摘  要
    本文研究了不同摻量聚丙烯纖維高性能混凝土的抗折、脆性和抗衝擊性能，綜合論述了摻纖維對高性能混凝土抗折強度

、脆性、抗衝擊性能和影響，探討和分析了高性能水泥基纖維複合材料脆性下降
，抗衝擊性能提高的機理。試驗證明：高性能混凝土中摻纖維能顯著降低混凝土的脆性和提高混凝土抗折強度、抗衝擊性能。


    一、前言
    gaoxingnenghunningtubujinyaoyoulianghaodeqiangduxingneng，haiyingyouyouyidenaijiuxingnengheshiyidegongzuoxingneng
，yimanzumuqianheweilaidedaguimozhonghunningtugongchengdeshigongxuyao，jingguodaliangdeshiyanyanjiu，womenyingyongguihuihefenmeihuipeizhichugaoxingnenghunningtu，zhezhonghunningtubujinjuyouhengaodeqiangdu

，erqiegongzuoxinghao、硬化混凝土的抗凍融性能、抗滲透性能和抗侵蝕性能優異。但脆性大、抗衝擊性差是影響高性能混凝土實際應用的一個重要因素。有研究認為
，自收縮開裂、濕脹開裂和脆性是目前高性能混凝土急待解決的重要問題。本文將采用聚丙烯纖維來改善高性能混凝土脆性和抗衝擊性能。  
    二

、實驗方法
    １．原材料  
    1.1水泥：采用三舫局小野田水泥有限公司525＃普矽水泥摻
    1.2合料：試驗采用化聯外加劑廠提供的矽灰，減水劑采用五四助劑廠生產的SN－Ⅱ高效減水劑
    1.3集料：粗集料采用5－8mm的石英碎石
，細集料采用標準石英砂。
    1.4聚丙烯纖維：采用新型改性聚丙烯纖維
，其物理性能列於表1。
                   
                      表1  改性聚丙烯纖維的物理性能          
吸水性  比重  纖維長度  熔點  沸點  導電性  導熱性  耐酸堿性  抗壓強度  拉伸強度
               (mm)    （℃） （℃）                           （Mpa）   （Mpa）
無      0．91  12－19  160-170  590   低      低        高     560-770     350

    2．試驗方法 
    抗折

、抗壓強度試驗GB177－85水泥膠砂強度試驗方法進行。用水量是采用標準稠度用水量
，其標準稠度及凝結時間均按GB134－77水泥標準稠度用水量進行。 
耐磨試件尺寸為15cm×15cm×7cm。磨損試驗采用GLM－200鋼輪式混凝土磨損試驗機，試驗方法按GB／T12988－91《無機地麵材料耐磨性試驗方法》進行。耐磨性用抗長度L表示，單位mm，耐磨試驗每組5塊，取十次試驗平均值。 
    抗衝擊性能尺為15cm×15cm×5cm，每組共5個試件。將8kg重的鋼球從25cm高度自由落下，當試件裂縫寬度大於3mm時
，記錄衝擊次數
，試驗結果取中間3個數據的平均值。   
    三、結果與討論 
    1．聚丙烯纖維對高性能混凝土脆性影響 
    高性能混凝土強度和耐久性主要受水灰比和礦物聚合物的影響，當水灰比（w/c）一定時，礦物摻合料量將直接影響到高性能混凝土各種物理力學性能。耐摻聚丙烯纖維可以改善高性能混凝土的力學性能。表2是高性能混凝土改變纖維摻量（0
、0.1%、0.15%）對混凝土強度影響。 

                
                表2     高性能水泥基聚丙烯纖維複合材料強度 
試件  矽灰摻量    纖維摻量          抗壓強度          抗折強度 
          （％）      （Kg）                             
                                         R3   R28       R3      R28
1           0           0              36.9  63.4      5.31    8.53
2           5           0              43.0  73.9      5.45    9.05
3          10           0              47.5  82.4      6.06    9.82
4           0          0.1              29.3  60.8      5.36    8.59
5           5          0.1              29.9  61.3      5.33    8.72
6          10          0.1              32.4  66.9      5.45    9.25
7           0          0.15             38.4  68.5     6.08     9.35
8           5          0.15             39.9  77.7     6.28     11.02
9          10          0.15             47.4  82.3     7.55     12.52
    實驗結果表明：當水灰比（w/c）一定時，混凝土力學性能隨摻量增加提高，與此同時混凝土的耐久性能也大幅度提高。但矽灰摻量變化對混凝土抗壓
、抗折強度影響程度是不一樣的。由表中數據可以看出
，當矽灰從0～10％混凝土抗壓強度提高30％以上，而抗折強度僅僅提高15％左右，這樣高性能混凝土的脆性就隨之顯著提高。 
    試驗結果表明摻和聚丙烯纖維可以改善高性能混凝土的脆性。當聚丙烯纖維含量從（0～15％）高性能混凝土抗壓強度幾乎沒有變化
，而抗折強度提高27％以上。使混凝土的脆度係數從8.39下降到6.5％。從而表現為高性能混凝土在保證抗壓強度和耐久性能不變的前提下大幅度降低混凝土的脆性。 
    2．聚丙烯纖維網對高性能混凝土抗衝擊性影響 
    jubingxixianweiduigaoxingnenghunningtukangchongjixingjuyoujiaodayingxiang。tongshiyanshujukezhi，zaigaoxingnenghunningtuzhongchanjiaxianweikeyixianzhugaishanhunningtukangchongjixingneng。gaoxingnenghunningtudekangchongjixingnengsuixianweichanliangzengjianaimingxiantigao，hunningtukangchongjixingtigaoyuxianweichanliangchengzhengbi。ciwaixianweigaoxingnenghunningtudekangchongjixingnengsuihunningtujicaiqiangdudetigaoerzengchang。yinci，xianweiyugaoxingnenghunningtujicaifuheshipeizhigaoxingnengshuinijifuhecailiaodezhuyaojishutujingzhiyi。 
    3．聚丙烯纖維對高性能混凝土增折與抗衝擊性能改善的機理初探 


    綜zong上shang所suo述shu
，在zai高gao性xing能neng混hun凝ning土tu中zhong摻chan入ru聚ju丙bing烯xi纖xian維wei後hou能neng顯xian著zhu提ti高gao混hun凝ning土tu抗kang折zhe強qiang度du和he抗kang衝chong擊ji性xing能neng，其qi抗kang衝chong擊ji性xing能neng的de提ti高gao尤you為wei顯xian著zhu。究jiu其qi原yuan因yin，在zai於yu纖xian維wei的de阻zu裂lie效xiao應ying。實shi際ji上shang高gao性xing能neng混hun凝ning土tu從cong無wu缺que陷xian理li想xiang狀zhuang態tai來lai講jiang，其qi抗kang壓ya、抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)增(zeng)長(chang)幅(fu)度(du)應(ying)該(gai)是(shi)基(ji)本(ben)一(yi)致(zhi)的(de)
，之(zhi)所(suo)以(yi)高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)提(ti)高(gao)幅(fu)度(du)大(da)大(da)地(di)大(da)工(gong)業(ye)於(yu)抗(kang)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)提(ti)高(gao)幅(fu)度(du)
，原(yuan)因(yin)就(jiu)在(zai)於(yu)高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)部(bu)存(cun)在(zai)不(bu)同(tong)尺(chi)度(du)的(de)微(wei)裂(lie)縫(feng)，而(er)微(wei)裂(lie)縫(feng)對(dui)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)影(ying)響(xiang)遠(yuan)大(da)於(yu)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)，由(you)於(yu)高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)脆(cui)性(xing)及(ji)自(zi)收(shou)縮(suo)等(deng)造(zao)成(cheng)內(nei)部(bu)存(cun)在(zai)不(bu)同(tong)尺(chi)度(du)的(de)微(wei)裂(lie)紋(wen)，在(zai)結(jie)構(gou)形(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)，聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei)阻(zu)止(zhi)了(le)這(zhe)此(ci)裂(lie)縫(feng)的(de)引(yin)發(fa)
，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)了(le)裂(lie)縫(feng)源(yuan)的(de)數(shu)量(liang)，並(bing)使(shi)裂(lie)縫(feng)尺(chi)度(du)變(bian)小(xiao)，這(zhe)就(jiu)降(jiang)低(di)了(le)裂(lie)縫(feng)尖(jian)端(duan)的(de)應(ying)力(li)強(qiang)度(du)因(yin)子(zi)
，緩(huan)合(he)了(le)裂(lie)縫(feng)尖(jian)端(duan)受(shou)力(li)集(ji)中(zhong)程(cheng)度(du)
，在(zai)受(shou)力(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)，又(you)抑(yi)製(zhi)裂(lie)縫(feng)的(de)引(yin)發(fa)與(yu)擴(kuo)展(zhan)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)高(gao)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)效(xiao)應(ying)

，這(zhe)就(jiu)是(shi)纖(xian)維(wei)能(neng)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)，而(er)不(bu)能(neng)提(ti)高(gao)其(qi)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)的(de)原(yuan)因(yin)
，但(dan)為(wei)了(le)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)阻(zu)裂(lie)效(xiao)果(guo)必(bi)須(xu)加(jia)強(qiang)界(jie)麵(mian)粘(zhan)結(jie)性(xing)能(neng)，而(er)界(jie)麵(mian)粘(zhan)結(jie)構(gou)特(te)性(xing)又(you)直(zhi)接(jie)受(shou)水(shui)灰(hui)比(bi)和(he)矽(gui)灰(hui)的(de)影(ying)響(xiang)。 
    （1）減小w/c 界麵區影響 
    w/c的大小是影響聚丙烯纖維與混凝土基材、集料與水泥石界麵的粘結主要因素。界麵粘結與界麵區微觀礦物組成和其結構密切相關。當w/c較在百，混凝土集料和纖維界麵區域內由於泌水等原因使局部w/c增大，使表層界麵區域的w/c比基材大得多，離子濃度低，由於離子擴散及晶體生長等因素，Ca(OH)2晶體在此區域發育完善和取向指數高、Ca(OH)2板ban狀zhuang晶jing體ti富fu集ji，並bing產chan生sheng定ding向xiang排pai列lie，晶jing體ti生sheng長chang約yue束shu力li小xiao而er尺chi度du大da
，導dao致zhi界jie麵mian結jie構gou疏shu鬆song。纖xian維wei混hun凝ning土tu增zeng折zhe，高gao衝chong擊ji性xing能neng就jiu得de不bu能neng發fa揮hui。界jie麵mian高gao效xiao減jian水shui劑ji降jiang低diw/c就可以減少上述弊端，增強界麵粘結力，使高性能混凝土抗折強度、脆性和抗衝擊性能得以大幅度改善。 
    （2） 加入矽灰對界麵區影響 
    在聚丙烯纖維混凝土摻入矽灰，同時加入高效減水劑
，可使其抗折強度和抗衝擊性大為提高。矽灰是一種高活性火由灰質材料
、在水化過程中
，矽灰與水泥石孔隙中的離子起化學反應，使C－S－H凝膠增加
，導致水泥石中大孔減少，凝膠孔增加，結構變得致密，強度顯著提高，摻入適量矽灰、改善纖維混凝土中水泥漿體與集料、纖維界麵區的結構
、使界麵區的Ca(OH)2晶體數量下降，取向度明顯降低，晶粒細化、C－S－H凝膠數量增加，加強了界麵粘結力
，提高聚丙烯纖維高性能混凝土抗衝擊性能和降低其脆性。 
    四、結論 
    1．高(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝(ning)土(tu)由(you)於(yu)脆(cui)性(xing)
，自(zi)收(shou)縮(suo)開(kai)裂(lie)和(he)內(nei)部(bu)微(wei)裂(lie)縫(feng)使(shi)其(qi)抗(kang)折(zhe)強(qiang)度(du)增(zeng)長(chang)幅(fu)度(du)遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)於(yu)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)增(zeng)長(chang)幅(fu)度(du)，並(bing)且(qie)後(hou)期(qi)強(qiang)度(du)和(he)耐(nai)久(jiu)性(xing)能(neng)有(you)可(ke)能(neng)下(xia)降(jiang)。 
    2．在高性能混凝土中摻量聚丙烯纖維可以充分發揮高性能混凝土高強效應
，特別是高抗折效應。當高性能混凝土中摻加纖維體積分數為0.15%時，混凝土抗壓強度幾乎不變，而抗折強度提高30％以上。 
    3．聚丙烯纖維高性能混凝土在衝擊荷載下的抗裂性能是高性能混凝土上的3－4倍。而高性能混凝土的抗衝擊性能幾乎與普通混凝土一樣。