聚丙烯纖維可提高混凝土的抗裂性能

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要為三種：外荷載直接應(yīng)力引起的裂縫，即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的裂縫；外載作用下，結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫：由變形引起的裂縫，如溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫。裂縫通常由其中一種或幾種因素共同作用而形成，而三種產(chǎn)生裂縫的因素中，尤以變形變化引起的裂縫最多，占百分之八十以上。要提高混凝土的抗裂能力，可適當(dāng)增配構(gòu)造鋼筋，但這種方法只是對抵抗由于外荷載應(yīng)力引起的裂縫有效，而對于第三種裂縫，尤其是塑性收縮裂縫，單靠配構(gòu)造鋼筋是難以奏效的，因?yàn)殇摻铍y以細(xì)密分布，而聚丙烯纖維則可彌補(bǔ)這方面的不足。當(dāng)在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維后，由于聚丙烯纖維與水泥基集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布均勻而細(xì)密。

聚丙烯纖維在控制混凝土的塑性收縮裂縫上的主要作用為：阻滯塑性收縮裂縫的產(chǎn)生和限制裂縫的發(fā)展。混凝土的塑性開裂主要發(fā)生在混凝土硬化之前，特別是在混凝土澆注后4～5小時之內(nèi)，此階段由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移，混凝土內(nèi)部的抗拉應(yīng)變能力低于塑性收縮產(chǎn)生的應(yīng)變，因而引起混凝土內(nèi)部塑性裂縫的產(chǎn)生。而摻入了聚丙烯纖維后，由于聚丙烯纖維分布均勻，起到類似篩網(wǎng)的作用，減緩了由于粗粒料的快速失水所產(chǎn)生的裂縫，延緩了第一條塑性收縮裂縫出現(xiàn)的時間。而當(dāng)裂縫出現(xiàn)后，聚丙烯纖維的存在又使得裂縫尖端的發(fā)展受到限制，裂縫只能繞過纖維或把纖維拉斷來繼續(xù)發(fā)展，這就需要消耗巨大的能量來克服纖維對裂縫發(fā)展的限制作用，纖維的體積摻量越大，這種限制作用越強(qiáng)。而在普通混凝土中裂縫的尖端沒有受到這樣的限制作用，可自由發(fā)展，這就使得普通混凝土中的裂縫比加入纖維的混凝土中的裂縫要寬、要長。如圖1所示，混凝土塑性收縮裂縫面積、裂縫最大縫寬及失水速率均隨著纖維體積含量的增大而顯著降低，說明聚丙烯纖維有效地提高了混凝土的抗裂性能。 ?

另外，聚丙烯纖維阻裂和細(xì)化裂縫的作用，明顯地改善了水泥石的結(jié)構(gòu)，使水泥石中原生的微裂紋減少、裂縫寬度減小，這必然使水泥硬化體的抗?jié)B性和韌性得到相當(dāng)程度的提高。