聚丙烯纤维改性混凝土的制备与性能研究.doc

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1、 摘要混凝土材料是耐用性最好的传统材料之一，但由于混凝土是一种多孔性的脆性材料，抗拉强度差，对冲击、开裂、疲劳的抵抗能力差等缺点限制了其使用的范围。随着社会需要和科学技术的发展，混凝土的高性能化逐渐成为混凝土材料发展的总趋势。而聚丙烯纤维具有强度大、耐腐蚀、价格低等优点，可以改善混凝土的各方面性能，对延长混凝土的耐久性具有重大意义。本文对聚丙烯纤维和纤维混凝土的概况以及聚丙烯纤维混凝土的性能研究和应用进行了综述研究。并通过实验制备聚丙烯纤维混凝土，研究聚丙烯纤维的掺量和长度对混凝土坍落度和抗压强度的影响；最后对聚丙烯纤维混凝土性能的发展方向进行展望。研究表明：（1）目前纤维混凝土的主要品种有钢

2、纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土及碳纤维混凝土等，其中聚丙烯纤维混凝土抗冲击性能好、劈裂抗拉性能好以及抗渗水性能好等优点广范应用于水利工程中。（2）0.9kg/m3的聚丙烯纤维掺量对混凝土的力学性能提升最为显著。（3）聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗渗性能和抗冻性能，同时降低了其脆性，提升其耐久性。试验表明：（1）当纤维的长度一定，掺量越多时，坍落度会呈现出逐渐下降的趋势，每增加0.3kg/m3的纤维掺量，坍落度会下降6%26%；当纤维的掺量一定，纤维越长时，坍落度会呈现下降的趋势但下降的很慢。每增加3mm的纤维长度，坍落度会下降5.2%9%。（2）聚丙烯纤维的长度和掺量会影响混凝

3、土的抗压强度，当纤维的长度一定，掺量越多时，抗压强度呈先上升在下降的趋势，0.9kg/m3的纤维掺量相较于其他的纤维掺量提高了1.6%9.4%；当纤维掺量一定，纤维长度越长时，抗压强度呈先上升在下降的趋势，12mm的聚丙烯纤维掺入混凝土中相较于其他长度的纤维，其抗压强度提升了2%16.8%。（3）与普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土的坍落度了10%90%。抗压强度提高了2%24%。关键词：聚丙烯纤维 纤维混凝土 坍落度 抗压强度- 16 -第一章 绪论1.1 聚丙烯纤维聚丙烯纤维是丙烯单体在一定条件下聚合而成的结构规整的结晶型聚合物，属于合成纤维的一种，聚丙烯纤维的商品名是丙纶。基本特性是：乳白

4、色、无味、无溴、无毒、质轻、不吸湿、不溶于水、耐腐蚀、抗拉强度高。聚丙烯纤维相对其他合成纤维，如尼龙、芳纶等纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、价格低等优点，同混凝土的骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何化学作用，故与混凝土材料有良好的亲和性1。图1-1 聚丙烯纤维美国希尔兄弟化工公司于20世纪90年代初开始生产以聚丙烯为原料、以独特工艺制造的高强聚丙烯单丝纤维,又称杜拉纤维；除此之外,土建工程中常用的经表面改性的束状单丝聚丙烯纤维，还有丹麦的克裂速纤维；有三维结构的网状纤维，如美国纤维网公司生产的束状网式纤维；有微孔纤维，如中国吉林水利实业公司产的改性聚丙烯纤维；另外，还有采用膜裂工艺生产出的

5、原纤化的膜列纤维2。1.2 纤维混凝土的概述混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，具有价格低廉，生产工艺简单的优点，这使得混凝土不仅在土木过程中使用，在地热工程、海洋开发等混凝土也是重要的材料。（百度文库）随着三峡大坝、杭州湾跨海大桥、南水北调、西气东输等为代表的大型工程的实施，我国基础设施建设已经迈入了新一轮的快速发展阶段。混凝土的高性能化逐渐成为混凝土发展的趋势。受古代建筑土墙中掺入稻草的启发，人们发现掺入纤维可提高混凝土的抗拉强度、抗冲击性能、刚度等。采用纤维增强混凝土是目前国际上公认的提高混凝土抗裂性和韧性的有效方法之一1。纤维混凝土，主要是在以水泥浆、砂浆或混凝土作为基材中加入纤维作

6、为增强材料所组成的水泥基复合材料。目前纤维混凝土的主要品种有钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土及碳纤维混凝土等。（1）钢纤维混凝土钢纤维混凝土具有良好的材料性能，与普通混凝土相比，其抗压强度提高1525%；抗拉强度提高2050%；劈裂抗拉强度提高2040%；耐磨性能提高40%左右，其物理性能完全可以满足城市道路工程及检查井盖等配套构件需求技术指标。此外，高强钢纤维混凝土在铁路铁轨预制、高速公路伸缩缝、水泥砼道路等预制、现浇、生产施工等方面均已得到大量应用。但钢纤维混凝土也有其缺点：钢纤维混凝土搅拌时易结团，混凝土和易性差，泵送困难、难以施工且易锈蚀。钢纤维混凝土的自重大，在制造方面

7、使用大量的钢材，加大了对钢材的消耗，增加成本较多。目前解决的主要方法是改善水泥基体对钢纤维的粘结性能；增加纤维的粘结长度；增加纤维与基体间的摩阻和咬合力；改善纤维的形状（如平直形钢纤维、弯钩形钢纤维等）3。 图1-2为不同外形的钢纤维：平直形钢纤维（a）、压棱形钢纤维（b)、波形钢纤维（c）、弯钩形钢纤维（d/e）、大头形钢纤维（f）、双尖形钢纤维（g）、集束钢纤维（h）图1-2 不同外形的钢纤维（2）玻璃纤维混凝土玻璃纤维混凝土本身具有强度高、抗冲击能力强、抗渗透性能好等优点，与普通混凝土相比，玻璃纤维加入到混凝土中可以提高混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度，所以在我国玻璃纤维混凝土主要用于非承

8、重与次要承重的构件上以及温室骨架、网架屋面板以及各种复合外墙等。但是玻璃纤维混凝土在使用中暴露很大的缺点，如玻璃纤维混凝土暴露于大气中一段时间后，其强度和韧性会有大幅度下降，即由早期高强度、高韧性向普通混凝土退化。普通的玻璃纤维还有一个致命的弱点，就是不耐碱，所以玻璃纤维混凝土中使用的纤维必须是抗碱玻璃纤维以抵抗混凝土中Ca（OH）2的侵蚀。抗碱玻璃纤维在普通硅酸盐水泥中也只能减缓侵蚀，欲大幅度提高使用寿命，应使用硫铝酸盐水泥。（3）碳纤维混凝土碳纤维具有抗拉强度、弹性模量高、化学性质稳定与混凝土粘结良好的优点。在混凝土中加入适量的短切碳纤维，可以提高混凝土的抗拉强度，减少干缩变形，可以明显地

9、改善混凝土结构的物理力学性能因而在实际建筑中使用有相当大的潜力。利用短切碳纤维增强混凝土，可以制成各种屋面、内外墙、地面及天花板的板材等。碳纤维的主要缺点就是价格较高，提高了碳纤维混凝土的成本，给碳纤维混凝土的发展带来了阻碍。最近几年开发的沥青基短碳纤维已使它们的价格大为下降，但是和其他聚合物纤维比较，其价格仍然很高，但与其它合成纤维比性能上依然具有优越性。（4）聚丙烯纤维混凝土 聚丙烯纤维具有绝佳的化学性、耐酸碱性、抗腐蚀性及耐水性。在混凝土工程中，聚丙烯纤维掺入后与粗骨料的碰撞冲散，均匀分布于混凝土中，具有拌合、施工方便等优点，是应用颇多的纤维材料。聚丙烯纤维掺入混凝土后对早期抗压强度的成

10、长有负面的影响，对于晚期的强度，呈现约为10%的增长趋势。聚丙烯纤维对于混凝土的收缩具有很大的抑制作用，在40d龄期状况下，纤维混凝土收缩量减小15%4。但是由于聚丙烯纤维弹性模量低，约为混凝土的十分之一，具有一定的增稠作用和弱界面效应，都是对混凝土强度不利的因素，但由于聚丙烯纤维在混凝土中常用的体积掺量很低，混凝土在使用过程中破坏形态主要是纤维被拉断，且在抗老化、耐碱方面也不够好。1.3 聚丙烯纤维混凝土的研究现状1.3.1聚丙烯纤维混凝土性能研究（1）力学性能研究在混凝土中掺入聚丙烯纤维，聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速的与混凝土材料混合，分布均匀；当聚丙烯纤维以每立方数千万

11、根的数量掺入到混凝土中，相互搭接、粘结，可以阻碍混凝土从基体上脱落，使得混凝土从基体上脱落需消耗更长的时间。聚丙烯纤维的阻裂作用可以在在混凝土受到冲击荷载作用时，聚丙烯纤维可以有效地阻碍混凝土中裂缝的扩展从而提高混凝土的抗冲击性能。华渊5等研究发现随着聚丙烯纤维的掺量增加（018%），聚丙烯纤维混凝土的抗压强度变化很小，抗折强度提升了1230%。苏建波、李士恩6等在对美国、日本、韩国及我国的试验数据的基础上，进行研究，结果表面当聚丙烯纤维掺量小于0.1%的时候聚丙烯纤维混凝土的立方体抗压强度没有明显的变化，劈裂抗拉强度提高也不明显9。（2）抗裂性能在提高抗裂性能方面，微量聚丙烯纤维材料就可以有

12、效地改善混凝土的抗裂性能。主要是聚丙烯纤维的存在可以有效阻止混凝土裂纹的扩展, 纤维之间的相互搭接和牵制作用，形成了三维不规则取向的网状结构，降低了混凝土的收缩性能，混凝土整体的收缩能量分散到数目众多的聚丙烯纤维中，因此聚丙烯纤维在混凝土基体中形成了无数的纤维支撑系统，可以提升水分均匀分布的效果，起到了“次级加强”的作用。潘超6等人研究聚丙烯纤维对混凝土的抗裂性能的影响，经过实验发现，聚丙烯纤维能较大幅度地提高混凝土的早期抗拉强度，抑制混凝土的早期收缩，提高混凝土的早期抗裂性能。当水灰比为0.65，聚丙烯纤维掺量为0.9%时，低弹模混凝土的抗裂、防渗性能达到最优。戴建国7等参照汉城大学的实验方

13、法，研究了聚丙烯细纤维对混凝土和砂浆早期塑性收缩性能的影响。实验得出，聚丙烯纤维掺量较少时对混凝土和砂浆的早期塑性裂缝能有效地控制，聚丙烯纤维体积含量是影响混凝土和砂浆裂缝的主要影响因素。 （3）抗渗性能良好的抗渗透能力有利于提高混凝土的耐久性，因为混凝土内部水分是导致其性能下降的重要影响因素。聚丙烯纤维增强混凝土材料的抗渗性能相比于普通水泥材料能够提高33%45%左右。黄承逵8等通过研究纤维混凝土结构发现聚丙烯纤维的弹性模量相对高于凝结初期混凝土基体的弹性模量，增加了混凝土塑性和硬化初期的抗拉强度，从而有效地抑制了混凝土早期收缩裂缝的产生和发展，降低了混凝土的孔隙率；同时纤维使混凝土基体的失

14、水面积减少，水分迁移困难，从而提高了混凝土的抗渗性。但孙家瑛8对此有不同结论，认为使聚丙烯纤维的加入增加了混凝土中的界面，导致了混凝土中的孔隙率的提高，从而使混凝土的抗渗性在掺入纤维后下降。（4）抗冻性能混凝土的抗冻性能受到温度变化的影响，特别是温差较大的地区，在受到反复的融冻过程中，混凝土的内外会产生应力差和温度差，导致混凝土内部出现疏松多孔的现象，再加上内部的压力作用会导致混凝土内部的裂缝扩大，造成结构上的损伤。聚丙烯纤维的加入可以有效地阻断内部孔隙之间的连通。同时纤维和水泥浆很好地黏结在一起可以有效限制水分的迁移，防止新裂纹的产生，并且抑制已出现裂纹的继续扩展。姚文杰10等通过对聚丙烯纤

15、维混凝土耐久性与冻融损伤模型的研究发现，单丝聚丙烯纤维增强混凝土结果冻融循环200次，混凝土仍然具有良好的动弹模型，聚丙烯纤维可以阻碍水分的渗透，从而提高材料的抗冻性能，在用量为0.9kg/m3时，抗冻性能最佳。王晨飞11等研究了盐冻之后的聚丙烯增强混凝土的断面SEM图像，微观结构显示聚丙烯纤维材料增加了气孔数目，但是有效延缓了裂缝的扩展，具有良好的抗冻性能。1.3.2聚丙烯纤维混凝土的应用20世纪70年代初，美、英等国开始将聚丙烯单丝纤维用于混凝土制品和现浇混凝土工程中。80年代初，为了解决军用混凝土工事在受炮火攻击后的耐久性问题，美国军队的工程师与聚丙烯材料专家共同研制出用于混凝土增强的聚

16、丙烯纤维，并且大量应用于机场、跑道、高层建筑地下室、桥梁桥面铺张等工程中。美国最大的丹佛机场，其机场跑跑道、停机场机库、地下传输通道等，都采用了掺加聚丙烯纤维网的混凝土，效果良好，路面没有出现龟裂和断裂的现象9。后来聚丙烯纤维大量应用于道路建设及改造、维护中，采用聚丙烯纤维混凝土铺设的路面，在国外称为超薄白色路面，简称为UTW。这项技术的主要要点是将50-70mm厚的纤维混凝土覆盖于压路机平整过的沥青旧路基上，工艺的关键在于加入大量聚丙烯纤维以增强路面的耐久性7。近几年来，应用化学纤维掺于混凝土中以提高混凝土性能的技术，已获得工程界的关注，在国内的混凝土工程中，聚丙烯作为一种新型的混凝土增强纤

17、维，已赢得了混凝土的“次要增强筋”的美称11。以往的研究成果可知, 将纤维掺入到混凝土中改变了混凝土的内部结构, 是对混凝土内部缺陷的改善。除了增强增韧外, 由于纤维提高了混凝土的密实性和变形能力, 从而增强了混凝土的耐磨性、抗渗性、耐腐蚀性、抗冲击能力以及抗疲劳性能。由于聚丙烯纤维混凝土的抗渗性能优越，应用于渠道防渗，水坝修建，港区及码头的修建，其中在我国的农村水利中，渠道防渗还仅仅是起步阶段，专业的修砌和维护可以显著提高混凝土的抗渗和抗冻性能，进而提高使用寿命和工程效益，能使综合经济效益得到明显的提升，这对我国水利工程建设的积极作用也十分明显12。1.4 课题研究的意义1.4.1研究目的水

18、泥基材料是全世界用量最大的建筑材料，水泥混凝土结构是目前世界上最为常用的一种结构形式13。发展高性能混凝土是现代社会的必然趋势，但是混凝土的一些主要问题：力学性能、使用寿命等问题急需解决。高性能混凝土应该具有高强度、高使用性、高流动性及显著的耐久性14。虽在现代科技高速发展的今天，可以依托各种手段改善混凝土的流动性，可搅拌性等性能差等缺陷，如此虽能提高建筑物的耐久性延长建筑物的使用寿命，但也提高了混凝土的造价。以前增强混凝土性能的主要方法有制备钢筋混凝土、预应力混凝土等可以延长混凝土的使用寿命30-70年。此方法的主要问题是没有改善水泥的微观结构，最终导致混凝土的生产成本和稀缺资源的极大消耗浪

19、费，因此寻求一种新的方法来改变水泥的微观结构来改善混凝土的强度，延长混凝土的使用寿命成为了当今这个行业的当务之急15。另一方面，随着建筑物复杂程度和其高度的增加，对建筑的防火性能也提出了考验，而在高性能混凝土中加入聚丙烯纤维，当温度超过 165时，聚丙烯纤维熔融挥发，于是混凝土中会空出许多孔道，这对建筑物高温所产生的气体等的排放会非常有帮助，基于这些设想，聚丙烯纤维混凝土在现代建筑中必将有广阔的发展前景12。1.4.2研究内容本文进行C30混凝土的坍落度、抗压强度等性能对比试验，通过改变掺入聚丙烯纤维的长度和掺量测得坍落度、抗压强度等性能数据来进行比较、分析聚丙烯纤维的长度和掺量对混凝土的坍落

20、度、抗压强度等性能的影响。对于本文主要研究内容包括:测定聚丙烯纤维混凝土的坍落度，来衡量聚丙烯纤维对混凝土工作性能的影响程度进行混凝土抗压强度试验：在掺入相同的聚丙烯纤维掺量下，不同长度的聚丙烯纤维对混凝土抗压强度的影响。在掺入相同长度的聚丙烯纤维情况下，不同掺量的聚丙烯纤维对混凝土抗压强度的影响。第二章 聚丙烯纤维混凝土的制备2.1 实验原料及仪器2.1.1实验原料 实验原料见表2-1。表2-1聚丙烯纤维混凝土的实验原料实验原料厂家6mm聚丙烯纤维长沙汇祥建材有限公司9mm聚丙烯纤维长沙汇祥建材有限公司12mm聚丙烯纤维长沙汇祥建材有限公司15mm聚丙烯纤维长沙汇祥建材有限公司河砂实验室强度

21、42.5的水泥南京江南水泥有限公司聚羧酸减水剂实验室碎石实验室自来水常州市自来水2.1.2实验仪器 实验仪器见表2-2。表2-2聚丙烯纤维混凝土制备仪器实验仪器规格厂家电子天平BT-6000上海友声衡器有限公司鼓风干燥箱101-3A南通沪南科学仪器有限公司混凝土坍落度筒-沧州鑫科建筑仪器有限公司混凝土抗压试模-常州安尔泰仪器有限公司混凝土抗压实试验机TY-2000无锡建仪仪器机械有限公司2.2 实验步骤2.2.1试验配合比本次试验采用的是优质河砂，细度模数2.5，属于中砂。表2-3累计筛余与分计筛余的关系筛孔尺寸/mm分计筛余/%累计筛余/%4.752.361.180.60.36.4510.2

22、13.716.028.76.4516.6530.3646.3675.060.1518.793.76 本次试验混凝土设计强度为C30，水灰比为0.39。表2-5聚丙烯纤维改性混凝土配合比类别水泥（kg/m3）水（kg/m3）砂（kg/m3）碎石（kg/m3）减水剂（%）基准混凝土26401040454063660.5聚丙烯纤维混凝土26401040454063660.5本次试验根据聚丙烯纤维不同的掺量和长度加入到混凝土中对其坍落度和抗压强度有不同的影响，共设计了13组试验分组。表2-4聚丙烯纤维混凝土试验分组 代号聚丙烯纤维6mm掺量（kg/m3）聚丙烯纤维9mm掺量（kg/m3）聚丙烯纤维12

23、mm掺量（kg/m3）聚丙烯纤维15mm掺量（kg/m3）基准组0000PP6A0.6000PP9A00.600PP12A000.60PP15A0000.6PP6B0.9000PP9B00.900PP12B000.90PP15B0000.9PP6C1.2000PP9C01.200PP12C001.20PP15C0001.2 空白组代表没加聚丙烯纤维的普通混凝土，PP代表聚丙烯纤维混凝土，6、9、12、15代表聚丙烯纤维的长度，A、B、C代表纤维掺量，A-0.6/m3、B-0.9/ m3、C-1.2/ m3。2.2.2聚丙烯纤维混凝土制备本试验依据纤维混凝土应用技术规程（JGJ/T221-201

24、0）进行。在开始实验之前，要把实验所需要的的材料准备好，然后开始制备。除此之外，还需要将所要进行实验的不吸水的钢板用拖把进行清洁。将称好的砂和水泥倒到钢板上并将它们搅拌至颜色一致。然后将称量好的碎石加入，并加以搅拌，使碎石在拌和物中分配均匀为止。在拌合过程中将所需掺量的PP纤维加入到拌合物中，继续搅拌使PP纤维在拌和物中完全均匀分配。此时可直接加入减水剂至拌和物中搅拌均匀（或者将减水剂放入所需要的水中，使减水剂与水完全融合）。最后加入称量好的水继续搅拌，直至拌合物搅拌均匀即可。2.2.3 聚丙烯纤维混凝土坍落度测试 新拌混凝土的坍落度测定依据普通混凝土拌合物性能试验方法（GB/50080-20

25、02）进行。坍落度筒如图2-1所示。图2-1坍落度筒用湿抹布擦拭坍落度筒及其他试验工具。将坍落度筒置于平整光洁的地面上，漏斗置于坍落度筒顶部并用双脚紧踩踏板。将拌合好的混凝土拌合料分三次装入，每次装入的高度大概为筒的1/3，每次装完后都需要用捣棒沿边缘向中心插捣25次。经过捣实、抹平后，清理掉坍落度筒周边的混凝土拌合物，在5-10s内将圆锥筒垂直提起。整个坍落度测量试验过程应该在150s内完成，当坍落度筒提起后，混凝土拌合物发生崩塌，则应该重新测定，如果第二次还是出现这种情况，则该混凝土拌合物和易性不好。在测定坍落度过程中，需要同时测试混凝土的粘聚性和保水性。2.2.4聚丙烯纤维混凝土抗压强度

26、性能测试（1）试样成模将混凝土拌合物装入100mm*100mm*100mm的混凝土成型模具内。装模前应在每个模具下放张纸，再用黄油均匀涂抹在每个模具内，目的就是为了方便脱模。在装模时，混凝土拌和物应分两层装入试模内，每层的装料厚度大致相同。每层插捣应按从外至内方向均匀进行。在插捣底层混凝土时，捣棒应插捣至试模底部；插捣时，捣棒应保持竖直，不得倾斜，然后用抹刀沿试模内壁插拔数次。插捣后需用橡皮锤轻轻敲击试模四周（或者可进行轻轻颠动试模），直至捣棒插捣后留下的空洞消失为止。刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平将装入模具的混凝土放入养护室内养护，养护24小时后拆模，试件再放入养护

27、室保持同条件养护至28d。（2）抗压强度实验本试验依据纤维混凝土应用技术规程（JGJ/T221-2010）进行。将养护28d的混凝土试件安放在压力试验机的下压板中心上，然后调整压力试验机的上压板与试件接触均衡。以每秒钟0.50.8MPa的加荷速度对混凝土试件连续而均匀的加荷。当试件接近破坏而开始迅速变形时，调整压力试验机送油阀门，直至试件破坏，记录破坏荷载。第三章 聚丙烯纤维混凝土性能研究3.1聚丙烯纤维混凝土工作性能研究3.1.1坍落度试验表3-1为聚丙烯纤维混凝土在不同纤维掺量和长度情况下的坍落度数据表3-1坍落度试验结果序号实验分组纤维掺量/m3保水性粘聚性坍落度/cm1空白0一般一般1

28、02PP6A0.6不好不好193PP6B0.9一般不好184PP6C1.2一般一般145PP9A0.6一般不好186PP9B0.9一般好177PP9C1.2一般一般138PP12A0.6一般一般179PP12B0.9好好1610PP12C1.2一般好1211PP15A0.6不好一般1612PP15B0.9一般好1513PP15C1.2好不好11（1）当在混凝土中掺入的聚丙烯纤维长度一定时，在原材料不变的情况下只改变聚丙烯纤维的掺量会发生如下的变化：当纤维的掺量越多时，混凝土的坍落度呈现逐渐下降的趋势，每增加0.3kg/m3的纤维掺量，混凝土的坍落度会下降6%26%。（2）当在混凝土中掺入的聚丙

29、烯纤维掺量一定时，在原材料不变的情况下只改变聚丙烯纤维的长度会发生如下的变化：当纤维的长度越长时，混凝土的坍落度呈现下降的趋势，但下降的趋势很缓慢，每增加3mm的聚丙烯纤维长度，混凝土的坍落度会下降5.2%9%。（3）当在混凝土中掺入0.9kg/m3的12mm聚丙烯纤维，相比其他组的保水性和粘结性最好；在混凝土中掺入0.6 kg/m3的6mm聚丙烯纤维，相比其他组的保水性和粘结性最差。（4）与普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土的坍落度有所提高，提高的幅度在10%90%。这种变化可能是因为聚丙烯纤维是疏水纤维所引起的，可以通过增加减水剂的掺量来降低聚丙烯纤维混凝土的坍落度。3.1.2 聚丙烯纤维混

30、凝土拌合物状态 图3-1为掺入6mm（a）、9mm（b）、12mm（c）、15mm（d）聚丙烯纤维在相同掺量下的混凝土拌合物 （a） （b） （c） （d） 图3-1不同种聚丙烯纤维长度的混凝土拌合物状态从图（a）可以看出在配合比和减水剂用量不变的情况下：掺入6mm聚丙烯纤维的混凝土拌合物保水性不好。从图（b）可以看出在混凝土中掺入9mm聚丙烯纤维有轻微团聚现象。从图（c）可以看出虽然聚丙烯纤维是疏水纤维，但纤维表明仍然有部分水泥浆包裹，所以聚丙烯纤维的掺入必然会消耗部分水泥浆体，还会对混凝土拌合物起到拉接作用，提高其强度。从图（d）可以看出在混凝土中掺入15mm聚丙烯纤维保水性不好，且石子未

31、被水泥浆完全包裹。3.2 聚丙烯纤维混凝土的力学性能研究 3.2.1 抗压强度试验表3-2为聚丙烯纤维混凝土在不同纤维掺量和长度情况下的抗压强度数据。 表3-2抗压强度试验结果序号实验分组纤维掺量/抗压强度/MPA1空白043.92PP6A0.644.23PP6B0.948.34PP6C1.246.15PP9A0.650.96PP9B0.955.77PP9C1.254.38PP12A0.654.09PP12B0.958.110PP12C1.254.811PP15A0.653.812PP15B0.956.313PP15C1.251.6（1）在混凝土中掺入的聚丙烯纤维的长度一定时，在原材料不变的情

32、况下只改变聚丙烯纤维的掺量会发生如下的变化：当纤维掺量越多时，聚丙烯纤维混凝土的抗压强度呈先上升在下降的趋势，0.9kg/m3的纤维掺量相较于0.6 kg/m3和1.2 kg/m3的纤维掺量提高了1.6%9.4%。（2）在混凝土中掺入的聚丙烯纤维的掺量一定时，在原材料不变的情况下只改变聚丙烯纤维的长度会发生如下的变化：当纤维长度越长时，聚丙烯纤维混凝土的抗压强度呈先上升在下降的趋势，当纤维长度在12mm时抗压强度为各种长度的聚丙烯纤维混凝土的抗压强度最大值。12mm的聚丙烯纤维加入到混凝土中相较于其他长度的纤维，其抗压强度提升了2%16.8%。（3）与普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土的抗压强度

33、有所提高，提高的幅度在2%24%。这种变化可能是因为可能是因为聚丙烯纤维在混凝土中起到拉结作用，提高了混凝土的抗压强度。3.2.2聚丙烯纤维混凝土抗压破坏形态图4-2为聚丙烯纤维混凝土在抗压强度试验中收到力时的破坏形态。图4-2试块抗压破坏形态当混凝土试块达到抗压峰值后，表面看不见明显裂缝，偶有小碎片掉落，试块破坏过程长，而且破坏后试块虽有小碎片掉落但没有崩解和破碎现象，破坏后试样仍较完整。第四章 总结与展望4.1 结论本文研究了聚丙烯纤维和聚丙烯纤维改性混凝土的各项性能，主要实验分析了聚丙烯纤维改性混凝土工作性能中坍落度和聚丙烯纤维的掺量和长度之间的关系；力学性能中聚丙烯纤维的掺量和长度对混

34、凝土抗压强度的影响。通过查阅相关文献进行综述研究，得出以下结论:（1）目前纤维混凝土的主要品种有钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土及碳纤维混凝土等，其中聚丙烯纤维混凝土抗冲击性能好、劈裂抗拉性能好以及抗渗水性能好等优点广范应用于水利工程中。（2）0.9kg/m3的聚丙烯纤维掺量对混凝土的力学性能提升最为显著，过量的聚丙烯纤维会降低混凝土的抗压强度等性能。（3）聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗渗性能和抗冻性能，同时降低了其脆性，提升其耐久性。通过控制变量的方法，维持混凝土的配合比不变，改变聚丙烯纤维的掺量和长度，并设置空白组与之对比进行试验，得出以下的结论：（1）当纤维的长度一定，掺

35、量越多时，混凝土的坍落度会呈现出逐渐下降的趋势，每增加0.3kg/m3的纤维掺量，混凝土的坍落度会下降6%26%；当纤维的掺量一定，纤维越长时，混凝土的坍落度会呈现下降的趋势但下降的很慢。每增加3mm的纤维长度，混凝土的坍落度会下降5.2%9%。（2）聚丙烯纤维的长度和掺量会影响混凝土的抗压强度，当纤维的长度一定，掺量越多时，聚丙烯纤维混凝土的抗压强度呈先上升在下降的趋势，0.9kg/m3的纤维掺量相较于0.6 kg/m3和1.2 kg/m3的纤维掺量提高了1.6%9.4%；当纤维掺量一定时，纤维长度越长时，聚丙烯纤维混凝土的抗压强度呈先上升在下降的趋势，12mm的聚丙烯纤维加入到混凝土中相较

36、于其他长度的纤维，其抗压强度提升了2%16.8%。（3）与普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土的聚丙烯纤维混凝土的坍落度有所提高，提高的幅度在10%90%。这种变化可能是因为聚丙烯纤维是疏水纤维所引起的，抗压强度提高了2%24%。这种变化可能是因为可能是因为聚丙烯纤维在混凝土中起到拉结作用提高了混凝土的抗压强度。4.2 展望低弹性模量的纤维用于防止砂浆、混凝土早期收缩裂缝已被学术界和工程界广泛认可，其应用领域将会不断扩大。跟其他种类的纤维相比，聚丙烯纤维价格比较便宜，成本优势会使其更好的应用前景。就目前发展趋势上看，还可以在以下问题上进行优化或者完善：（1）研发性价比更高的聚丙烯纤维。比如在造价不

37、变甚至更低情况下，提高聚丙烯纤维的弹性模量或者抗老化等其他性能，从而使聚丙烯纤维混凝土各方面性能进一步增强，但成本不变甚至更低。（2）加强对纤维混凝土的微观结构和宏观力学性能联系的研究。到目前为止，聚丙烯纤维对混凝土的增强增韧机理的理论研究基本上都处于假定和理论分析阶段。也就是做出微观上的基本假定，然后进行理论分析，来解释宏观上的外在性能表现。（3）将聚丙烯纤维与其他纤维混合使用组成混杂纤维，可以取长补短。混杂纤维混凝土有着更广泛的应用前景13。参考文献1 梁宁慧. 多尺度聚丙烯纤维混凝土力学性能试验和拉压损伤本构模型研究D.重庆大学,2014.2 王楠,于雷.聚丙烯纤维增强混凝土的性能研究与

38、应用前景J.建筑与预算,2019(08):68-70.3 谷章昭,倪梦象,樊钧,邓咏梅.合成纤维混凝土的性能及其工程应用J.建筑材料学报,1999(02):69-72.4 沈荣熹.聚烯烃粗纤维增强混凝土的性能及应用J.混凝土世界,2009(09):42-50.5 单凤枝. 聚丙烯纤维混凝土的力学性能及其在桥面铺装中的应用研究D.西南交通大学,2005.6 张伟. 聚丙烯纤维高强混凝土的力学性能试验研究D.太原理工大学,2010.7 李华明. 聚丙烯纤维混凝土性能研究及其在隧道工程中的应用D.西南交通大学,2005.8 冯玲. 聚丙烯纤维再生混凝土的力学性能试验研究D.西安建筑科技大学,2012

39、.9 邓美林. 聚丙烯纤维混凝土的力学性能试验研究以及在边坡工程中的应用D.重庆大学,2013.10 余春. 高性能聚丙烯纤维混凝土性能研究D.重庆交通大学,2009.11 代兵权. 改性聚丙烯纤维混凝土耐久性能试验研究D.郑州大学,2010.12 刘逸,马勇.聚丙烯纤维混凝土的性能与应用趋势J.广东建材,2016,32(03):4-6.13 刘琼,许清风,李向民.石墨烯和碳纳米管水泥基复合材料研究进展J.混凝土与水泥制品,2016(03):25-30.14 王禄超,盛松涛.聚丙烯纤维混凝土及其有关问题探讨J.四川建筑科学研究,2006(01):131-133.15 樊玮,张超,刘天西.石墨烯/聚合物复合材料的研究进展J.复合材料学报,2013,30(01):14-21.16 张贝贝.聚丙烯纤维混凝土的研究现状与发展趋势J.现代物业(中旬刊),2019(08):39.