粗合成纤维混凝土的性能及应用

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发布时间：2021-09-08

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粗合成纤维混凝土的性能及应用
焦红娟，史小兴，刘丽君
(北京中纺纤建科技有限公司，100025)
摘要：粗合成纤维是继钢纤维和细纤维之后的一种新型纤维，兼有细纤维的抗裂性能和钢纤维的增强、增韧特点。通过试
验，分析研究了粗合成纤维在混凝土中的作用及其对混凝土的各项性能改善，并介绍了国内外对粗合成纤维的研究和应用情况。
关键词：粗合成纤维；混凝土；性能；应用
中图分类号：TU528．572 文献标识码：B 文章编号：1000—4637(2010)01—46—04
0 前言
纤维增强混凝土是以混凝土为基材，以各种纤维
为增强相组成的复合材料。纤维从微观机制上改善了
基体材料的性能，弥补了混凝土抗拉强度低、韧性差、
极限延性率小等缺点。
在混凝土中掺人细合成纤维是解决混凝土早期开
裂的简单有效方法，然而，细纤维的掺量一般较小，对
于硬化混凝土韧性和后期抗裂性的改善很小。工程中
常用钢纤维来提高硬化混凝土的后期开裂性能、韧性
及抗冲击性能，但钢纤维存在锈蚀问题，且重量较大、
造价较高，施工中常有结团现象。目前，粗合成纤维不
断得到发展并引进市场，较细纤维而言，粗合成纤维可
采用更高的体积掺量，为混凝土裂后提供承载力。这类
纤维与钢纤维有很多类似的特点，同时又较好地克服
了钢纤维的缺点，在应用中可作为钢纤维的替代品，有
着较广阔的应用前景。
1 粗合成纤维的特性和在混凝土中的作用
1．1 粗合成纤维的特性
粗合成纤维主要有聚丙烯或聚乙烯所属聚烯烃、
聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚酰胺及它们的混合物。粗合成
纤维的当量直径在0．1mm以上，且具有较高的初始模
量。粗合成纤维的体积掺量可比细纤维大，最大可达
1．35％(即12k~m )。此外，粗合成纤维的比钢纤维有更
好的而酸碱腐蚀性，在分散性、对机械的磨损、运输及
拌合等方面，粗合成纤维也较钢纤维表现出了更强的
优势。
目前，市场上的粗合成纤维主要为以聚丙烯为主
的聚烯烃类材料。通过添加特制改性材料，并且应用多
种锚固机制开发的粗合成纤维，可提高纤维粘结性、分
散性，由此增强了与混凝土的粘结力和握裹力。图1为
国内外几种常见粗合成纤维，表1为常用粗合成纤维
的性能指标。
国外粗合成纤维
表1 常见粗合成纤维性能指标
国内有机仿钢纤粗合成纤维
图1 常见粗合成纤维形貌
1-2 粗合成纤维在混凝土中的作用机理
掺粗合成纤维的混凝土在拉伸荷载或弯曲荷载的
作用下，最初是纤维与混凝土共同承担外力，使纤维混
凝土复合材料呈现弹性变形，一旦混凝土达到其极限
抗拉强度值时即产生裂缝(即初裂)，混凝土通过它与
— 46—．
纤维的界面将荷载转递给纤维，复合材料的承载能力
随变形的继续增加而有所下降。其承载能力的下降速
率主要取决于纤维的体积率、纤维与混凝土的界面粘
结强度、纤维长度以及纤维的弹性模量。与细合成纤维
比，粗合成纤维体积率高、长度大、弹性模量较高，尤其