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为什么说聚丙烯纤维可提高混凝土的抗裂性能
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已阅：7141 2009-11-18 8:59:54 |
混凝土产生裂缝的原因主要为三种：外荷载直接应力引起的裂缝，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；外载作用下，结构次应力引起的裂缝：由变形引起的裂缝，如温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。裂缝通常由其中一种或几种因素共同作用而形成，而三种产生裂缝的因素中，尤以变形变化引起的裂缝较多，占80%以上。
要提高混凝土的抗裂能力，可适当增配构造钢筋，但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效，而对于第三种裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，单靠配构造钢筋是难以奏效的，因为钢筋难以细密分布，而聚丙烯纤维则可弥补这方面的不足。当在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀而细密。
聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用为：阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化之前，特别是在混凝土浇注后4～5小时之内，此阶段由于水分的蒸发和转移，混凝土内部的抗拉应变能力低于塑性收缩产生的应变，因而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入了聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维分布均匀，起到类似筛网的作用，减缓了由于粗粒料的快速失水所产生的裂缝，延缓了第一条塑性收缩裂缝出现的时间。而当裂缝出现后，聚丙烯纤维的存在又使得裂缝尖端的发展受到限制，裂缝只能绕过纤维或把纤维拉断来继续发展，这就需要消耗巨大的能量来克服纤维对裂缝发展的限制作用，纤维的体积掺量越大，这种限制作用越强。而在普通混凝土中裂缝的尖端没有受到这样的限制作用，可自由发展，这就使得普通混凝土中的裂缝比加入纤维的混凝土中的裂缝要宽、要长。如图1所示，混凝土塑性收缩裂缝面积、裂缝较大缝宽及失水速率均随着纤维体积含量的增大而显著降低，说明聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗裂性能。
另外，聚丙烯纤维阻裂和细化裂缝的作用，明显地改善了水泥石的结构，使水泥石中原生的微裂纹减少、裂缝宽度减小，这必然使水泥硬化体的抗渗性和韧性得到相当程度的提高。
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