聚丙烯纤维混凝土及其在环形超长无缝结构中的应用.pdf
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1、2 0 1 3年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONCR ET E AND C EMEN T P R0DUC T S 2 01 3 No 7 J u l y 聚丙烯纤维混凝土及其在环形超长无缝结构中的应用 曹双梅 , 钟颖川 , 张世海 。 ( 1 河南工业职业技术学院 , 南 阳 4 7 3 0 0 0 ; 2 中国建筑第五工程局土木工程有限公司 长沙 4 1 0 0 0 4 ; 3 南阳理工学院, 4 7 3 0 0 0 ) 摘要 : 在介 绍纤维混凝 土的分 类及其特征 的基础 上, 分析 了基 于“ 以抗为主” 策略的聚 丙烯纤 维增 强混凝 土的 机
2、理 与效果 , 指 出了聚 丙烯纤 维能有效 阻止 塑性及硬化 早期混凝 土收缩裂 缝 的产生和发展 , 能提 高和增强混凝 土 抗 裂、 抗渗等方 面的性 能。基 于聚 丙烯 纤维混凝 土的工程应 用范围和部位 , 给 出了聚 丙烯纤维混凝土施 工工艺 关键词 : 环形超 长无缝 混凝 土结构; 聚 丙烯纤维混凝土 : 纤维混凝 土施 工工 艺 Ab s t r a c t :B a s e d o n t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e c l a s s i fi c a t i o n a n d c h a r a c t e r i s
3、t i c s o f fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e , t h e me c h a n i s m a n d t h e e ff e c t o f p o l y p r o p y l e n e fi b e r s r e i n f o r c e d c o n c r e t e b a s e d o n ” An t i - b a s e d ”s t r a t e g y a r e a n a l y z e d ,a n d i t i s s h o w e d t h a t p o l y p
4、 r o p y l e n e fi b e r c a n e ff e c t i v e l y p r e v e n t t h e p l a s t i c a n d e a r l y h a r d e n i n g s h ri n k a g e c r a c k s o f c o n c r e t e , i m- p r o v e a n d e n h a n c e t h e c o n c r e t e a n t i c r a c k i n g ,a n t i p e r me a b i l i t y a n d o t h e r
5、 a s p e c t s o f p e rf o r ma n c e B a s e d o n t h e e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n a r e a s a n d s i t e s of p o l y p r o p y l e n e fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e , t h e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f p o l y p r o p y l e n e fi b e r s r e
6、i n f o r c e d c o n c r e t e i s g i v e n Ke y w o r d s :O v e r l o n g a n n u l a r j o in t l e s s c o n c r e t e s t ruc t u r e ; P o l y p r o p y l e n e fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; F i b e r c o n c r e t e c on s t r u c t i o n t e c h no l o gy 中图分类号 : TU 5 2 8
7、5 7 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 3 ) 0 7 7 7 0 3 0前言 混凝土是一种抗拉强度较低 的胶 凝性复合脆 性材料 , 韧性与体积稳定性较差 , 易产生裂缝 , 尤其 是 在 混 凝 土 从 塑性 状 态 逐 步 向 固 态 发展 的 施 工 阶 段 混凝土处于由低强度 向设计强度发展的过渡时 期 , 该过程中极 限拉应力是一个 由小到大逐渐增长 的变量 。 一旦因温度收缩变形等 因素产生的拉应力 超过 当时的极限拉应力 , 就会产生裂缝 。环形超长 无缝混凝土结构是指首尾相连的圆环形 、 椭 圆形或 多边形结构 且其长度超过
8、规范规定设置变形缝长 度而又没有设置缝 的一类结构 , 多用于体育场馆等 公共建筑 , 该类结构往往较为复杂 , 属于裂缝敏感 结构 , 对裂缝控制要求高且难度大。近年来 , 纤维混 凝 土作 为一种 新型复合 材料在 国内各类工程 中得 到成功应用 , 其 中, 聚丙烯纤维 以其强度高 、 耐久性 与加工性好 、 质轻 、 价低及在低掺量下对混凝土 的 抗裂 、 抗渗效果改善显著等优 良性能 , 得到广泛 的 应用。本文在分析聚丙烯纤维混凝土特征与施工工 艺基础上 探讨其在环形超长混凝 土结构裂缝控制 中的应用 。 1 聚 丙烯 纤维 增 强混 凝土 机理 与效 果 1 1 纤维混凝土的分类
9、与特征 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 6 1 0 4 0 0 3 1 ) 。 1 1 1 纤维 混凝 土 的分类 纤维混凝土种类较多 , 可按不同标准对其进行 分类。按弹性模量大小可分为高弹性模量纤维 ( 如 钢纤维、 碳纤维 、 芳族聚酰胺纤维等) 混凝土和低弹 性模量纤维( 如聚丙烯纤维 、 聚乙烯 醇纤维 、 聚酰胺 类纤维 、 聚酯纤维 、 纤维素纤维等 ) 混凝土 ; 按纤维 种类可划分为钢纤维混凝土、合成纤维混凝土 、 碳 纤维混凝土 、 玄武岩纤维混凝 土、 玻璃纤维混凝土 等【 ” , 其 中。 合成纤维包括: 聚丙烯纤维 、 聚乙烯纤维、 聚酰胺( 尼龙 ) 纤维
10、 、 聚丙烯睛( 睛纶 ) 纤维 、 聚酷 ( 如 涤纶) 纤维 、 聚乙烯醇 ( 维纶) 纤维等。 1 1 2 聚丙烯纤维混凝土的特征 聚丙烯纤维混凝土是 目前研究较多 、 应用较广 的一 种合成纤维混凝 土 , 与钢纤维相 比, 因其弹性 模量较小被作为混凝土中的次级增强材料 , 该类纤 维具有密度低 、 直径小 ( 当量直径 0 0 2 0 1 mm) 、 数 量多 ( 0 9 k g m 的掺量 即可获得 7 0 0 3 0 0 0万根的纤 维单丝 ) 、 在混凝土中纤维平均间距较小等特征 , 这 些特性可有效抑制混凝 土塑性 阶段 和硬化早期 因 离析 、 泌水 、 温度收缩等原 因
11、引起的原生裂缝 的产 生和发展 , 钝化原生裂纹尖端 的应力集中 , 连续 和 均匀化介质内的应 力场 。 减小混凝土 的干缩 , 从源 头微观层次上阻止混凝土的裂缝 和发展 , 防止其性 一 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 7期 能劣化圈 。工程上应用较多的聚丙烯纤维有经表面 改性的束状单丝纤维 、 网状纤维 、 微孔纤维 、 膜裂纤 维等。 1 2 聚丙烯纤维增强混凝土的作用效果 1 2 1 混凝 土 的抗 裂 性 实际工程 中。 为便 于施工 , 混凝土搅拌过程所 使用 的水往往 比水泥水
12、化所需要 的水多 , 混凝土浇 筑后的塑性 阶段强度很低 , 常会 因多余水分蒸发等 因素而使混凝土产生塑性 收缩裂缝 。同时 , 硬化早 期的混凝土也可能会 因干缩 、 温度收缩及碳化收缩 而引起收缩裂缝 。聚丙烯纤维掺入混凝土后 , 在强 制搅拌过程中单丝纤维能均匀分布于混凝土中, 并 在混凝 土内部构成有一定密度的三维乱 向支撑体 系 。在 微裂 缝 向细 裂缝 发 展 时 , 会 碰 到 不 同方 向的 多条纤维 , 从 而使收缩变形 引起的微裂缝受到纤维 的限制 , 纤维在弹性模量很低 的塑性混凝土 中传递 应力 , 使混凝土 中收缩应力下降 , 阻止微裂缝 的扩 展并延缓新裂缝的出
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- 聚丙烯纤维 混凝土 及其 环形 超长 无缝 结构 中的 应用
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