聚丙烯具有價格低、物理力學性能好、抗早期塑性千燥收縮、抗爆、抗衝擊、抗疲勞
、韌性好等特點，常用作非結構性補強材料。 
早(zao)期(qi)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)
，大(da)多(duo)是(shi)由(you)聚(ju)丙(bing)烯(xi)薄(bo)膜(mo)經(jing)高(gao)倍(bei)拉(la)伸(shen)後(hou)，再(zai)經(jing)針(zhen)輥(gun)穿(chuan)刺(ci)而(er)成(cheng)的(de)束(shu)狀(zhuang)合(he)成(cheng)纖(xian)維(wei)，習(xi)慣(guan)上(shang)稱(cheng)為(wei)聚(ju)丙(bing)烯(xi)膜(mo)裂(lie)纖(xian)維(wei)。目(mu)前(qian)生(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)是(shi)直(zhi)接(jie)拉(la)絲(si)製(zhi)成(cheng)的(de)單(dan)絲(si)束(shu)狀(zhuang)集(ji)合(he)體(ti)，每(mei)一(yi)束(shu)中(zhong)有(you)多(duo)根(gen)纖(xian)維(wei)單(dan)絲(si)，在(zai)投(tou)人(ren)攪(jiao)拌(ban)時(shi)自(zi)動(dong)分(fen)散(san)。某(mou)些(xie)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)經(jing)過(guo)了(le)特(te)殊(shu)的(de)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li)，這(zhe)樣(yang)保(bao)證(zheng)了(le)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)與(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)水(shui)泥(ni)水(shui)化(hua)物(wu)之(zhi)間(jian)較(jiao)好(hao)的(de)粘(zhan)結(jie)。 
目前工程中常用的是美國生產的DR纖維，其經過特別的工藝處理，可以保證纖維在混凝土中長期發揮功效
，保持混凝土優良的性能。表1列出杜拉纖維主要技術參數。 
表1 杜拉纖維主要技術參數 
材料 纖維類型 密度 吸水性 熔點 導熱性 導電性 拉伸極限 
聚丙烯 束狀單絲 0.91g/cm3 無 168℃ 極低 極低 15% 
抗拉強度 安全性 吸濕率 抗酸堿性 燃點 旦尼爾 彈性模量 自分散性 
≥276MPa 無毒材料 ≤0.1% 極高 580℃ 15±2 3793MPa 好 


1研究狀況 
與木材、鋼材等建築材料相比，混凝土有著十分明顯的優點，但也存在著一些缺點。如抗拉強度低，通常其抗拉強度隻是抗壓強度的1/8-1/6；極限拉伸率極小，僅為0.005%-0.05%


，在受拉或受彎時的變形能力很差且呈脆性破壞

，抗斷裂性、抗衝擊性相應較低。 
早在20世紀60年代中期
，Goldfein用合成纖維作為水泥混凝土增強的可能性
，發現尼龍、聚丙烯、聚乙烯等纖維有助於提高混凝土的抗衝擊性能。而Zollo等的試驗結果表明，若在混凝土巾旅右0.1％-0.3％的聚丙烯纖堆，可使混凝土的塑性收縮減少12%-25%。Grzybowaki與Shah用圓環形試件測定不同纖維體積摻率的聚丙烯纖維混凝土的裂縫寬度，發現該值隨纖維摻率的提高呈現較大幅度的下降。Ramakrishnantan的研究結果表明，摻有0.1%-0.3%聚丙烯纖維的混凝土經過200萬次加荷後，疲勞極限較素混凝土增加15%-18%。Hughes等研究了摻入原纖化和單絲聚丙烯纖維增強混凝土的應力應變曲線，並指出摻入聚丙烯纖維後混凝土的增韌效果顯著。 
國guo內nei關guan於yu聚ju丙bing烯xi纖xian維wei增zeng強qiang混hun凝ning土tu的de研yan究jiu是shi隨sui著zhe聚ju丙bing烯xi纖xian維wei在zai國guo內nei建jian設she項xiang目mu中zhong的de大da規gui模mo應ying用yong開kai始shi的de
，目mu前qian主zhu要yao集ji中zhong於yu聚ju丙bing烯xi纖xian維wei增zeng強qiang混hun凝ning土tu的de物wu理li力li學xue性xing能neng的de研yan究jiu。朱zhu江jiang等deng根gen據ju美mei國guo、日本
、韓國和中國等七家試驗室對PFRC的力學試驗進行誤差分析，建立力學性能計算，並按我國混凝土規範建立的變異係數原則修正力學關係
，從而使PFRC的de力li學xue性xing能neng設she計ji指zhi標biao能neng與yu現xian行xing國guo家jia混hun凝ning土tu規gui範fan並bing軌gui。穀gu章zhang昭zhao等deng研yan究jiu認ren為wei
，摻chan入ru合he成cheng纖xian維wei後hou可ke以yi使shi數shu以yi萬wan計ji的de纖xian維wei均jun勻yun地di分fen布bu在zai混hun凝ning土tu內nei部bu，混hun凝ning土tu塑su性xing階jie段duan幹gan縮suo及ji冷leng卻que所suo產chan生sheng的de表biao麵mian裂lie縫feng一yi旦dan延yan伸shen到dao纖xian維wei即ji可ke停ting止zhi發fa生sheng。纖xian維wei的de抗kang裂lie性xing取qu決jue於yu纖xian維wei的de長chang度du與yu摻chan量liang
，綜zong合he技ji術shu經jing濟ji一yi並bing考kao慮lv，纖xian維wei摻chan量liang為wei0.6-0.9kg/m3已有良好的抗裂性。中國國家建築材料測試中心按中國國家標準GBJ82-85對摻有0.1%體積率的聚丙烯單絲纖維混凝土與素混凝土進行抗滲試驗和50次ci凍dong溶rong循xun環huan後hou試shi件jian重zhong量liang與yu抗kang壓ya強qiang度du損sun失shi作zuo了le對dui比bi

，證zheng明ming聚ju丙bing烯xi的de摻chan人ren對dui於yu抗kang滲shen和he降jiang低di強qiang度du損sun失shi方fang麵mian有you較jiao好hao的de效xiao果guo。馬ma一yi平ping等deng在zai聚ju丙bing烯xi對dui於yu水shui泥ni混hun凝ning土tu性xing能neng影ying響xiang方fang麵mian主zhu要yao研yan究jiu內nei容rong有you：聚丙烯單絲與水泥石界麵脫粘強度及其影響因素；聚丙烯纖維對水泥複合材料物理力學性能
，聚丙烯纖維參數、xianweijihexingtaiduishuinihunningtusuxinggansuokailiexingnengdeyingxiangdeng。shenrongxiyanjiuledichanlvhechengxianweizaihunningtuzhongdezuoyongjizhi，guinazongjielehechengxianweizuoweihunningtuzengqiangcailiaodetedian
，biaomingdichanlvhechengxianweizaihunningtuzhongjuyouzuliehezengrenzuoyong。kangjingfujieshaoleshuinihunningtuzaoqisuxingshousuodefazhanguocheng，yueshuzhuangtaixiasuxingshousuobianxingjishousuoyinglideliangcefangfa
，jubingxixianweidechicunhechanliangduigaishansuxingshousuoliefengdeyingxiang，bingchangshizheduijubingxixianweizuliezengrendejilijinxinglechubutantao。 
相比之下，國內對於纖維作用深層次的微觀機理如：纖維增強材料的疲勞行為、pilaoliewendezengchangjilidengdeyanjiudenghaihenshaoyoubaodao。tongshiyouyugezhongyuanyin，guoneiwaiyanjiudezhongdiandoufangzaileduanxianweizengqiangshuinifuhecailiaoshang，erchangxianweijiqizhiwuzengqiangshuinifuhecailiaoyanjiudexiangguanbaodaozejiaoshao。 
有報告稱“摻人DR纖維的混凝土比未摻人杜拉纖維的混凝土無論是抗壓強度還是軸心抗壓強度都有明顯的提高”；也有觀點聲明“低摻率合成纖維對混凝土的抗壓、抗拉與抗彎強度以及楊氏彈性模量均無明顯影響。”中國國家建築材料測試中心曾對美國兩家公司的聚丙烯纖維分別以低摻率加入於混凝土中進行壓、拉、彎強度指標的檢測，那些“低摻率的合成纖維即可適度提高混凝土強度指標”的試驗結果“很可能是帶有選擇性的”。 
一般而言
，在混凝土中加人聚丙烯纖維能顯著改善混凝土的以下性能: 
(1)收縮能力。當混凝土中含有低摻率的聚丙烯纖維時，即可顯著減少其塑性收縮與早期幹縮，纖維體積摻率越大效果愈佳。 
(2)抗裂抗滲能力。聚丙烯纖維阻止了混凝土的離析現象
，提高了澆注體的整體性，不致發生各層的不均勻收縮
，可顯著減少裂縫的數量
、裂縫的長度和寬度
，並因而降低生成貫通裂縫的可能性，提高抗滲能力。 
(3)抗凍能力。聚丙烯纖維可以減少多次凍融循環溫度變化而引起的混凝土內部的抗拉集中應力，阻止微裂縫中擴展;混凝土抗滲能力的增加也可大大增加混凝土的抗凍能力。 
2抗裂增韌作用機理 
hunningtujiaozhuhouyouyumishuideyuanyinhuizaiqineibuxingchenghenduomaoximishuitongdao，danghunningtubiaomianshuifendezhengfasududayushuifenxiangbiaomiandeqianyisudushi，hunningtushishuijiangyoubiaojilixiangshenchufazhan，maoxikongneishuidewanyemiandequlvyejiangsuizhizhujianzengda(如圖1所示)。根gen據ju毛mao細xi原yuan理li
，毛mao細xi管guan內nei水shui的de張zhang力li作zuo用yong將jiang使shi凹ao液ye麵mian有you縮suo小xiao的de趨qu勢shi，這zhe種zhong趨qu勢shi造zao成cheng的de孔kong內nei負fu壓ya將jiang使shi毛mao細xi管guan壁bi受shou到dao持chi續xu增zeng長chang的de壓ya縮suo作zuo用yong。當dang這zhe種zhong壓ya縮suo作zuo用yong受shou到dao約yue束shu時shi，混hun凝ning土tu的de表biao麵mian將jiang會hui因yin為wei處chu於yu受shou拉la狀zhuang態tai而er開kai裂lie，這zhe是shi混hun凝ning土tu產chan生sheng收shou縮suo並bing最zui終zhong發fa展zhan為wei裂lie縫feng的de微wei觀guan原yuan因yin。 
關guan於yu纖xian維wei混hun凝ning土tu理li論lun研yan究jiu表biao明ming，聚ju丙bing烯xi纖xian維wei對dui混hun凝ning土tu綜zong合he性xing能neng改gai善shan很hen可ke能neng不bu是shi增zeng加jia強qiang度du而er是shi抗kang裂lie增zeng韌ren。聚ju丙bing烯xi纖xian維wei摻chan人ren混hun凝ning土tu中zhong所suo起qi的de阻zu裂lie作zuo用yong大da致zhi可ke分fen為wei兩liang個ge階jie段duan： 
2.1塑性收縮過程中的阻裂作用 
當混凝土處於半流態或塑性階段，由於沉降運動
、毛細管壓力、早(zao)期(qi)化(hua)學(xue)收(shou)縮(suo)以(yi)及(ji)自(zi)收(shou)縮(suo)等(deng)引(yin)起(qi)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo)。當(dang)這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)受(shou)到(dao)約(yue)束(shu)且(qie)約(yue)束(shu)應(ying)力(li)超(chao)過(guo)混(hun)凝(ning)土(tu)抗(kang)拉(la)應(ying)力(li)時(shi)所(suo)誘(you)發(fa)宏(hong)觀(guan)裂(lie)縫(feng)稱(cheng)為(wei)塑(su)性(xing)裂(lie)縫(feng)。由(you)於(yu)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)的(de)加(jia)入(ru)，可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)的(de)減(jian)少(shao)甚(shen)至(zhi)完(wan)全(quan)消(xiao)除(chu)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)注(zhu)後(hou)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)塑(su)性(xing)裂(lie)縫(feng)。其(qi)原(yuan)因(yin)為(wei)：(1)均勻散布的聚丙烯纖維在混凝土中呈現三維網絡結構
，起到了“支撐”集料的作用，其作用效果是阻止了集料的沉降；同時可以減少混凝土表麵的析水。這種水、liaodelixishidebiaocengshishuixunsuerfashengjiaodadechenjiang，congerdaozhibiaomianchuxianbijiaoduodeliefeng
，zhezhongliefengchangchengweichenjiangliefeng。youyujubingxixianweidejiarenkeyiyouxiaodefangzhiheyizhihunningtudelixiqingxiang，gueryejiujianshaoshenzhiwanquanzuzhilehunningtubiaocengdeliefengchansheng。(2)聚ju丙bing烯xi纖xian維wei在zai塑su性xing狀zhuang態tai的de混hun凝ning土tu中zhong承cheng受shou幹gan縮suo而er產chan生sheng拉la應ying力li，因yin而er減jian少shao裂lie縫feng的de數shu量liang。塑su性xing狀zhuang態tai的de混hun凝ning土tu強qiang度du很hen低di，當dang水shui分fen蒸zheng發fa時shi
，混hun凝ning土tu因yin收shou縮suo而er發fa生sheng拉la應ying力li，極ji易yi引yin起qi裂lie縫feng。大da量liang均jun勻yun分fen散san在zai混hun凝ning土tu中zhong的de單dan絲si聚ju丙bing烯xi纖xian維wei可ke承cheng受shou此ci種zhong拉la應ying力li，減jian少shao與yu防fang止zhi裂lie縫feng的de產chan生sheng和he發fa展zhan。 
2.2硬化過程中的阻裂作用 
硬化階段的混凝土會發生千燥收縮
、碳(tan)化(hua)收(shou)縮(suo)和(he)溫(wen)度(du)收(shou)縮(suo)。在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)加(jia)入(ru)一(yi)定(ding)量(liang)的(de)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)
，當(dang)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)一(yi)旦(dan)有(you)裂(lie)縫(feng)發(fa)生(sheng)時(shi)，因(yin)為(wei)裂(lie)縫(feng)的(de)前(qian)端(duan)與(yu)纖(xian)維(wei)相(xiang)交(jiao)，當(dang)微(wei)裂(lie)縫(feng)的(de)長(chang)度(du)大(da)於(yu)纖(xian)維(wei)的(de)間(jian)距(ju)時(shi)，纖(xian)維(wei)將(jiang)跨(kua)越(yue)裂(lie)縫(feng)起(qi)到(dao)傳(chuan)遞(di)荷(he)載(zai)的(de)橋(qiao)梁(liang)作(zuo)用(yong)，使(shi)混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)的(de)應(ying)力(li)場(chang)更(geng)加(jia)連(lian)續(xu)和(he)均(jun)勻(yun)，使(shi)微(wei)裂(lie)縫(feng)尖(jian)端(duan)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)得(de)以(yi)鈍(dun)化(hua)，裂(lie)縫(feng)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)展(zhan)受(shou)到(dao)約(yue)束(shu)，使(shi)得(de)引(yin)起(qi)裂(lie)縫(feng)的(de)拉(la)應(ying)力(li)得(de)以(yi)削(xue)弱(ruo)和(he)消(xiao)除(chu)；當微裂縫的長度小於纖維的間距時
，纖維將迫使其改變方向或跨越纖維生成更微細的裂縫場，顯著增大了微裂縫擴展的能量消耗。 
根據“纖維間距理論”，沈榮熹認為非連續纖維在混凝土中的阻裂效應很大程度上取決於纖維的平均間距(S值)與單位體積纖維混凝土中纖維的根數(N值)，S值與N值可分別由下麵公式計算： 
………………（1） 
………………（2） 

式中：S為纖維平均間距(纖維中心間距平均值)；d為纖維直徑；Vf為纖維體積滲率
；r為纖維密度；W為單方纖維混凝土中纖維重量；N為單方纖維混凝土中纖維的根數；l為單根纖維的長度。 
上述分析表明，就纖維的阻裂效應而言
，在單位混凝土體積內纖維的根數越多，纖維的間距越小
，纖維的阻裂效果越好；或者說單位體積混凝土內纖維分散後的表麵積越大，阻裂效果越好(見圖2)。以長度規格為19Inm的DR纖維為例，其直徑為48μm
，比重為0.91，當在混凝土中的纖維滲率為0.1%時


，纖維平均間距隻有1.9mm，此時n值2，9x107根/m3。 
聚丙烯纖維細度高
、數量多的特點使其能有效的限製早期混凝土由於離析、泌水、收縮等因素引起的原生裂隙的發生和發展，宏觀效果是使混凝土中直徑大於50nm的孔隙含量大量減少。Mehta認為，隻有100mm以上的孔才對抗滲性有害
，小於50nm的(de)孔(kong)數(shu)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)可(ke)能(neng)反(fan)映(ying)出(chu)膠(jiao)凝(ning)數(shu)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)，水(shui)化(hua)產(chan)物(wu)多(duo)
，則(ze)抗(kang)滲(shen)性(xing)好(hao)。均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)彼(bi)此(ci)相(xiang)粘(zhan)連(lian)得(de)大(da)量(liang)聚(ju)丙(bing)烯(xi)微(wei)纖(xian)維(wei)起(qi)了(le)承(cheng)托(tuo)骨(gu)料(liao)的(de)作(zuo)用(yong)，降(jiang)低(di)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)得(de)析(xi)水(shui)和(he)骨(gu)料(liao)離(li)析(xi)
，從(cong)而(er)使(shi)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)直(zhi)徑(jing)為(wei)50-100nm和≥100nm的孔隙含量大大降低，達到了抗裂抗滲的目的

，從而大幅度提高混凝土的耐久性。 
3應用展望 
聚丙烯纖維用於混凝土工程始於美國、加拿大並迅速推廣至墨西哥
、澳大利亞、日本等國家與地區。我國於20世紀90年代初期自廣州至佛山高速公路的部分路段路麵工程中試用了聚丙烯纖維混凝土，90年代中後期即在土木與建築工程中大量使用。 
具有顯著阻裂效應的聚丙烯纖維多用於路麵、橋麵等易開裂的薄板混凝土結構，但其作用並不僅限於抑製混凝土塑性開裂。當混凝土表麵的宏觀塑性裂縫和尺度大幅下降後
，路麵、橋(qiao)麵(mian)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)將(jiang)有(you)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)，抵(di)抗(kang)動(dong)荷(he)載(zai)的(de)能(neng)力(li)也(ye)將(jiang)顯(xian)著(zhu)增(zeng)強(qiang)。可(ke)以(yi)說(shuo)
，聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)阻(zu)裂(lie)效(xiao)應(ying)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)性(xing)能(neng)的(de)改(gai)善(shan)作(zuo)用(yong)最(zui)終(zhong)體(ti)現(xian)在(zai)通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)材(cai)料(liao)介(jie)質(zhi)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)、整體性使路麵、橋麵混凝土的綜合性能得以提高。 
從理論上說，聚丙烯纖維可以用於包括水利工程在內的任何混凝土工程，這樣可以發揮纖維混凝土抗滲、抗凍、抗衝刷、耐(nai)磨(mo)性(xing)能(neng)好(hao)的(de)特(te)點(dian)。大(da)型(xing)水(shui)利(li)工(gong)程(cheng)中(zhong)，如(ru)何(he)防(fang)止(zhi)大(da)壩(ba)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)麵(mian)板(ban)出(chu)現(xian)裂(lie)縫(feng)和(he)提(ti)高(gao)壩(ba)體(ti)的(de)抗(kang)變(bian)形(xing)能(neng)力(li)，一(yi)直(zhi)是(shi)工(gong)程(cheng)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)技(ji)術(shu)難(nan)題(ti)。曾(zeng)有(you)消(xiao)息(xi)說(shuo)“三峽大壩出現大裂縫”，有關專家認為:該裂縫是“表麵向淺層發展的溫度裂縫，不是結構型裂痕”，“經過處理後，能夠滿足工程設計和安全運行要求”。jinguandabachuxianxixiaoliefengshuyuzhengchangxianxiang，liefengzaiguoneiwaisuoyoushuidiangongchengzhongjunbukebimian，danshiruguocaiyongjubingxihunningtujiaozhudabamianbankendingduikefudababiaomiandeliefenghuiyousuobangzhu。 
高品質的聚丙烯纖維用於混凝土工程是纖維混凝土的發展方向。對於某些在韌性、抗(kang)裂(lie)性(xing)上(shang)有(you)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)的(de)工(gong)程(cheng)，聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)材(cai)料(liao)的(de)摻(chan)人(ren)可(ke)以(yi)較(jiao)好(hao)的(de)改(gai)善(shan)混(hun)凝(ning)土(tu)在(zai)此(ci)方(fang)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)。相(xiang)信(xin)在(zai)不(bu)太(tai)久(jiu)遠(yuan)的(de)將(jiang)來(lai)
，作(zuo)為(wei)新(xin)型(xing)工(gong)程(cheng)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)將(jiang)逐(zhu)步(bu)顯(xian)示(shi)出(chu)其(qi)性(xing)能(neng)優(you)勢(shi)。