寸保证其符合实验标准；（2）将棱柱体的侧面作为支撑面安装在试验机球形基座上，保证其与设备中心对齐，在正确的实验位置；（3）对棱柱体持续、均匀的施压，调节功率保证荷载在每秒0.080.1 MPa，当棱柱体出现明显变形，即将破坏时，停止设备继续加压，记录此时的设备荷载F。混凝土棱形块抗折强度的计算公式：fcf=FLbh2（2）式中：fcf表示混凝土的抗折强度，MPa；F表示棱形柱的极限荷载，N；b表示棱形柱截面宽度，15 cm；h表示棱形柱截面高度，15 cm；L表示支座之间的距离，45 cm。计算结果精确到0.01 MPa，为组内3个棱形柱测量结果的平均值7-8。2.2.2实验结