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聚丙烯纖維混凝土的抗裂性經濟學分析
混凝土中摻加聚丙烯纖維，可大大提高其抗腐蝕性、抗裂性、抗滲性、抗沖擊性，摻加了聚丙烯纖維的混凝土，可用于一般工業與民用建筑剛性自防水、大體積混凝土的防裂，也可用于路面、橋面等易開裂的薄板混凝土結構。混凝土中摻加聚丙烯纖維，摻加量小、成本低、操作簡便但效果明顯，因而在工程建設領域得到了廣泛應用。 本畢業論文由畢業論文網搜集與整理。
一、概述
聚丙烯纖維是一種新型的混凝土纖維，被建筑工程界稱為混凝土的“次要增強筋”，它是一種經特殊工藝進行紡絲、切斷、親水處理后生產的高強度束狀單絲纖維，加入混凝土或砂漿中后，可起到有效控制混凝土因固塑性收縮、干縮、溫度變化等引起的微裂縫，防止或抑止裂縫形成及發展，大大改善混凝土防裂、抗滲、抗沖擊能力等作用。
二、聚丙烯纖維的作用機理
聚丙烯纖維化學性質穩定，它主要通過改變混凝土的物理力學性能來達到改變混凝土內部結構的效果。聚丙烯纖維本身與混凝土骨料、水泥、外加劑不會發生任何沖突，與混凝土有良好的親和性，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，而且它在混凝土中的分布極其均勻，在電子顯微鏡下觀察，每立方厘米混凝土內的纖維絲可達到20多條。由于聚丙烯纖維同水泥基體有緊密的結合力，能在混凝土中形成一種均勻的亂向支持體系，所以它摻入混凝土能產生有效的三維加強效果，就像在混凝土中加入了大量的微小細筋，同時它的效果又遠遠比加強鋼筋的效果明顯。聚丙烯纖維在混凝土中的亂向分布有助于減弱混凝土的塑性收縮，它使收縮能量被分散到混凝土中具有高強度低彈性模量的纖維上，使纖維吸收部分能量，從而極大地提高了混凝土的韌性，抑制了微細裂縫的產生和發展。同時，由無數根纖維在混凝土內部形成的支撐體系，可以有效地防止混凝土骨料的離析，保證混凝土早期泌水性的均勻，從而防止了沉降裂紋的形成。工程實踐也表明，加入聚丙烯纖維，是控制混凝土塑性收縮、干裂等非結構性裂縫的有效手段。
三、混凝土中添加聚丙烯纖維的作用效果
（一）保證混凝土的均質性。混凝土在澆灌后，通常都會發生離析現象，即比重較大的骨料下沉與水泥砂漿有所分離，同時混凝土表面出現析水，并因此降低了混凝土的均質性，使混凝土上、下部位的性能出現差異，嚴重時還會使混凝土出現裂縫。而在混凝土中摻加適量聚丙烯纖維后，均勻分布于混凝土中的纖維，可以起到承托作用并阻止上述離析現象的發生，從而保證了混凝土的均質性。
（二）提高混凝土的抗裂性。塑性狀態的混凝土強度極低，而剛澆灌后的混凝土，常會因氣候干燥或刮風等原因導致混凝土表面失水較大，使混凝土發生塑性收縮而出現裂縫。硬化的混凝土由于存在干燥收縮、溫度收縮及碳化收縮，內部會產生各種收縮應力（拉應力），當混凝土結構內產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產生大量裂縫。而聚丙烯纖維加入混凝土后，就有大量的單絲纖維均勻地分布于混凝土中，并在混凝土內部構成了均勻的亂向支撐體系，從而使收縮變形引起的微裂縫，在產生過程中遭遇到纖維的阻擋，能量被消耗后微裂縫就難以進一步發展。
（三）提高混凝土的抗滲性。摻入聚丙烯纖維可大幅度提高水泥基材的抗滲性，這也要歸功于均勻分布在混凝土基材中的數以千萬計的細纖維。摻加纖維的混凝土基材，在限制收縮的條件下，因失水干縮而引發裂縫，但由于纖維存在阻裂作用，從而顯著減少了初始裂縫的數量，有效地抑制了裂縫的寬度和長度，從而大大降低了生成連通裂縫的可能性。測試表明：0.1體積摻量的纖維混凝土比普通混凝土抗滲能力提高100%以上。
（四）提高混凝土的抗凍融性。摻入少量短切聚丙烯纖維的混凝土，其抗凍融性會大大提高。按混凝土抗凍試驗法，經25次反復凍融，混凝土不會發生分層與龜裂現象。其原因就在于：纖維在混凝土材料內部各方向上的隨機均勻分布，對材料整體產生微加筋作用，緩解了溫度變化引起的混凝土內部應力作用，阻止了溫度裂縫的擴展；同時，聚丙烯纖維混凝土抗滲能力的提高，也有利于其抗凍能力的提高。
（五）提高混凝土的耐火性和遇火時的安全性。混凝土受熱爆裂的過程，就是混凝土中的水分從混凝土內部逸出的過程。隨著溫度的不斷升高，混凝土強度損失的速率隨之增加，溫度達到600℃時，混凝土的強度會損失50%，達到800℃時，強度損失80%左右。高強度混凝土，由于密實度高、孔隙率低，蒸發通道不暢，水分能盡快逸出，從而會產生幾乎達到飽和蒸汽壓的過高蒸汽分壓，由于蒸汽分壓遠遠超過了混凝土抗拉強度，最終必然導致混凝土不能抵御內部壓力而爆裂。但高性能混凝土加入聚丙烯纖維后，情況會發生變化。當溫度為180℃，混凝土還處于自蒸階段時，結構的內部壓力還不是很大，同時由于聚丙烯纖維的熔點極低（杜拉纖維的熔點為165℃），它在較低的溫度下就會熔化，而且熔化后的液態體積遠小于其為固態時所占的空間，于是聚丙烯纖維熔化后會形成眾多小孔隙，而且由于聚丙烯纖維分散均勻性，纖維細小、量多，從而使得混凝土內部孔隙結構發生變化，孔隙的連通性加強，為混凝土內部水分的分解蒸發提供了方便通道，也就降低了由于水分蒸發所形成的氣壓，使混凝土結構內部壓力大降低，從而防止了爆裂現象的產生。
（六）提高混凝土的抗沖擊性。聚丙烯纖維雖然剛度較低，傳遞荷載的能力差，但它可以有效地減小裂縫尺度，增強材料介質連續性，減小沖擊波被阻斷引起的局部應力集中現象。而且纖維與水泥基料有極強的結合力，纖維能迅速地和混凝土均勻混合，形成三維不定向支撐體系，所以，當混凝土承受拉力和沖擊時，均勻分布且數量眾多的纖維會起到吸收能量和分擔應力的加強筋作用。試驗證明，由于聚丙烯纖維的摻入，當混凝土受沖擊荷載作用時，纖維起到了阻止混凝土中裂縫擴散與發展的作用，從而改善了混凝土的整體性能，使混凝土的抗疲勞性有很大增強。本畢業論文由畢業論文網搜集與整理。
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